數(shù)字高程模型教程期末總結(jié)

數(shù)字高程模型教程期末總結(jié)數(shù)字高程模型教程期末總結(jié)數(shù)字高程模型教程期末總結(jié)xxx公司數(shù)字高程模型教程期末總結(jié)文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度1、DEM概念:(1)狹義概念：DEM是區(qū)域地表面海拔高程的數(shù)字化表達(dá)。(2)廣義概念：DEM是地理空間中地理對象表面海拔高度的數(shù)字化表達(dá)。(3)數(shù)學(xué)意義：DEM是定義在二維空間上的連續(xù)函數(shù)H=f(x,y)2、數(shù)字高程模型的特點(diǎn):精度恒定性，表達(dá)多樣性，更新實(shí)時(shí)性，尺度綜合性3、DEM與DTM的區(qū)別：DEM以絕對高程或海拔表示的地形模型；DTM泛指地形表面自然、人文、社會(huì)景觀模型4、數(shù)字高程模型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用三部分，DEM模型建立，DEM模型操作，DEM分析，DEM可視化，DEM應(yīng)用。5、DEM形成過程：1.通過采樣點(diǎn)2.DEM的建模和內(nèi)插生成3.進(jìn)行數(shù)據(jù)的組織與管理4.生成相應(yīng)的地形坡面因子5.二維可視和三維可視6.不確定分析和表達(dá)(DEM精度)6、DEM數(shù)據(jù)模型：認(rèn)知角度基于對象的模型、基于網(wǎng)絡(luò)的模型、基于場的模型表達(dá)角度矢量數(shù)據(jù)模型、鑲嵌數(shù)據(jù)模型、組合數(shù)據(jù)模型7、DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：1、規(guī)則格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)a.簡單矩陣結(jié)構(gòu)b.行程編碼結(jié)構(gòu)c.塊狀編碼結(jié)構(gòu)d.四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、不規(guī)則三角網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)8、TIN數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：面結(jié)構(gòu)，點(diǎn)結(jié)構(gòu)，點(diǎn)面結(jié)構(gòu)，邊結(jié)構(gòu)，邊面結(jié)構(gòu)9、DEM數(shù)據(jù)源特征：（1）數(shù)據(jù)源：地形圖特點(diǎn)：現(xiàn)勢性（經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)往往不滿足現(xiàn)勢性要求）、存儲(chǔ)介質(zhì)、精度：比例尺、等高線密度、成圖方式有關(guān)（2）數(shù)據(jù)源：航空、遙感影像現(xiàn)勢性好：獲取速度快、更新速度快、更新面積大（大范圍DEM數(shù)據(jù)的最有價(jià)值來源）相對精度和絕對精度低的遙感影像：Landsat—MSS、TM傳感器、SPOT高分辨率遙感圖像：1米分辨率的IKONOS0.61米QUICKBIRD（3）數(shù)據(jù)源：地面測量用途：公路鐵路勘測設(shè)計(jì)、房屋建筑、場地平整、礦山、水利等對高程精度要求較高的工程項(xiàng)目缺點(diǎn)：工作量大，周期長、更新十分困難，費(fèi)用較高（4）數(shù)據(jù)源：既有DEM數(shù)據(jù)覆蓋全國范圍的1:100萬、1:25萬、1:5萬數(shù)字高程模型10、采樣的布點(diǎn)原則：1）沿等高線采樣：地形復(fù)雜沿等高線跟蹤的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;在平坦的地區(qū)，則不宜沿等高線采樣2）規(guī)則格網(wǎng)采樣:規(guī)定X和Y軸方向的間距來形成平面格網(wǎng)，量測這些格網(wǎng)點(diǎn)的高程。3）剖面法：而在剖面法中，只沿一個(gè)方向即剖面方向上采樣4）漸進(jìn)采樣：平坦的地區(qū)采樣要相對較少，地形復(fù)雜的地區(qū)要采樣相對較多5）選擇性采樣：根據(jù)地形特征進(jìn)行選擇性的采樣（方法并不常見）6）混合采樣：選擇采樣與規(guī)則格網(wǎng)采樣相結(jié)合或者是選擇采樣與漸進(jìn)采樣相結(jié)合的采樣方法（數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理與應(yīng)用較復(fù)雜）11、數(shù)據(jù)采集方法對比：（作業(yè)）激光掃描干涉雷達(dá)激光掃描干涉雷達(dá)地面測量1001010.10DEM精度（米）1100010010成本（元）立體遙感攝影測量手工數(shù)字化掃描數(shù)字化DEM數(shù)據(jù)采集方法比較（大小表示數(shù)據(jù)采集范圍，灰度表示采集速度，顏色越深，速度越慢）12、規(guī)則網(wǎng)格：不規(guī)則網(wǎng)格：13、規(guī)則網(wǎng)格DEM建立的的基本思路：1.空間結(jié)構(gòu)在水平面的投影為正方形格網(wǎng)時(shí)，稱為基于格網(wǎng)的建模；2.對研究區(qū)域在二維平面上進(jìn)行格網(wǎng)劃分（格網(wǎng)大小取決于DEM應(yīng)用目的），形成覆蓋整個(gè)區(qū)域的格網(wǎng)空間結(jié)構(gòu)；然后利用分布在格網(wǎng)點(diǎn)周圍的地形采樣點(diǎn)內(nèi)插計(jì)算格網(wǎng)點(diǎn)的高程值，最后按一定的格式輸出，形成該地區(qū)的格網(wǎng)DEM；3.DEM建立過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是格網(wǎng)點(diǎn)上高程的內(nèi)插計(jì)算；14、不規(guī)則三角網(wǎng)：簡稱TIN，是用一系列互不交叉、互不重疊的連接在一起的三角形來表示地形表面。TIN既是矢量結(jié)構(gòu)又有柵格的空間鋪蓋特征，能很好地描述和維護(hù)空間關(guān)系。15、TIN的基本元素：節(jié)點(diǎn)，邊，面16、三角網(wǎng)生長算法1．三角網(wǎng)生長算法就是從一個(gè)“源”開始，逐步形成覆蓋整個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域的三角網(wǎng)。2.從生長過程角度，三角網(wǎng)生長算法分為收縮生長算法和擴(kuò)張生長算法兩類。3.收縮生長算法是先形成整個(gè)數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)邊界（凸殼），并以此作為源頭，逐步縮小以形成整個(gè)三角網(wǎng)。4.擴(kuò)張生長算法與收縮算法過程剛好相反，是從一個(gè)三角形開始向外層層擴(kuò)展，形成覆蓋整個(gè)區(qū)域的三角網(wǎng)。17、局部分塊內(nèi)插有線性內(nèi)插、雙線性內(nèi)插、多項(xiàng)式內(nèi)插、樣條函數(shù)內(nèi)差、多層曲面疊加法線性內(nèi)插設(shè)所求函數(shù)形式為：雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插設(shè)雙線性曲面差值模型為18、逐點(diǎn)內(nèi)插法a.移動(dòng)擬合內(nèi)插法b按距離加權(quán)平均內(nèi)插法按距離加權(quán)平均內(nèi)插方法：19、TIN的三角剖分準(zhǔn)則空外接圓準(zhǔn)則：在TIN中，過每個(gè)三角形的外接圓均不包含點(diǎn)集的其余任何點(diǎn)；最大最小角準(zhǔn)則：在TIN中的兩相鄰三角形形成的凸四邊形中，這兩三角形中的最小內(nèi)角一定大于交換凸四邊形對角線后所形成的兩三角形的最小內(nèi)角；最短距離和準(zhǔn)則：指一點(diǎn)到基邊的兩端的距離和為最小。張角最大準(zhǔn)則：一點(diǎn)到基邊的張角為最大。面積比準(zhǔn)則：三角形內(nèi)切圓面積與三角形面積或三角形面積與周長平方之比最小。對角線準(zhǔn)則：兩三角形組成的凸四邊形的兩條對角線之比。這一準(zhǔn)則的比值限定值，須給定，即當(dāng)計(jì)算值超過限定值才進(jìn)行優(yōu)化。20、空外接圓準(zhǔn)則、最大最小角準(zhǔn)則下進(jìn)行的三角剖分稱為Delaunay三角剖分，簡稱DT?？胀饨訄A準(zhǔn)則也叫Delaunay法則。21、DEM可視化表達(dá)：實(shí)現(xiàn)了地形表面的數(shù)字化表達(dá)，但信息隱含，地形可讀性差需要一種技術(shù)以增強(qiáng)DEM的地形表達(dá)效果，即DEM地形可視化技術(shù)，以DEM為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對地形的直觀表達(dá)。22、地形二維可視化表達(dá)：等高線法、明暗等高線法、分層設(shè)色法、地形暈渲法23、誤差通常被定義為觀測數(shù)據(jù)與其真值之間的差異?？煞譃橄到y(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗差（1）、系統(tǒng)誤差：它是在一定的測量條件下，對同一個(gè)被測尺寸進(jìn)行多次重復(fù)測量時(shí)，誤差值的大小和符號（正值或負(fù)值）保持不變；或者在條件變化時(shí)，按一定規(guī)律變化的誤差。（2）、隨機(jī)誤差：在測量時(shí)，即使排除了產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素（實(shí)際上不可能也沒有必要絕對排除），進(jìn)行了精心的觀測，仍然會(huì)存在一定的誤差，這類由于偶然的或不確定的因素所造成的每一次測量值的無規(guī)則變化（漲落），叫做偶然誤差，或隨機(jī)誤差。（3）粗差：在相同觀測條件下作一系列的觀測，其絕對值超過限差的測量偏差，即超過三倍中誤差的測量誤差。24、誤差源分析：1）地形表面特征2）數(shù)據(jù)源3）采點(diǎn)設(shè)備誤差4）人為誤差5）采樣點(diǎn)密度和分布6）內(nèi)插方法7）DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)25、DEM精度平定方式：平面精度與高程精度分開評定、平面精度和高程精度同時(shí)評定DEM模型評定：1）檢查點(diǎn)法和DEM中誤差模型2）逼近分析和地形描述誤差3）等高線套合分析和DEM定性評價(jià)模型4）實(shí)驗(yàn)方法和DEM經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?)理論分析與理論模型26、地形因子是為定量表達(dá)地貌形態(tài)特征而設(shè)定的具有一定意義的數(shù)學(xué)參數(shù)或指標(biāo)。各種地貌，不論平原、谷地、高山，都是由不同的坡面組成。微觀坡面因子反映了該地貌微觀地表單元的形態(tài)、起伏或扭曲特征，宏觀坡面因子反映了地貌的宏觀形態(tài)特征。27、坡度表示了該局部地表坡面的傾斜程度，坡度大小直接影響著地表物質(zhì)流動(dòng)與能量轉(zhuǎn)換的規(guī)模與強(qiáng)度，是制約生產(chǎn)力空間布局的重要因子28、坡向是決定地表面局部地面接收陽光和重新分配太陽輻射量的重要地形因子之一，直接造成局部地區(qū)氣候特征的差異，同時(shí)，也直接影響到諸如土壤水分、地面無霜期以及作物生長適宜性程度等多項(xiàng)重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)。29、坡度：即水平面與地形面之間夾角。坡度百分比：既高程增量（rise）與水平增量（run）之比的百分?jǐn)?shù)。30、坡向：地表面上一點(diǎn)的切平面的法線矢量在水平面的投影與過該點(diǎn)的正北方向的夾角31、地面曲率是對地形表面一點(diǎn)扭曲變化程度的定量化度量因子，地面曲率在垂直和水平兩個(gè)方向上分量分別稱為平面曲率和剖面曲率。32、地面坡度變率（SOS）是地面坡度在微分空間的的變化率，是依據(jù)坡度的求算原理，在所提取的坡度值的基礎(chǔ)上對地面每一點(diǎn)再求算一次坡度。即坡度之坡度地面坡向變率（SOA）是指在地表的坡向提取基礎(chǔ)之上，進(jìn)行對坡向變化率值的二次提取，亦即坡向之坡度33、地面變率因子的提取1）用原始DEM數(shù)據(jù)的最大高程值減去原始DEM數(shù)據(jù)，得到與原來地形相反的DEM數(shù)據(jù)，即反地形DEM數(shù)據(jù)。2）基于反地形DEM數(shù)據(jù)求算坡向值；3）利用SOA方法求算反地形的坡向變率，記為SOA2，由原始DEM數(shù)據(jù)求算出的坡向變率值為SOA1；4）將兩次求算的坡向變率值套入下面公式即可得到的經(jīng)過誤差校正的SOA數(shù)據(jù)。坡長指地面上一點(diǎn)沿水流方向到其流向起點(diǎn)間的最大地面距離在水平面上的投影長度。是水土保持上的重要因子之一。34、地形特征點(diǎn)的提取在一個(gè)3×3的柵格窗口中，也可以直接利用中心格網(wǎng)點(diǎn)與8個(gè)鄰域格網(wǎng)點(diǎn)的高程關(guān)系來進(jìn)行判斷地形特征點(diǎn)：（Zi，j-1-Zi，j）（Zi，j+1