數(shù)字地形模型

無人機(jī)測繪技術(shù)數(shù)字地形模型地形模型在許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，早先的模型多是物質(zhì)的，如橡膠質(zhì)地形模型；沙泥質(zhì)地形模型。土木工程領(lǐng)域的攝影測量專家最先將數(shù)字的技術(shù)引入到地形建模。20世紀(jì)50年代攝影測量學(xué)被廣泛應(yīng)用到高速公路設(shè)計(jì)中以收集數(shù)據(jù)。Robet

(1957)第一次提出了將數(shù)字計(jì)算機(jī)應(yīng)用到攝影測量中，以獲取高速公路規(guī)劃和設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)。1955一1960年，美國麻省理工學(xué)院攝影測量實(shí)驗(yàn)室主任chairs．L．Miller教授最先將計(jì)算機(jī)與攝影測量技術(shù)結(jié)合在一起，比較成功地解決了道路工程的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)問題。他在用立體測圖儀建立的光學(xué)立體模型上，量取沿待選公路兩側(cè)規(guī)則分布的大量樣點(diǎn)的三維空間直角坐標(biāo)，輸入到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)取代人工執(zhí)行土方估算、分析比較和選線等繁重的手工作業(yè)，大量縮減了工時(shí)和費(fèi)用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。由于計(jì)算機(jī)只認(rèn)識數(shù)字，惟有將直觀描述地表形態(tài)的光學(xué)立體格則或地形圖數(shù)字化，才能在解決道路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。提出了一個(gè)一般性的概念和理論：數(shù)字地面模型(DTM：DigitalTerrainModel)，即使用采樣數(shù)據(jù)來表達(dá)地形表面。定義如下：數(shù)字地面模型是利用一個(gè)任意坐標(biāo)場中大量選擇的已知x，y，Z的坐標(biāo)點(diǎn)對連續(xù)地面的一個(gè)簡單的統(tǒng)計(jì)表示，或者說，DTM就是地形表面簡單的數(shù)字表示。借助計(jì)算機(jī)解決道路工程的設(shè)計(jì)問題。數(shù)字地面模型第三維釋義：測繪學(xué)從地形測繪的角度來研究數(shù)字地面模型，一般僅把基本地形圖中的地理要素，特別是高程信息作為數(shù)字地面模型的內(nèi)容。測繪學(xué)家心目中的數(shù)字地面模型是新一代的地形圖，地貌和地物不再用直觀的等高線和圖例符號在紙上表達(dá)，而是通過儲存在磁性介質(zhì)中的大量密集的(一般是規(guī)則的)地面點(diǎn)的空間坐標(biāo)和地形屬性編碼，以數(shù)字的形式描述。正因?yàn)槿绱?，很多測繪學(xué)家把terrain”一詞理解為地形；

數(shù)字地面模型第三維釋義：其他非測繪應(yīng)用的課題，通常都根據(jù)各自的具體需要，將某些非地形的特性情息與地形信息結(jié)合在一起，構(gòu)成數(shù)字地面模型。數(shù)字地面模型第三維釋義：（1)地貌信息，如高程、坡度、坡向、坡面形態(tài)以及其他描述地表起伏情況的更為復(fù)雜的地貌因子；

(2)基本地物信息，如水系、交通網(wǎng)、居民點(diǎn)和工礦企業(yè)以及境界線等：數(shù)字地面模型第三維釋義：

(3)主要的自然資源和環(huán)境信息，如土壤、植被、地質(zhì)、氣候等；(4)主要的社會經(jīng)濟(jì)信息，如一個(gè)地區(qū)的人口分布、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、國民收入等。數(shù)字地形建模也是一個(gè)數(shù)學(xué)模擬的過程，在此過程中形成地形表面的大量采樣點(diǎn)將按一定精度進(jìn)行觀測，這時(shí)地形表面被一級數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)所表達(dá)。如果需要該數(shù)字表面上其他位置處的屬性，則應(yīng)用一種內(nèi)插方法來處理該組觀測數(shù)據(jù)。在內(nèi)插過程中，數(shù)學(xué)模型被用來建立基于數(shù)字觀測數(shù)據(jù)的地形表面模型即數(shù)字地面模型——DTM，從DTM便可以得到任何位置處的屬性值。數(shù)字地面模型更通用的定義是描述地球表面形態(tài)多種信息空間分布的有序數(shù)值陣列，從數(shù)學(xué)的角度，可以用二維函數(shù)系列取值的有序集合來概括地表示數(shù)字地面模型的豐富內(nèi)容和多樣形式。地面P號點(diǎn)的第K類地面特性取值第P號地面點(diǎn)的二維坐標(biāo)地面特性信息類型的數(shù)目地面點(diǎn)的個(gè)數(shù)地理空間實(shí)質(zhì)上是三維的，但人們往往在二維地理空間上描述并分析地面特性的空間分布，如專題圖大多是平面地圖。數(shù)字地面模型是對某一種或多種地面特性空間分布的數(shù)字描述，是疊加在二維地理空間上的一維或多維地面特性向量空間，是地理信息系統(tǒng)(GIS)空間數(shù)據(jù)庫的某類實(shí)體或所有這些實(shí)體的總和。數(shù)字地面模型的本質(zhì)共性是二維地理空間定位和數(shù)字描述。1.3數(shù)字高程模型的概念(含義)數(shù)字地面模型DEMDHMDGMDTEMDTM當(dāng)M＝1為對地面高程的映射，(MPVP)為矩陣行列號時(shí)，表達(dá)的數(shù)字地面模型即所謂的數(shù)字高程模型(DEM)。顯然，DEM是DTM的一個(gè)子集。實(shí)際上，DEM是DTM中最基本的部分，它是對地球表面地形地貌的一種離散的數(shù)字表達(dá)。1.3數(shù)字高程模型的概念(含義)數(shù)字地面模型數(shù)字高程模型是表示區(qū)域D上的三維向量有限序列，用函數(shù)的形式描述為：

VI＝(XI，YI，ZI)；I＝1，2，…，nXI，YI是平面坐標(biāo)，ZI是(XI，YI)對應(yīng)的高程。當(dāng)該序列中各平面向量的平面，位置呈規(guī)則格網(wǎng)排列時(shí)，其平面坐標(biāo)可省略，簡化為一維向量序列{ZI，I＝1，2，…}1.3數(shù)字高程模型的概念(特點(diǎn))數(shù)字地面模型地形表面的一種”數(shù)字表達(dá)形式”,其特點(diǎn):

(1)易以多種形式顯示地形信息。

(2)精度不會損失。(3)容易實(shí)現(xiàn)自動化、實(shí)時(shí)化。

(4)具有多比例尺特性。1.3數(shù)字高程模型的概念(分類)數(shù)字地面模型根據(jù)大小和覆蓋范圍可分為三種:局部的DEMS全局的DEMS地區(qū)的DEMS1.3數(shù)字高程模型的概念(分類)數(shù)字地面模型根據(jù)大小和覆蓋范圍可分為三種:不連續(xù)的DEMS1.3數(shù)字高程模型的概念(分類)數(shù)字地面模型根據(jù)大小和覆蓋范圍可分為三種:連續(xù)的DEMS1.3數(shù)字高程模型的概念(分類)數(shù)字地面模型根據(jù)大小和覆蓋范圍可分為三種:光滑的DEMS1.3數(shù)字高程模型的概念(與其它學(xué)科的關(guān)系)數(shù)字地面模型