鐵路選線作業(yè)

適用于鐵路選線設(shè)計(jì)的數(shù)字地形模型的生成及應(yīng)用方法介紹

主要內(nèi)容：

1、GIS概述

2、數(shù)據(jù)源

3、幾種常用的數(shù)字地形模型建立方法介紹

4、v-圖

5、三角網(wǎng)數(shù)字地形模型的建立方法

6、數(shù)字地形模型的應(yīng)用

7、大型帶狀數(shù)字地形的應(yīng)用

8、既有鐵路數(shù)字地形模型的建立方法研究

第一講GIS原理精選

1.1GIS概述

GIS定義：GIS是一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，它提供四類功能處理帶有地理位置信息的數(shù)據(jù)：

1)數(shù)據(jù)輸入；

2)數(shù)據(jù)管理(存儲(chǔ)及使用)；

3)數(shù)據(jù)分析處理；

4)數(shù)據(jù)輸出。

GIS的學(xué)習(xí)也圍繞著四個(gè)方面進(jìn)行：

數(shù)據(jù)獲取/輸入；

數(shù)據(jù)管理與更新；

地理分析；

結(jié)果展不

GIS組成：軟件、硬件、數(shù)據(jù)、人、規(guī)則和流程

GIS的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)科學(xué)，靈魂是地理學(xué)。

計(jì)算機(jī)軟硬件價(jià)格的不斷下降及運(yùn)算處理能力的迅速上升是GIS發(fā)展和普及的先決條件；計(jì)

算機(jī)科學(xué)技術(shù)中的新理論和新方法；

地理學(xué)(包含地圖學(xué))為GIS提供了待解決問(wèn)題、表示和解決問(wèn)題而設(shè)計(jì)的概念模式、規(guī)則、

知識(shí)、模型和分析方法；

使用GIS是因?yàn)椋?/p>

地理信息是決策過(guò)程中不可缺少的一個(gè)組成部分；各種來(lái)源的信息，包括空間信息和非空間信

息(屬性信息)能夠在GIS中綜合使用；

可視化表達(dá)的需要；

數(shù)據(jù)共享的需要；

實(shí)現(xiàn)空間分析、信息提取和新知識(shí)發(fā)現(xiàn)

GIS需要表示兩類信息：位置(locational)信息和描述(descriptive)信息；

1.2地圖如何表現(xiàn)信息？

對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象：點(diǎn)、線、區(qū)域、表面

在地圖上表現(xiàn)描述信息：使用符號(hào)(symbols)和注記(labels)=有的是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有的是約

定俗成。

在地圖上表現(xiàn)空間關(guān)系：相連(connected),相鄰(adjacent),包含于(containedin),相交

(intersect),接近(proximity),上下游/高差(uphillordownhill),相對(duì)位置。

1.3地圖基本概念

比例尺：只存在于硬拷貝(如屏幕顯示或打印出來(lái)的地圖)中。電子地圖只有精度概念。

舉例：網(wǎng)上電子地圖搜索

湛同京,尼崎市?

豬名川。大山的M

大阪府

市

夕六甲［0

神巨港

:

天

夕、六和j神司5

青

摩二

ML,,而大A

寧）神聲空》送

神戶空港

QU＞工力」

神聲港

大阪港

(C)ALPSI

笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)（平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)）：

一個(gè)點(diǎn)是以一對(duì)坐標(biāo)（X,y）表示的。

用以表示真實(shí)世界的坐標(biāo)系統(tǒng)：

經(jīng)緯度：球坐標(biāo)

y

5,(?-2,y-0

球坐標(biāo)

笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)

地圖投影：將作為曲面的地表映射到平面直角坐標(biāo)系的方法。由于球面的不可展開(kāi)性，投影時(shí)必然

有變形。但可以根據(jù)要求選擇變形的方式，以保持所需的最好信息量。

一個(gè)投影的定義由橢球體及其位置調(diào)整參數(shù)，投影方式、投影參數(shù)組成

實(shí)踐中，在地圖的輸入、數(shù)據(jù)的對(duì)準(zhǔn)和地圖輸出時(shí)用到地圖投影的一系列操作。

地圖投影變換:

某種地圖投影某種地圖投影

投影方式（PROJECTION）投影方式（PROJECTION）

坐標(biāo)單位（UNITS）坐標(biāo)單位（UNITS）

橢球體（SPHEROID）橢球體（SPHEROID）

橢球體調(diào)整參數(shù)集（DATUM）橢球體調(diào)整參數(shù)集（DATUM）

投影參數(shù)（PARAMETERS投影參數(shù)（PARAMETERS

常用曜零嗔

橢球體/參

名稱投影方式坐標(biāo)單位需要指定匕

數(shù)集

中央經(jīng)線:參考緯線:I"1.V

北京1954橫軸黑卡托Krasovskj

處變花系數(shù)：東洞;化洞

(Transverse

ti安19X0

Mercator)

UTM（通用橫軸墨MetersKrasovsky分度帶；

中央火線:普考緯編標(biāo)準(zhǔn)緯線

Lambert圓錐投影Krasovskj

1：標(biāo)準(zhǔn)緯線2：東偏；北偏

（Conic）

AlbersKrasovsky同1

1.4GIS數(shù)據(jù)模型（Arc/lnfo的實(shí)現(xiàn)方法）

三種地理數(shù)據(jù)模型：矢量、柵格、TIN

矢量（vector）數(shù)據(jù)模型：適宜表示離散要素：建筑、管道、道路、城市…

簡(jiǎn)單要素：點(diǎn)、線、多邊形（面）

點(diǎn)：不能表示其長(zhǎng)寬和面積；其位置由一對(duì)（x,y）坐標(biāo)表示；

線：不能表示其寬度和面積；其位置和形狀由一系列點(diǎn)的（x,y）坐標(biāo)表示;

多邊形：均質(zhì)（homogenous）要素；其位置和形狀由一系列線圍成；

要素拓?fù)潢P(guān)系(topology)

拓?fù)潢P(guān)系：刻劃點(diǎn)、線、面間關(guān)系，為解決共用邊問(wèn)題、空間關(guān)系(如相連、相鄰)問(wèn)題、層

次數(shù)據(jù)問(wèn)題而引入。

Polygon-ArcTopuiugy

多邊形(Polygon)

?由若干條射圍成

?有公共arc的polygon稱

為“相鄰”

Aic是有方向的，沿前

進(jìn)方向確定其左、右

多邊形

復(fù)合要素(compositefeatures)

區(qū)域(region):由若干多邊形組成；

線路(route)：由若干弧段(弧段部分)組成;

柵格(raster)：把表示的區(qū)域規(guī)則地劃分成按行列排列的單元格(cell)或稱像元(pixel)適宜

表示連續(xù)的地理要素：航片、衛(wèi)片、污染物濃度分布、地形

按照每個(gè)單元格的值來(lái)區(qū)分它的要素類型。如果單元格的值為整數(shù)，還可以利用對(duì)照表索引更

為豐富的值。

TIN(Triangulatedirregularnetwork)：以三角形模擬地表(或其他抽象的三維數(shù)據(jù))：是一

種矢量化的表面模型

AttributesofToursites.shp」口”1

史源代號(hào)名原

PoirtL20501小街曼蚌溫泉巨珍珠上

PointE30201劭養(yǎng)象格樹(shù)對(duì)高2房I

PortF412O1嘎林景洪農(nóng)場(chǎng)周恩來(lái)總理紀(jì)念㈱士自I

PoirtE42501勖養(yǎng)曼么用村9腰俸L

PointE50501劭養(yǎng)三岔河森林公園為一以專

PoinJF20301劫返Bi邦水摩而城面更

PointL30201格朗和南橘山茶樹(shù)王系人工耒

PointF40702勖遮曼短佛寺該寺為廣

Poin?F41003劫返曼M佛塔為傣族、?

為紀(jì)念夕1

PointK410O1劭混景恩塔

E42503黝海早回像村寨為信仰華二］

花3

屬性數(shù)據(jù)(attributedata)

也稱描述性數(shù)據(jù)(descriptivedata)：一個(gè)二維表(和數(shù)據(jù)庫(kù)中的表相同)。表中一列描述一個(gè)

屬性，一行表示一條記錄(record)。一條記錄對(duì)應(yīng)圖形中的一個(gè)圖形要素。

1.5常見(jiàn)圖形圖像處理系統(tǒng)及其文件格式

ARCARCShape!

TIFBMPJPEGcdrpsdapr

CoverageGRID

類型矢量柵格，柵格(圖像)都不是

單父急

<'3擴(kuò)展名為擴(kuò)展名擴(kuò)展名為擴(kuò)展名為如屣名為獷展Z為

,名、別"dxf的文件

息放在一個(gè)文為bmp的文件.jpg的文件.cdr的文件psd的文件apr的文件

件夾下，文件夾Oj.shp..tif

帔名即為

6.dbf.或.tiff

存儲(chǔ)方式

|grid名；

.shx.的文件

屬性對(duì)照表的三個(gè)文件

〃為第的文

放在mfo文

中件夾中

Arc.l|顯示、編輯顯示、編輯顯示、編輯顯示顯示、調(diào)整

AivViewJ^^顯示顯示、調(diào)整匚j-「卜顯示顯示、調(diào)整打開(kāi)、修改

Photoshop顯示、編輯打開(kāi)、修改

CorelDraw顯示、編輯顯示、調(diào)整打開(kāi)、修改

AutoCAD顯示、編輯顯示、調(diào)整

Windows繪圖顯示、編輯

1.6介紹三個(gè)概念：圖層(layer)、視圖(view)、通道(channel)/波段

圖層：不同的數(shù)據(jù)放在一起，強(qiáng)調(diào)位置關(guān)系；

視圖：同一種數(shù)據(jù)用不同的方式表現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)需要突出表現(xiàn)的信息；

通道：對(duì)柵格數(shù)據(jù)，利用信息產(chǎn)生特殊的視覺(jué)效果（如真、假彩色）。

第二講空間數(shù)據(jù)的采集與處理

第一節(jié)概述

一、數(shù)據(jù)采集在GIS中的地位

以數(shù)據(jù)為處理線索

硬件：軟件：數(shù)據(jù)=1：2：7

二、GIS數(shù)據(jù)的內(nèi)容

?數(shù)字線化數(shù)據(jù)

地形測(cè)圖思想：點(diǎn)、線、面

?影像數(shù)據(jù)

?數(shù)據(jù)源豐富

?生產(chǎn)效率高

?直觀詳細(xì)記錄地表自然現(xiàn)象

?數(shù)字高程模型

?屬性數(shù)據(jù)

?是什么，判讀和考察

?詳細(xì)描述信息

三、數(shù)據(jù)采集任務(wù)

1、將現(xiàn)有的地圖、外業(yè)觀測(cè)成果、航空像片、遙感圖片數(shù)據(jù)、文本資料等轉(zhuǎn)換成GIS可以接

受的數(shù)字形式。

2、數(shù)據(jù)庫(kù)入庫(kù)之前進(jìn)行驗(yàn)證、修改、編輯等處理，保證數(shù)據(jù)在內(nèi)容和邏輯上的一致性。

3、不同的數(shù)據(jù)來(lái)源要用到不同的設(shè)備和方法。

4、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換裝載

5、數(shù)據(jù)處理：幾何糾正、圖幅拼接、拓?fù)渖傻?/p>

四、數(shù)據(jù)源種類

主要分為：圖形圖像數(shù)據(jù)和文字?jǐn)?shù)據(jù)兩類。

圖形圖像數(shù)據(jù)：

第一手?jǐn)?shù)據(jù)第二手?jǐn)?shù)據(jù)

?地圖

平板測(cè)量數(shù)據(jù)

?工程圖

工程測(cè)量數(shù)據(jù)

?規(guī)劃圖

筆記地圖

?照片

非電子數(shù)據(jù)航空、遙感相片專題地圖

?航空與遙感影像等

人口普查統(tǒng)計(jì)圖表

文字?jǐn)?shù)據(jù)：

社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查

?調(diào)查報(bào)告

各種統(tǒng)計(jì)資料

?文件

全站儀、GPS數(shù)據(jù)

?統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)已建各種數(shù)據(jù)庫(kù)

地球物理、地球化學(xué)

?實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電子數(shù)據(jù)GIS數(shù)據(jù)

遙感數(shù)據(jù)

?野外調(diào)查的原始記錄等

?目前各種類型的地圖是重要的信息源。這不僅是因?yàn)榈貓D的內(nèi)容直觀與豐富，而且是由于在

地理信息系統(tǒng)誕生以前，地圖是表示空間與非空間信息強(qiáng)有力的手段，從某種意義上說(shuō)，一

冊(cè)完備的專題地圖集是一個(gè)很好的人工操作地理信息系統(tǒng)。

?遙感影像是地理信息系統(tǒng)中一個(gè)極其重要的數(shù)據(jù)源，它至少具有下列一些特點(diǎn)：

①能取得大面積、綜合的信息；②速度快；③降低數(shù)據(jù)儲(chǔ)存冗余和不連續(xù)性；④能提供

各類專題所需要的信息。

?文字?jǐn)?shù)據(jù)主要用來(lái)描述空間對(duì)象的屬性，比如人口數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、土壤成份、環(huán)境數(shù)據(jù)

?確定應(yīng)用哪些類型的數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)的功能所確定的,例如要建立一個(gè)土地的適宜性和承載力

的信息系統(tǒng)，所需要的數(shù)據(jù)有地形、土壤類型、降雨、地下水位、運(yùn)輸條件等。

五、數(shù)據(jù)源與相應(yīng)設(shè)備

第二節(jié)空間數(shù)據(jù)采集

一、屬性數(shù)據(jù)的采集

屬性數(shù)據(jù)即空間實(shí)體的特征數(shù)據(jù)，一般包括名稱、等級(jí)、數(shù)量、代碼等多種形式，屬性數(shù)據(jù)的

內(nèi)容有時(shí)直接記錄在柵格或矢量數(shù)據(jù)文件中，有時(shí)則單獨(dú)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)為屬性文件，通過(guò)關(guān)鍵碼

與圖形數(shù)據(jù)相聯(lián)系。

屬性數(shù)據(jù)包括各類調(diào)查報(bào)告、文件、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與野外調(diào)查的原始記錄等，如人口數(shù)

據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、土壤成份、環(huán)境數(shù)據(jù)。

對(duì)于要輸入屬性庫(kù)的屬性數(shù)據(jù)，通過(guò)鍵盤(pán)直接鍵入或文件、表格、數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入。

對(duì)于要直接記錄到柵格或矢量數(shù)據(jù)文件中的屬性數(shù)據(jù)，則必須進(jìn)行編碼輸入。

國(guó)家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)規(guī)范在“專業(yè)數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)項(xiàng)目建議總表”中，將數(shù)據(jù)分為社會(huì)環(huán)

境、自然環(huán)境和資源與能源三大類共14小項(xiàng)，并規(guī)定了每項(xiàng)數(shù)據(jù)的內(nèi)容及基本數(shù)據(jù)來(lái)源。

項(xiàng)目?jī)?nèi)容.基本數(shù)據(jù)來(lái)源

1.輻射餐,目照重和云裝（按第ID級(jí)格網(wǎng)）國(guó)家氣象局

2.熱好資源（年最高溫、錄低溫.年均溫，月均溫?積豳國(guó)家氣象局

等）

3.降水（年最高.年最低，年、月平均，積雪量等）國(guó)家氣象局

（11）氣鑲卻水熱4.風(fēng)能?chē)?guó)家氣象局

資源5.陸地水文（最高，最低流量，年、月平均流量，含沙量，水電部

洪峰，石染等）

6.冰川，自被.凍土中科院、交通部、水電部,中科院

7.湖泊，水庫(kù),港灣

8.地下水水電部等

二、屬性數(shù)據(jù)的編碼

1、編碼原則

?系統(tǒng)性和科學(xué)性：滿足所涉及學(xué)科的科學(xué)分類方法，能反映出同一類型中不同的級(jí)別特點(diǎn)。

?一致性：對(duì)代碼所定義的同一專業(yè)名詞、術(shù)語(yǔ)必須是唯一的。

?標(biāo)準(zhǔn)化和通用性：有國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的必須考慮在有可能的條件

下實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

?簡(jiǎn)捷性：在滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下、每一種編碼應(yīng)該是以最小的數(shù)據(jù)量載負(fù)最大的信息量。

?可擴(kuò)展性：編碼的設(shè)置應(yīng)留有擴(kuò)展的余地，避免新對(duì)象的出現(xiàn)而使原編碼系統(tǒng)失效、造成編

碼錯(cuò)亂現(xiàn)象。

2、編碼內(nèi)容

?登記部分：用來(lái)標(biāo)識(shí)屬性數(shù)據(jù)的序號(hào)，可以是簡(jiǎn)單的連續(xù)編號(hào)，也可劃分不同層次進(jìn)行順序

編碼；

?分類部分：用來(lái)標(biāo)識(shí)屬性的地理特征，可采用多位代碼反映多種特征；

?控制部分：用來(lái)通過(guò)一定的查錯(cuò)算法，檢查在編碼、錄入和傳輸中的錯(cuò)誤，在屬性數(shù)據(jù)量較

大情況下具有重要意義。

3、編碼方法

層次分類編碼法：是按照分類對(duì)象的從屬和層次關(guān)系為排列順序的一種代碼，它的優(yōu)點(diǎn)是能明

圖5-1土地利用類型編碼（層次分類編碼法）

多源分類編碼法：對(duì)于一個(gè)特定的分類目標(biāo)，根據(jù)諸多不同的分類依據(jù)分別進(jìn)行編碼，各位數(shù)字代

碼之間并沒(méi)有隸屬關(guān)系。

表5-1河流編碼的標(biāo)準(zhǔn)分類方案和數(shù)碼系統(tǒng)表

標(biāo)志編號(hào)

分類

IIIIIIIVVVIvnVDIIX

1平原河

2過(guò)渡河

3山地河

1常年河

2時(shí)令河

3消失河

1通航河

2不通航河

1樹(shù)狀河

2平行河

3篩狀河

4輻射河

5扇形河

6迷宮河

1主（要河）流：一級(jí)

2支流：二級(jí)

3三級(jí)

4四級(jí)

5五級(jí)

6六級(jí)

7七級(jí)

1河長(zhǎng)：一組——1公里以下

2二組——2公里以下

3三組——5公里以下

4四組——10公里以下

5五組一一10公里以上

1河寬：一組----5?10米

2二組——10-20米

3三組——20-30米

4四組——30-60米

5五組——60?120米

6六組——120~300米

7七組——300~500米

8八組——500米以上

1河流間的最短距離50米

250~100米

3100—200米

4200~400米

5400~500米

6500?1000米

71000~2000米

彎曲度：2.5公里彎曲深度寬度

1>40>50>50

2>40>50>75

3>25>50>75

4>25>50>100

5<25>75>150

三、圖形數(shù)據(jù)的采集

采集基本模式有兩種:

①將地理信息實(shí)體以x,y坐標(biāo)的形式，以順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)椒ㄒ来屋斎搿?/p>

②用點(diǎn)、線、多邊形和格網(wǎng)鄰接的方法表示地理實(shí)體。

特征數(shù)碼位置

點(diǎn)11x,y（點(diǎn)）

線21Xi，y1,x2,y2,---,xn,yn（線）

面31x1,y1,x2,y2,--,xn,y?（面）

空間數(shù)據(jù)采集方法：

?手扶跟蹤數(shù)字化儀采集

?攝影測(cè)量數(shù)字化采集

?掃描跟蹤數(shù)字化采集

?外業(yè)實(shí)地?cái)?shù)字化采集

選擇采集方法的依據(jù)是如何應(yīng)用圖形數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)類型，現(xiàn)有設(shè)備狀況，現(xiàn)有人力，物力,

財(cái)力狀況等。

數(shù)據(jù)采集示意圖：

通向計(jì)算機(jī)接口

四、數(shù)據(jù)交換

空間數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)交怏文侔

GISA->GISA-----?GISB-?GISB

內(nèi)部女件外部文件內(nèi)部女件外部文徉

五、空間數(shù)據(jù)采集的方案及流程

1、方案

.

■

?.

■)

.■

.

族聚采樣斷面采樣等高線采樣

2、流程

第三節(jié)空間數(shù)據(jù)的編輯與處理

1、概述

□空間數(shù)據(jù)編輯的必要性

-修正數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤

-維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和一致性

-更新地理信息

□空間數(shù)據(jù)一般性錯(cuò)誤

-數(shù)據(jù)不完整、重復(fù)

-空間數(shù)據(jù)位置不正確

-空間數(shù)據(jù)比例尺不準(zhǔn)確

-空間數(shù)據(jù)變形

-幾何和屬性連接有誤

-屬性數(shù)據(jù)不完整

□錯(cuò)誤檢查主要方法

-疊合比較法

-目視檢查法

-邏輯檢查法

數(shù)字化幾種誤差示例

2、編輯與處理方式

誤差修正一般過(guò)程：

?設(shè)定容許值

?連接接點(diǎn)

?重建拓?fù)潢P(guān)系

邊界匹配（圖幅接邊）

?不同圖幅的連接

?自動(dòng)、手工

第一種方法是小心地修改空間數(shù)據(jù)庫(kù)中點(diǎn)和矢量的坐標(biāo)，以維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的連續(xù)性;

第二種方法是先對(duì)準(zhǔn)兩幅圖的一條邊緣線，然后再小心地調(diào)整其它線段使其取得連續(xù)。

數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換：

□數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換

相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同組織形式轉(zhuǎn)換

■矢量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變換

■柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換

■矢量到柵格

■柵格到矢量

□不同介質(zhì)轉(zhuǎn)換

3、投影變換

投影B

（x匕）

4、坐標(biāo)變換

x=x0cosex—y0sina

y=/sina+y0cosa

x=x+Z)

口0x

Translation

y=y0+2

x=Sxx0

s

y=yy0

5、圖象糾正

□糾正原因

地圖變形（均勻變形、非均勻變形）

數(shù)字化中的位置移動(dòng)

遙感影像本身存在幾何變形

投影方式不同

分幅掃描

□實(shí)質(zhì)

建立糾正圖象與標(biāo)準(zhǔn)地圖的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系

□變換方法

精確方法：仿射變換、雙線性變換、平方變換、立方變換等

近似方法：橡皮板變換

□糾正步驟

糾正點(diǎn)一數(shù)據(jù)采集一函數(shù)建立一逐點(diǎn)或網(wǎng)格糾正

注：遙感影象的糾正

遙感影象的糾正，一般選用和遙感影象比例尺相近的地形圖或正射影象圖作為變換標(biāo)準(zhǔn)，選

用合適的變換函數(shù)，分別在要糾正的遙感影象和標(biāo)準(zhǔn)地形圖或正射影象圖上采集同名地物點(diǎn)。

遙感影象糾正選點(diǎn)示例

具體采點(diǎn)時(shí)，要先采源點(diǎn)（影像），后采目標(biāo)點(diǎn)（地形圖）。選點(diǎn)時(shí)，要注意選點(diǎn)的均勻分布，

點(diǎn)不能太多（如圖所示）。如果在選點(diǎn)時(shí)沒(méi)有注意點(diǎn)位的分布或點(diǎn)太多，這樣不但不能保證精度，反

而會(huì)使影象產(chǎn)生變形。另外選點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)位應(yīng)選由人工建筑構(gòu)成的并且不會(huì)移動(dòng)的地物點(diǎn)，如渠或道

路交叉點(diǎn)、橋梁等，盡量不要選河床易變動(dòng)的河流交叉點(diǎn)，以免點(diǎn)的移位影響配準(zhǔn)精度。

圖像糾正

6、圖像解譯

從圖像中提取有用信息的過(guò)程。

圖像解譯需要一定的能力：

?研究地理區(qū)域的一般知識(shí)

?具有一定的圖像處理能力

?掌握影像分析的經(jīng)驗(yàn)和技能

?對(duì)影像特征的深入理解

遙感圖象的解譯有目視判讀和計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯兩種方法，其中，自動(dòng)解譯又可分為監(jiān)督分類和

非監(jiān)督分類兩種。

7、圖幅拼接

在相鄰圖幅的邊緣部分，由于原圖本身的數(shù)字化誤差，使得同一實(shí)體的線段或弧段的坐標(biāo)數(shù)據(jù)

不能相互銜接，或是由于坐標(biāo)系統(tǒng)、編碼方式等不統(tǒng)一，需進(jìn)行圖幅數(shù)據(jù)邊緣匹配處理。

圖幅的拼接總是在相鄰兩圖幅之間進(jìn)行的。要將相鄰兩圖幅之間的數(shù)據(jù)集中起來(lái)，就要求相同

實(shí)體的線段或弧的坐標(biāo)數(shù)據(jù)相互銜接，也要求同一實(shí)體的屬性碼相同，因此必須進(jìn)行圖幅數(shù)據(jù)邊緣

匹配處理。具體步驟如下：

1、邏輯一致性的處理

由于人工操作的失誤，兩個(gè)相鄰圖幅的空間數(shù)據(jù)庫(kù)在接合處可能出現(xiàn)邏輯裂隙，如一個(gè)多邊形

在一幅圖層中具有屬性A,而在另一幅圖層中屬性為B。此時(shí)，必須使用交互編輯的方法，使兩相鄰

圖斑的屬性相同，取得邏輯一致性。

2、識(shí)別和檢索相鄰圖幅

將待拼接的圖幅數(shù)據(jù)按圖幅進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)有2位，其中十位數(shù)指示圖幅的橫向順序，個(gè)位

數(shù)指示縱向順序（如圖所示），并記錄圖幅的長(zhǎng)寬標(biāo)準(zhǔn)尺寸。因此，當(dāng)進(jìn)行橫向圖幅拼接時(shí)，總是將

十位數(shù)編號(hào)相同的圖幅數(shù)據(jù)收集在一起；進(jìn)行縱向圖幅拼接時(shí)，是將個(gè)位數(shù)編號(hào)相同的圖幅數(shù)據(jù)收

集在一起。其次，圖幅數(shù)據(jù)的邊緣匹配處理主要是針對(duì)跨越相鄰圖幅的線段或弧而的，為了減少數(shù)

據(jù)容量，提高處理速度，一般只提取圖幅邊界2cm范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)作為匹配和處理的目標(biāo)。同時(shí)要求,

圖幅內(nèi)空間實(shí)體的坐標(biāo)數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)行過(guò)投影轉(zhuǎn)換。

313233

2122723

ZzzzzX

111213

圖幅編號(hào)及圖幅邊緣數(shù)據(jù)提取范圍

3、相鄰圖幅邊界點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配

相鄰圖幅邊界點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配采用追蹤拼接法。追蹤拼接有四種情況（如下圖所示），只要符

合下列條件，兩條線段或弧段即可匹配銜接：相鄰圖幅邊界兩條線段或弧段的左右碼各自相同或相

反；相鄰圖幅同名邊界點(diǎn)坐標(biāo)在某一允許值范圍內(nèi)（如±0.5mm）o

匹配銜接時(shí)是以一條弧或線段作為處理的單元，因此，當(dāng)邊界點(diǎn)位于兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間時(shí)，須分別

取出相關(guān)的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)，然后按照結(jié)點(diǎn)之間線段方向一致性的原則進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和存儲(chǔ)。

4、相同屬性多邊形公共邊界的刪除

當(dāng)圖幅內(nèi)圖形數(shù)據(jù)完成拼接后，相鄰圖斑會(huì)有相同屬性。此時(shí)，應(yīng)將相同屬性的兩個(gè)或多個(gè)相

鄰圖斑組合成一個(gè)圖斑，即消除公共邊界，并對(duì)共同屬性進(jìn)行合并。

多邊形公共界線的刪除，可以通過(guò)構(gòu)成每一面域的線段坐標(biāo)鏈，刪去其中共同的線段，然后重

新建立合并多邊形的線段鏈表（圖5-8）o

對(duì)于多邊形的屬性表，除多邊形的面積和周長(zhǎng)需重新計(jì)算外，其余屬性保留其中之一圖斑的屬

性即可。

第三節(jié)數(shù)字地面模型及其應(yīng)用

一、DTM與DEM的概念

數(shù)字地面模型是利用一個(gè)任意坐標(biāo)場(chǎng)中大量選擇的已知x、y、z的坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)連續(xù)地面的一個(gè)簡(jiǎn)

單的統(tǒng)計(jì)表示，或者說(shuō)，DTM就是地形表面簡(jiǎn)單的數(shù)字表示。

自從提出DTM的概念以后，相繼又出現(xiàn)了許多其他相近的術(shù)語(yǔ)。如在德國(guó)使用的DHM

(DigitalHeightModel)、英國(guó)使用的DGM(DigitalGroundModel),美國(guó)地質(zhì)測(cè)量局USGS使用的

DTEM(DigitalTerrainElevationModel)>DEM(DigitalElevationModel)等。這些術(shù)語(yǔ)在使用上可能有

些限制，但實(shí)質(zhì)上差別很小。比如height和elevation本身就是同義詞。當(dāng)然，DTM趨向于表達(dá)比

DEM和DHM更廣意義上的內(nèi)容，如河流、山脊線、斷裂線等也可以包括在內(nèi)。

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，可以用下述二維函數(shù)系列取值的有序集合來(lái)概括地表示數(shù)字地面模型的豐富內(nèi)容和多樣形式:

?DTM與DEM的概念

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

數(shù)學(xué)的角度Kp=fk(up,vp)(k=l,2,3,-??,m;p=l,2,3,???,n)

DEM是DTM的一個(gè)子集。

式中，Kp為第p號(hào)地面點(diǎn)(可以是單一的點(diǎn)，但一般是某點(diǎn)及其微小鄰域所劃定的一個(gè)地表面元)

上的第k類地面特性信息的取值；沏，?為第p號(hào)地面點(diǎn)的二維坐標(biāo)，可以是采用任一地圖投影的

平面坐標(biāo)，或者是經(jīng)緯度和矩陣的行列號(hào)等；機(jī)(加大于等于1)為地面特性信息類型的數(shù)目；〃為地

面點(diǎn)的個(gè)數(shù)。當(dāng)上述函數(shù)的定義域?yàn)槎S地理空間上的面域、線段或網(wǎng)絡(luò)時(shí)，n趨于正無(wú)窮大；當(dāng)

定義域?yàn)殡x散點(diǎn)集時(shí)，w一般為有限正整數(shù)。例如，假定將土壤類型編作第i類地面特性信息，則

數(shù)字地面模型的第i個(gè)組成部分為：

Ip=fi(Kp.Vp)(P=l，2,3,…，n)

當(dāng)加=1且力為對(duì)地面高程的映射，(up,V。)為矩陣行列號(hào)時(shí)，上式表達(dá)的數(shù)字地面模型即所謂的數(shù)

字高程模型(DigitalElevationModel,簡(jiǎn)稱DEM)。

二、DTM的數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)源決定采集方法：

(1)航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源

全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量

DEM

利用航片建立DEM

以地形圖為數(shù)據(jù)源建立DEM

(3)以地面實(shí)測(cè)記錄為數(shù)據(jù)源

(4)其它數(shù)據(jù)源

三、DTM的表示方法

主要有規(guī)則格網(wǎng)(GRID)表示法和不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)表示法,此外還有離散點(diǎn)表示法和數(shù)學(xué)

分塊曲面表示法。

規(guī)則格網(wǎng)(GRID)表示法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、計(jì)算方便，但：

a.地形簡(jiǎn)單的地區(qū)存在大量冗余數(shù)據(jù)；

b.如不改變格網(wǎng)大小，則無(wú)法適用于起伏程度不同的地區(qū)；

c.對(duì)于某些特殊計(jì)算如視線計(jì)算時(shí)，格網(wǎng)的軸線方向被夸大；

d.由于柵格過(guò)于粗略，不能精確表示地形的關(guān)鍵特征。

規(guī)則格網(wǎng)表示方法是把DTM表示成高程矩陣

DTM；^{Hy},/—12,...m-1,j~~1?2,...

按正方形交點(diǎn)布網(wǎng)按圓錐網(wǎng)交點(diǎn)布網(wǎng)

幾種規(guī)則格網(wǎng)的DEM

不規(guī)則三角網(wǎng)表示方法：

不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)表示法克服了高程矩陣中冗余數(shù)據(jù)的問(wèn)題，而且能更加有效地用于各類以

DTM為基礎(chǔ)的計(jì)算。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

TIN存儲(chǔ)方式:

No

NoXYZPNoPlP2P3

12

23

190.010.043.51