DEM模型概述-第一次课

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,辽宁工程技术大学,王崇倡,辽宁工程技术大学,Liaoning Technical University,二八年七月,DEM模型,1,主要内容,4.DEM的表示方法,2.DEM定义,5.DEM的应用,6.内容总结,1.地形表达方式的回顾,3.DEM的分类,2,1,地形表达方式的回顾,*绘图,*地形图,*摄影-影像,这些方法的主要缺点是什么,？,如何表达地形,？,3,地形表达,DEM,是否有更好的表示方法呢,？,4,2 DEM定义,3),DEM 研究的内容,1),DEM定义,2),DEM 表示地形的优点,5,1)DEM定义,表1数字地面模型、数字高程模型定义,Miller（1958）,数字地面模型是利用一个任意坐标场中大量选择的已知X、Y、Z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示。,Doyle（1978）,数字地面模型是描述地面诸特性空间分布的有序数值阵列，在一般情况下，所记录的地面特性为高程值，它的空间分布由x、y平面坐标系统来描述，也可通过经度和纬度进行描述海拔分布。，在新近文献中，称上述高程或海拔分布的数字地面模型为数字高程模型，以与描述其他地面特性的数字地面模型有所区别。DTM可以是每三个三维坐标值为一组的散点结构，也可是由多项式或富里叶级数确定的曲面方程。另外数字地面模型可以包含除高程外的其他地面特性，如地价、土地权属、土壤类型、岩层深度等。,王之卓（1979）,数字地面模型是地形表面用x,y,z坐标的数字形式的一种表达。,Burrough(1986),A Digital Elevation Model is a quantitative model of a part of the earths surface in digital form.Also digital terrain model(DTM),Weibel(1991),A DTM is a digital representation of a portion of the eraths surface,龚健雅（1993）,数字地面模型DTM是定义在二维区域上地形特征空间分布及关联信息的一个有限,n,维向量系列,Xi,，数字高程模型DEM是DTM的一个子集，它表示地形空间分布的一个有限三维向量系列,X,Y,Z,，其中X,Y表示地形点的平面位置，Z表示相应点的高程。,6,1)DEM定义,区别:,DEM表示地貌，DTM不仅表示,地貌,也表示,地物,。,DEM是DTM的子集,DEM定义在x,y域离散点（规则或不规则）上以,高程,表达,地表起伏形态,的数字集合。,-,（,测绘学名词 全国科学技术名词审定委员会 科学出版社 2002年第二版,）,DTM 表示,地面起伏形态,和,地表景观,的一系列离散点或规则点的坐标数值集合的总称,-（测绘学名词 全国科学技术名词审定委员会 科学出版社 2002年第二版）,Digital elevation model,Digital terrain model,=,7,2),DEM 表示地形的优点,精度的恒定性,表达的多样性,尺度的综合性,更新的实时性,8,3),DEM 研究的内容,地形数据采样,地形建模与内插,数据组织与管理,地形分析与行业应用,DEM可视化,不确定性分析和表达,9,3 数字高程模型的分类,1）根据大小和覆盖范围分类,a.,局部的DEM,：建立局部的模型往往源于这样的前提，即待模拟的区域非常复杂，只能对一个局部的范围进行处理。,b.,全局的DEM,：全局性的模型一般包含大量的数据并覆盖一个很大的区域，并且该区域通常具有简单、规则的地形特征。或者为了一些特殊的目的只需要使用地形表面最一般的信息。,2）根据模型的连续性分类,a.不连续的DEM,：每一个观测点的高程都代表了其邻域范围内的值，基于这样的观点，任何内插的点的高程都可以利用最邻近的参考点近似。如左图所示（正方形分布数据）。,10,b.,连续的DEM,：每个数据点代表的只是连续表面上的一个采样值，而表面的一阶导数可以是连续的也可以是不连续的。,c.,光滑的DEM,：光滑DEM指的是一阶导数或更高阶导数连续的表面，通常是在区域或全局的尺度上实现。创建这种模型一般基于以下假设：,模型表面不必经过所有原始观测点，待构建的表面应该比原始观测数据所反映的变化要平滑得多。,11,3）按结构分类,12,4.DEM的表示方法,据邬伦等，2001年,z=f(x,y),13,1)线模式,等高线,*一个,有序,的,坐标点序列,*带有高程值属性的,简单多边形,或多边形弧段。,*数据表达的,局部,性,*任意点高程获得须,插值。,14,2）DEM的,点模式,表示-高程矩阵,表示方法,：将区域划分成网格，记录每个网格的高程；,优点,：,数据结构简单,计算机处理方便,缺点,：,平坦地区-数据冗余；,格网固定-无法表达复杂地形；,地表表达不连续。,15,2）DEM的,点模式,表示-GRID,离散数据点,内插,规则矩形格网(GRID),16,2）DEM的,点模式,表示,缺点,：,地形简单-,大量冗余数据,；,地形复杂-,不能精确,表示地形的关键特征,优点,：,数据结构简单,计算机处理方便,17,2）DEM的,点模式,表示-TIN,保证最邻近的点构成三角形,TIN是惟一的,；,力求最佳的三角形几何形状,；,?,什么样的三角网符合地形表达的要求,18,2）DEM的,点模式,表示-TIN,Delaunay三角网是唯一的；,三角网的外边界构成了点集P的凸多边形“外壳”；,空圆特性,形成的三角形网总是具有最优的形状特征,Delaunay三角网,19,2）DEM的,点模式,表示-TIN,任意点高程获取,顶点上-,其高程与顶点相同；,在线上-,两个顶点线性插值得到；,三角形-,由三个顶点插值得到。,TIN的优点和缺点,优点,：可变的分辨率,顾及地表特征,利用随机点数据，精度高,缺点：,数据存储与操作复杂,20,5,DEM的应用,DEM主要产品：,等高线图,坡度图,坡向图,通视图,断面图,水文分析,晕渲图,三维立体图,问题：DEM可以应用在那些行业,或领域,？,1）国家地理信息的,基础数据,；,2）,工程建设与规划设计,（城市规划、土木工程、景观建筑与矿山工程、交通路线的规划与大坝选址）；,3）,军事应用,（虚拟战场等）；,4）,地形分析,（坡度图、坡向图、剖面图、辅助地貌分析、估计侵蚀和径流等）,5）与GIS联合进行,空间分析,（作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以进行显示与分析）；,6）,虚拟现实,(Virtual Reality)；,21,6.总结,（,1）总结,理解掌握DEM概念,理解掌握DEM的点表示（GRID和TIN）,了解DEM研究内容-,（2）课后思考问题,DEM是用来解决什么问题？,通过什么形式表达？,请设计GRID格式的DEM数据结构.,22,