DEM分析与可视化-第3章.ppt

第三章规则网格结构DEM的建立 江文萍jiangwenping2008 武汉大学资源与环境科学学院2015 10 2 DEM空间插值方法基于地性线的DEM向规则网格DEM转换基于数字化等高线的DEM向规则网格DEM转换基于中轴线的规则网格DEM生成 3 3 1DEM的空间内插方法 一 DEM的空间内插方法 在一个由 x y 坐标平面构成的二维空间中 由已知若干离散点Pi的高程 估算待内插点的高程值 由于DEM采样的数据点呈离散分布形式 或是数据点虽按格网排列 但格网的密度不能满足使用的要求 这就需要以数据点为基础进行插值运算 DEM内插按插点分布范围 可分为分块内插 剖分内插和单点移面内插三类 4 是把需要建立DEM的地区 切割成一定大小的规则方块 形状通常为正方形 它的尺寸应根据地形复杂程度和数据源的比例尺确定 在每一个分块上展铺一张数学面 相邻分块之间有适当宽度的重叠带 以使重叠带内全部数据点成为相邻块展铺数学面时的共用数据 保证一张数学面能够较平滑地与相邻分块的数学面拼接 分块内插 5 把需要建立DTM的地区切割成大小和形状不同的子区 剖分 子区间拥有公共边但不重叠 在该子区内展铺一个数学面 内插剖分区内任意点的高程 该法只在剖分间边界端点处重合 通常没有严格重合的边界 所以既不连续 也不光滑 剖分内插 6 以待插点为中心 以适当半径或边长的圆或正方形作为移动面去捕捉适当数目的数据点 并以此展铺一张数学面 内插该中心的高程 单点移面内插 7 DEM空间内插方法 8 二 最小二乘曲面拟合法 9 10 11 12 13 14 三 按距离加权平均法 15 16 17 18 按照地性线的位置所采集的DEM数据是对地貌形态与结构能作重大贡献的高程点的集合 因而也是最为本质的地性点的集合 但是从点列分布上看属不规则结构 为使DEM便于作进一步的处理与应用 必须进行规则化转换 即用计算途径建立一个规则结构来代替原不规则的地性线网络 矩阵形式的数据结构是最为方便和最为常用的规则化手段 3 2基于地性线的DEM向矩阵网格DEM转换 19 矢量数据与栅格数据 20 1 地性线数据的矢 栅变换地性线数据的组织 21 22 23 x1 y1 z1 x2 y2 z2 x3 y3 z3 x4 y4 z4 24 地性线是以线实体来组织数据的 而在以后的DEM规则化处理中 需要随机使用任意地性线的任何支撑点 从矢量到栅格的变换把地性线分解为矩阵元素 后者是可以随机使用的 这要分两步进行 地性线支撑点的栅格化 点所在的网格获得高程值 25 沿地性线作高程加密 26 2 其他网格高程的确定 滑动窗口曲面拟合法根据插值点附近的若干地性点 用最小二乘法拟合一个曲面函数来确定插值点处的近似高程 27 旋转剖面插值法定义数字剖面 数字剖面在平面上的投影是一条线 因此我们可把过插值点的射线束定义为各对应剖面的投影 把与射线相交的已具有高程值的临近地性线栅格 点 作为插值的依据 寻找最大坡度剖面 由于过插值点可作无穷多条射线 因此首先要规定一个转角步长 变无穷为有限 然后在有限个剖面中选择一个坡度最大的作为最终插值剖面 高程插值建立DEM 可选用线性插值或非线性插值 28 线性插值 29 非线性高程插值 30 在具有数字化等高线数据或地形图数据库的情况下 通过计算的途径生成规则化DEM是一个重要且合理的途径 一方面充分利用已有等高线数据 免去数据的重复获取 提高原有数据的应用效益 另一方面对等高线本身的栅格化成果实际上已经成为规则化DEM的主体部分 3 3基于数字化等高线的DEM向矩阵网格DEM转换 31 1 等高线的全路径栅格化 四邻域 路径栅格化及取线划穿过的全部像元 其目的是形成密致无缝的 栅格墙 防止插值剖面射线穿越 确保用最近点进行插值 为DEM的后继加密服务 而不是为了获得精美的栅格图像 32 33 34 栅格化的两种方法 4邻域和8邻域 4邻域 全路径 8邻域 35 等高线的全路经栅格化 36 2 DEM加密等高线栅格化提供了DEM的主体部分 并形成各条无缝栅格墙 借此用旋转剖面插值法对其余空白栅格进行插值 37 3 4基于中轴线的规则网格DEM生成 基于中轴线的DEM生成的基本原理是对等高线的栅格图像逐步计算等高距的1 2 1 4 1 8 等使图像加密 直到填满整地区为止 z1 z2 z3 z1 z2 2 z4 z1 z3 2 38 其基本思路是 等高线的全路径栅格化 对所有等高线图像作同步加粗 直到相邻异高等高线图像相遇 得出中轴线 其高程为相邻异高等高线的平均值 这样使栅格图像得到加密 重复步骤 直到全地区填满为止 此处同样遇到山包 洼地等特殊情况的处理