多尺度數(shù)字高程模型

第八章數(shù)字高程模型多尺度表示數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第1頁教學(xué)目與要求

經(jīng)過本章學(xué)習(xí)，讓大家了解多尺度概念及相關(guān)理論。掌握多尺度數(shù)字高程模型表示方法.第2頁多尺度數(shù)字高程模型第2頁本章重點與難點本章重點

多尺度概念及相關(guān)理論

多尺度數(shù)字高程模型表示方法本章難點

第3頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第3頁內(nèi)容提要第一節(jié)多尺度概念及相關(guān)理論第二節(jié)多尺度數(shù)字高程模型表示方法第三節(jié)全國多尺度數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第4頁1.1多尺度概念與理論尺度是一個很輕易讓人混同概念，經(jīng)常被錯誤了解，在不一樣環(huán)境和學(xué)科背景下有著不一樣含義。同時尺度也是制圖學(xué)、地理學(xué)等地球科學(xué)中一個古老命題。第5頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第5頁因為地圖本身尺寸與其描述地理空間范圍之間是不一樣，所以，通常說地圖含有某種百分比尺。所謂地圖百分比尺，指是地圖上距離與地面上對應(yīng)距離之比。百分比尺表征了人們能夠觀察、表示、分析和交流傳輸信息詳細程度。因為我們不可能完全、詳細觀察我們所處地理世界，百分比尺也就必定成為一切地理信息主要特征之一。多尺度數(shù)字高程模型第6頁1.1多尺度概念與理論在制圖學(xué)領(lǐng)域，百分比尺是尺度通俗說法。地圖是按一定尺度(如1：1萬、1：10萬)繪制。當(dāng)給定一個含有固定大小區(qū)域時，百分比尺越大，在地圖上所占(或被繪制成地圖)空間(或面積)也越大。因為地圖空間降低，人們直覺上認為大百分比尺地圖(1：1萬)上表現(xiàn)細節(jié)層次(LOD)并不能如實反應(yīng)在小百分比尺地圖(1：10萬)上，這意味著同一地域同一地物在不一樣百分比尺地圖上有著不一樣表示。第7頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第7頁1.1多尺度概念與理論在制圖制圖學(xué)中存在多尺度命題，即怎樣經(jīng)過一些諸如簡化和有選擇性省略操作從大百分比尺地圖中取得小百分比尺地圖，這個問題叫做“地圖綜合”。多尺度問題在地圖更新中也存在，即怎樣從最新更新大百分比尺地圖中經(jīng)過綜合取得小百分比尺地圖。第8頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第8頁1.1多尺度概念與理論DEM作為一個特殊空間數(shù)據(jù)內(nèi)容在國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施中作用越來越主要。為了滿足對大百分比尺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集各種需求，大規(guī)模DEM數(shù)據(jù)經(jīng)常使用大百分比尺數(shù)據(jù)源并以很高精度和分辨率進行生產(chǎn)。然而，許多應(yīng)用更需要使用較小百分比尺DEM。正如地形圖一樣，DEM也應(yīng)有不一樣百分比尺。第9頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第9頁1.1多尺度概念與理論所以，如同制圖學(xué)中地圖綜合一樣，開發(fā)一個能從大百分比尺DEM數(shù)據(jù)自動抽取較小百分比尺DEM技術(shù)是十分必要。這么，我們只要更新最大百分比尺DEM，就可隨時依據(jù)需要生成小百分比尺DEM。關(guān)于DEM多尺度表示問題自然也就成為人們十分關(guān)注發(fā)展方向之一。第10頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第10頁1.1多尺度概念與理論除此以外，地球科學(xué)不一樣分支中尺度含義也是非常不一樣。比如：

(1)攝影測量學(xué)：對像片而言，尺度含義與地圖相同；但對于立體模型，尺度是指模型顯示與地表實際之間比率；

(2)地理學(xué)：研究對象相對大小，即地理環(huán)境(或研究范圍)和細節(jié)等。第11頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第11頁1.1多尺度概念與理論(歐氏空間和地理空間尺度改變)此處地理空間是指現(xiàn)實世界，歐氏空間是指歐氏幾何中使用抽象空間。在歐氏空間中，任何對象都有一個整數(shù)維，即一個點為0維，一條線為1維，一個平面為2維，一個體為3維。尺度放大(或縮小)會造成2維空間中長度增大(或縮短)以及3維空間中體積增大(或縮小)．不過對象形狀保持不變。第12頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第12頁1.1多尺度概念與理論(歐氏空間和地理空間尺度改變)圖中是一個在2維歐氏空間中尺度縮小例子，尺度2是尺度1縮小2倍，尺度3是尺度l縮小4倍，在該變換過程中，對象周長分別降低2倍和4倍，對象大小各自減小22倍和42倍。當(dāng)處于尺度3對象放大4倍時，其與初始對象是相同，也就是說．這種變換是可逆。但在地理空間中，維數(shù)并不是整數(shù)，分數(shù)維概念被引入(Mandelbrot，1967)。在此空間內(nèi)，一條線維數(shù)在1—2之間，一個面維數(shù)在2—3之間。第13頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第13頁1.1多尺度概念與理論(歐氏空間和地理空間尺度改變)很早以前就發(fā)覺，在分維地理空間中，對于不一樣百分比尺地圖上一條海岸線，會得到不一樣長度值。假如用于測量單元大小相同，從小百分比尺地圖上測得長度會短些。這是因為測量是不一樣層次現(xiàn)實(即不一樣抽象程度地球表面)。實際上，在較小百分比尺下，對象復(fù)雜程度被減小方便適應(yīng)此百分比尺。但當(dāng)對象表示從小百分比尺放大到原始尺寸時，其復(fù)雜程度卻不能恢復(fù)。圖說明了在地理空間中尺度增加，圖中表明在這么空間中變換是不可逆。第14頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第14頁1.1多尺度概念與理論(地理空間中尺度和分辨率)類似地，假如使用含有不一樣單位尺寸“尺子”測量一個海岸線，會得到不一樣長度值。測量單位大，測得數(shù)值就小?；緶y量單位大小稱為分辨率。第15頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第15頁百分比尺與分辨率百分比尺大小決定著實地范圍在地圖上縮小程度。當(dāng)?shù)貓D幅面大小一樣時，對不一樣百分比尺來說，表示實地范圍是不一樣。百分比尺大，所包含實地范圍就小，反之，百分比尺小，所包含實地范圍就大百分比尺大小決定著圖上量測精度和表示地形詳略程度。因為正常人眼睛只能分辨出圖上大于0.1毫米距離，圖上0.1毫米長度，在不一樣百分比尺地圖上實地距離是不一樣，如1：5萬圖為五米，1：10萬圖為十米，1：50萬圖為五十米。多尺度數(shù)字高程模型第16頁百分比尺與分辨率百分比尺越大，圖上量測精度越高。表示地形情況就越詳細。反之，百分比尺越小，圖上量測精度越低，表示地形情況就越簡略。所以，相當(dāng)于圖上0.1毫米實地水平長度就是地圖上所能表示最精密程度，稱為百分比尺最大精度。百分比尺1:1萬1:2.5萬1:5萬1:10萬1:25萬1:50萬1:100萬最大精度（m）12.55102550100國家基本百分比尺地形圖最大精度多尺度數(shù)字高程模型第17頁百分比尺與分辨率伴隨空間信息應(yīng)用方式改變發(fā)展，百分比尺概念發(fā)生了一定改變。將計算機技術(shù)利用于空間數(shù)據(jù)管理，建立空間數(shù)據(jù)庫成為空間數(shù)據(jù)管理應(yīng)用主要路徑之一?？臻g數(shù)據(jù)庫能夠包含很各種不一樣百分比尺地圖。這時百分比尺稱為地理百分比尺或空間百分比尺，它反應(yīng)是一個空間抽象（或詳細）程度，同時，仍隱含著傳統(tǒng)意義上距離比率含義，即反應(yīng)了空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)精度和質(zhì)量，數(shù)字環(huán)境下“百分比尺”用“空間分辨率”來代替最好不過。多尺度數(shù)字高程模型第18頁1.1多尺度概念與理論(歐氏空間和地理空間尺度改變)隨著空間分辨率引入，現(xiàn)在就可以很輕易地解釋歐氏空間和地理空間尺度變化之間區(qū)別了。在歐氏空間中，一個對象表達尺寸減小不會引起對象復(fù)雜度改變。這一點可以按這樣理解：當(dāng)對象表達尺寸被改變時，觀察設(shè)備基本分辨率也會按相同量變化。其次，在地理空間中，當(dāng)尺度減小時，空間表達也會相應(yīng)地變化。這種復(fù)雜程度變化可經(jīng)過改變對象尺寸和觀察設(shè)備基本分辨率間關(guān)系來實現(xiàn)。有幾種方法可以達到這種結(jié)果。第一種方法是改變對象表達尺寸，同時保持觀察設(shè)備基本分辨率。第二種方法是：(a)保持對象表達尺寸不變，但改變觀察設(shè)備自然分辨率；(b)經(jīng)過在歐氏空間中用簡單縮小來改變被觀察對象尺寸。第19頁數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第19頁1.1多尺度概念與理論(多尺度表示理論基礎(chǔ)：自然法則)大多數(shù)情況下，空間物體分辨率會伴隨尺度改變而改變。假如距離物體比較近，即尺度較大，那么將會看到更多物體細節(jié)；相反，假如距離物體比較遠，即尺度較小，那么只能看到物體主要特征。這也就是分辨率伴隨物體尺度改變而改變規(guī)律。所以在大多數(shù)情況下．DEM多尺度表示與多分辨率表示是一致，這意味著一定尺度對應(yīng)一定分辨率。數(shù)字高程模型第20頁多尺度數(shù)字高程模型第20頁在建立國家級多尺度DEM時，每個尺度DEM都有特定分辨率定義。當(dāng)然，針對大范圍內(nèi)地形起伏猛烈改變，同一尺度DEM在不一樣地域也會設(shè)計不一樣分辨率。尤其，大范圍地形無縫實時漫游往往要求依據(jù)人眼視覺機理．在不一樣觀察距離和不一樣視角能看到不一樣地形細節(jié)即不一樣分辨率表示。所以，對同一尺度數(shù)據(jù)進行簡化或融合不一樣尺度數(shù)據(jù)以得到同一視場內(nèi)地形多分辨率表示也是最基本要求。數(shù)字高程模型第21頁1.1多尺度概念與理論(多尺度表示理論基礎(chǔ)：自然法則)多尺度數(shù)字高程模型第21頁人觀察周圍物體時，眼睛分辨率是有限。也就是說，人只能在一定約分辨率內(nèi)觀察空間物體，超出了這個分辨率人們將看不到物體。人們站在不一樣高度觀察空間物體，將會看到抽象程度不一樣地形表面，這就是人眼分辨率有限緣故。假如視點較高，人眼只能看到地表較大物體，而地表卻愈加抽象。假如經(jīng)過影像建立立體模型，那么影像分辨率就決定了立體模型分辨率。LI和opensaw(1993)提出了尺度變換自然規(guī)律，詳細內(nèi)容為；

在一定尺度中，假如基于空間變換地理目標(biāo)大小低于最小要求尺寸，那么它就會被忽略而將不再被表示。數(shù)字高程模型第22頁1.1多尺度概念與理論(多尺度表示理論基礎(chǔ)：自然法則)多尺度數(shù)字高程模型第22頁當(dāng)前，這一規(guī)律已經(jīng)作為空間尺度變換基本準(zhǔn)則，即利用人眼分辨率有限基本原理．忽略掉那些人眼所不能看到空間物體細節(jié)，進而得到各種不一樣分辨率DEM模型，數(shù)字高程模型第23頁1.1多尺度概念與理論(多尺度表示理論基礎(chǔ)：自然法則)多尺度數(shù)字高程模型第23頁在大范圍DEM實時可視化過程中，為了控制場景復(fù)雜性、加緊圖形描繪速度，廣泛使用細節(jié)層次模型，即LOD(1esvelsofDetail)模型。LOD模型是指對同一個區(qū)域或區(qū)域中局部使用含有不向細節(jié)描述方法得到一組模型。數(shù)字高程模型第24頁1.2多尺度數(shù)字高程模型表示方法：層次結(jié)構(gòu)多尺度數(shù)字高程模型第24頁多百分比尺LOD模型等同于DEM金字塔，不一樣百分比尺對應(yīng)著不一樣分辨率即不一樣細節(jié)層次。金字塔結(jié)構(gòu)在圖像處理中最為慣用。圖中分別是方格網(wǎng)和三角網(wǎng)三層金字塔結(jié)構(gòu)，即第三層四個四邊形(或三角形)合成一個第二層四邊形(或三角形)。一樣，第二層四個四邊形(或三角形)合成一個第一層四邊形(或三角形)。它們關(guān)系是：第n層四邊形(三角形)個數(shù)＝4n。數(shù)字高程模型第25頁1.2多尺度數(shù)字高程模型表示方法：層次結(jié)構(gòu)(金字塔結(jié)構(gòu))多尺度數(shù)字高程模型第25頁在同一層金字塔結(jié)構(gòu)中，四邊形大小是一樣。圖是格網(wǎng)金字塔DEM表示一例。它對原始DEM作了三個層次表示。四合一作業(yè)時，高程值采取了簡單平均值。比如，將第三層中四個格網(wǎng)高程值平均后作為第二層中新格網(wǎng)高程。

數(shù)字高程模型第26頁1.2多尺度數(shù)字高程模型表示方法：層次結(jié)構(gòu)(金字塔結(jié)構(gòu))多尺度數(shù)字高程模型第26頁簡單金字塔層次概念強調(diào)格網(wǎng)大小(尺寸)層次，即不一樣百分比尺表示。對于數(shù)據(jù)庫級多尺度表示，普通直接將不一樣分辨率規(guī)則格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)經(jīng)過一體化管理建立金字塔數(shù)據(jù)庫。其中關(guān)鍵問題在于不一樣分辨率DEM數(shù)據(jù)自適應(yīng)度和數(shù)據(jù)融合，因為數(shù)據(jù)庫級多尺度表示取決于多分辨率DEM數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)庫管理，它已經(jīng)有較成功技術(shù)，另經(jīng)過DEM實時細節(jié)分層建立LOD模型到達多尺度達是當(dāng)前研究熱點。數(shù)字高程模型第27頁1.2多尺度數(shù)字高程模型表示方法：層次結(jié)構(gòu)(金字塔結(jié)構(gòu))多尺度數(shù)字高程模型第27頁對可視化而言，最簡單基于規(guī)則格網(wǎng)模型LOD生成方法論是直接采取網(wǎng)格降低方法來簡化場景，該方法不考慮地形特征，簡便易行，但因丟掉主要表面特征而產(chǎn)生較顯著視覺誤差。當(dāng)考慮視點改變時，不一樣細節(jié)模型之間接邊問題也需要妥善處理。其它基于規(guī)則四邊形格網(wǎng)簡化方法如自適應(yīng)遞歸方法，基于頂點移去方法等因為考慮地形起伏特征，能夠產(chǎn)生更真實可視化效果。數(shù)字高程模型第28頁1.2多尺度數(shù)字高程模型表示方法：層次結(jié)構(gòu)(金字塔結(jié)構(gòu))多尺度數(shù)字高程模型第28頁簡單金字塔結(jié)構(gòu)不足之處是不論地形復(fù)雜與簡單，同一層格網(wǎng)間距都是一樣。但實際上，有地方比較復(fù)雜，而另一些地方則比較簡單。這么，人們就想用大格網(wǎng)來表示簡單地形，而用小格網(wǎng)來表示復(fù)雜地形，以到達保持復(fù)雜地形起伏高逼真度表示。四叉樹是一個慣用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。圖是格網(wǎng)四叉樹表示。數(shù)字高程模型第29頁1.2多尺度數(shù)字高程模型表示方法：層次結(jié)構(gòu)(四叉樹結(jié)構(gòu))多尺度數(shù)字高程模型第29頁實際上，三角形也可用四叉樹方法來表示。與簡單金字塔一樣，四合一作業(yè)時．高程值也可采取簡單平均。圖9是用四又樹表示地形層次。這里層次強調(diào)所表示復(fù)雜度層次，也被稱為同一百分比尺層次表示(LOD)。數(shù)字高程模型第30頁1.2多尺度數(shù)字高程模型表示方法：層次結(jié)構(gòu)(四叉樹結(jié)構(gòu))多尺度數(shù)字高程模型第30頁對可視化而言，同一百分比尺LOD模型是為了愈加真實和快速地顯示三維場景，依據(jù)視點改變將DEM細節(jié)分為不一樣層次。圖9．2．6所表示為同一百分比尺數(shù)據(jù)LOD表示。從實時顯示需要看，把盡可能多細節(jié)層次模型預(yù)先生成并保留在數(shù)據(jù)庫中是最好方法。不過，因為數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)庫存放能力限制，普通只存放有限層次咖模型，如3—5個細節(jié)層次，而其它細節(jié)層次模型則采取一定簡化算法實時生成。數(shù)字高程模型第31頁1.2多尺度數(shù)字高程模型表示方法：層次結(jié)構(gòu)(四叉樹結(jié)構(gòu))多尺度數(shù)字高程模型第31頁經(jīng)過采取金字塔結(jié)構(gòu)合并格網(wǎng)方法來表示DEM時，地表產(chǎn)生了不連續(xù)性。嚴格意義上，它僅僅是近似表示，其主要目標(biāo)是為了快速顯示。當(dāng)我們想從大百分比尺DEM生產(chǎn)小百分比尺DEM時，這種方法就不太適當(dāng)了。為此有必要采取理論上更為嚴密方法。數(shù)字高程模型第32頁2.1多尺度數(shù)字高程模型表示方法：表面綜合(格網(wǎng)式數(shù)字高程模型表面綜合)多尺度數(shù)字高程模型第32頁基于自然法則DEM綜合方法：首先，依據(jù)輸出百分比尺大小來計算出在該百分比尺下對應(yīng)最小可分辨尺寸。其簡單算法為：：S0為輸出百分比尺分母，d是一個常數(shù)(大量試驗表明，d取0．6一o．7mm很好)，R為最小可分辨尺寸。在這里，輸入DEM百分比尺Si完全被忽賂。但實際上，當(dāng)Si很靠近S0時，綜合程度應(yīng)小些。作為一個特例．當(dāng)Si＝S0時，不應(yīng)作任何綜合?？紤]到這些原因，這時R2單位為地面長度。然后，將R2轉(zhuǎn)變成格網(wǎng)數(shù)：

其中D表示格網(wǎng)間距。數(shù)字高程模型第33頁2.1多尺度數(shù)字高程模型表示方法：表面綜合(格網(wǎng)式數(shù)字高程模型表面綜合)多尺度數(shù)字高程模型第33頁接下來便是綜合，即將一個RxR格網(wǎng)作為一個模片，在x和y兩方向上移動。每到一個地方，將該模片下地形綜合。一個是將整個范圍內(nèi)高程平均或加權(quán)平均，另一個是僅將周圍一圈平均。數(shù)字高程模型第34頁2.1多尺度數(shù)字高程模型表示方法：表面綜合(格網(wǎng)式數(shù)字高程模型表面綜合)多尺度數(shù)字高程模型第34頁值得一提是，這種方法跟圖像處理中濾波很相同。它能夠每次將模片移動一格(大百分比尺DEM中一格)．也能夠移動多格。這么，每相鄰兩次模片位置含有重合性，這么處理了連續(xù)性問題。當(dāng)重合度為0時，這一方法便退化為簡單金字塔結(jié)構(gòu)。數(shù)字高程模型第35頁2.1多尺度數(shù)字高程模型表示方法：表面綜合(格網(wǎng)式數(shù)字高程模型表面綜合)多尺度數(shù)字高程模型第35頁與規(guī)則格網(wǎng)式DEM相反，因為三角網(wǎng)中點與線分布密度和結(jié)構(gòu)完全能夠與地表特征相協(xié)調(diào)，因而不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)能夠?qū)⒌乇硖卣鞅憩F(xiàn)得淋漓盡致。所以在許多場所．TIN被用于逼真三維建模。對基于TIN多尺度表示研究主要集中在顧及地形起伏特征實時簡化方法上。因為簡化算法必須盡可能保留模型形狀和表面特征，所以必須首先找出特征信息，如平面曲率、尖點和特征邊等，然后才能經(jīng)過融合平坦區(qū)域和線性改變特征邊來簡化模型。數(shù)字高程模型第36頁2.1多尺度數(shù)字高程模型表示方法：表面綜合(三角網(wǎng)式數(shù)字高程模型表面綜合)多尺度數(shù)字高程模型第36頁如今，大多數(shù)算法是采取合并曲率較小相鄰面方法，井經(jīng)過門限值來控制簡化。門限值能夠定義為相鄰平面法向量角度值，即超出門限值平面不給予合并，且門限值越大，簡化程度越高。當(dāng)然，針對不一樣應(yīng)用，其它簡化方法如共面合并法、重新布點法、能量函數(shù)優(yōu)化法、頂點類聚法、小波簡化法等也引發(fā)了廣泛關(guān)注。數(shù)字高程模型第37頁2.1多尺度數(shù)字高程模型表示方法：表面綜合(三角網(wǎng)式數(shù)字高程模型表面綜合)多尺度數(shù)字高程模型第37頁經(jīng)典幾何元素刪除簡化方法數(shù)字高程模型第38頁2.1多尺度數(shù)字高程模型表示方法：表面綜合(三角網(wǎng)式數(shù)字高程模型表面綜合)多尺度數(shù)字高程模型第38頁我國到當(dāng)前為止，已經(jīng)建成了覆蓋全國范圍1：100萬、1：25萬、1：5萬數(shù)字高程模型(DEM)從及七大江河重點防洪區(qū)1：1萬DEM。在此基礎(chǔ)上，省級1：1萬數(shù)據(jù)庫建庫工作也已經(jīng)全方面開啟。數(shù)字高程模型第39頁2.2全國多尺度數(shù)字高程模型多尺度數(shù)字高程模型第39頁國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)全國1：100萬數(shù)字高程模型利用1萬多幅1：5萬和1：10萬地形圖，按照28”.125x18”．750(經(jīng)差x緯差)格網(wǎng)間隔，采集格網(wǎng)交叉點高程值．經(jīng)過編輯處理，以1：50萬圖幅為單位入庫。原始數(shù)據(jù)高程允許最大誤差為l0一20m。利用該數(shù)據(jù)內(nèi)插國內(nèi)任一點高程值中誤差，如表所表示。這么內(nèi)插精度符合1：100萬地形圖要求。全國1：100萬數(shù)字高程模型總點數(shù)為2500萬點數(shù)字高程模型第40頁2.2全國多尺度數(shù)字高程模型(全國1：100萬數(shù)字高程模型)多尺度數(shù)字高程模型第40頁全國1：25萬數(shù)字高程模型格網(wǎng)間隔為100mx100m和3”x3”兩種。陸地和島嶼上格網(wǎng)值代表地面高程，海洋區(qū)域格網(wǎng)值代表水深。1：25萬數(shù)字高程模型由1：25萬圖上等高線、高程點、等深線、水深點，采取不規(guī)則三角網(wǎng)模型(TIN)內(nèi)插取得。全國1：25萬數(shù)字高程模型以兩種慣用坐標(biāo)系統(tǒng)分別存放兩套數(shù)據(jù)：高斯—克呂格投影和地理坐標(biāo)。高斯。克呂格投影數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，格網(wǎng)尺寸為100mx100m。以圖幅為單元，每幅圖數(shù)據(jù)均按包含圖幅范圍矩形劃定，相鄰圖幅間都有一定重合。數(shù)字高程模型第41頁2.2全國多尺度數(shù)字高程模型(全國1：25萬數(shù)字高程模型)多尺度數(shù)字高程模型第41頁地理坐標(biāo)數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，格網(wǎng)尺寸為3”x3”，每幅圖行列數(shù)為1201xl801，全部圖幅范圍都為大小相等矩形。用數(shù)字高程模型高程位分別與1：25萬地形圖等高線高程、水準(zhǔn)點高程和三角點高程比較測試，中誤差均在1／3或1／2等高距之內(nèi)。數(shù)字高程模型第42頁2.2全國多尺度數(shù)字高程模型(全國1：25萬數(shù)字高程模型)多尺度數(shù)字高程模型第42頁1·5萬DEM使用1：5萬、1：10萬、1：1萬三種百分比尺地形圖資料。1：5萬DEM生產(chǎn)結(jié)果全部采取1980西安坐標(biāo)系、1985國家高程基準(zhǔn)、高斯、克呂格投影。1：5萬DEM精度與地形及所使用資料相關(guān)，數(shù)字高程模型第43頁2.2全國多尺度數(shù)字高程模型(全國1：5萬數(shù)字高程模型)多尺度數(shù)字高程模型第43頁多尺度數(shù)字高程模型第44頁

1：1萬百分比尺DEM主要以省為單位組織生產(chǎn)，其中國家測繪局于1999年安排生產(chǎn)了七大江河流域范圍1：1萬數(shù)字高程模型．其格網(wǎng)尺寸為12．5mxl2．5m，已完成13781幅，數(shù)據(jù)量達24GB。數(shù)字高程模型第45頁2.2全國多尺度數(shù)字高程模型(全國1：1萬數(shù)字高程模型)多尺度數(shù)字高程模型第45頁從數(shù)字高程模型內(nèi)插等高線從DEM內(nèi)插等高線一直是計算機輔助地圖制圖基本任務(wù)之一，也是DEM最主要應(yīng)用之一。從DEM內(nèi)插等高線主要包含兩個步驟：首先從DEM跟蹤等高線點．其次是深入插補加密等高線點以形成光滑曲線(即等高線擬合或光滑)。依據(jù)DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，搜索與跟蹤等高線方法又有基于規(guī)則格網(wǎng)矢量法和柵格法以及基于三角網(wǎng)矢量法之分。多尺度數(shù)字高程模型第46頁從數(shù)字高程模型內(nèi)插等高線等高線光滑則依據(jù)數(shù)據(jù)點分布密度能夠選擇許多不一樣曲線擬合方法，假如DEM格網(wǎng)點本身就很密集，將內(nèi)插等高線點直接用直線連接也能夠滿足許多圖形顯示和繪圖對曲線光滑需要。假如等高線點隨地形特征不一樣而非均勻分布且十分稀疏，則還要選取適當(dāng)曲線擬合方法如分段三次多項式、B樣條、張力樣條等進行曲線插補處理，方便繪制出光滑等高線圖形。多尺度數(shù)字高程模型第47頁數(shù)字地形分析地形數(shù)據(jù)應(yīng)用能夠分為兩類，第一類是一個直接應(yīng)用，即將DEM本身作為測圖自動化主要組成部分和地理信息數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)；第二類是將DEM經(jīng)過某種變換產(chǎn)生滿足各專業(yè)應(yīng)用需求各種派生產(chǎn)品，這是面向用戶間接應(yīng)用。實際上，第一類應(yīng)用也是為第二類應(yīng)用服務(wù)。長久以來,人們已習(xí)慣于用等高線、坡度與坡向、剖面、匯水面積、填挖方和三絕透視等派生圖形或數(shù)據(jù)來表示實際地形各種特征。產(chǎn)生這些派生產(chǎn)品過程被稱為地形分析。多尺度數(shù)字高程模型第48頁數(shù)字地形分析地形分析是地形環(huán)境認知一個主要伎倆，傳統(tǒng)地形分析是基于二維平面地圖進行。從基于紙質(zhì)地圖地形分析到基于數(shù)字地圖地形分析，大量人工計算和繪制被計算機所替換，地形分析伎倆、功效發(fā)生了一次飛躍：可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展，使得建立三維實時、交互仿真地形環(huán)境成為可能，同時也需要實現(xiàn)三維地形環(huán)境中地形分析。三維地形環(huán)境中地形分析，要求將地形分橋結(jié)果以可視化形式更準(zhǔn)確、更直觀地表示出來，相比于基于數(shù)字地圖地形分析而言，又是一次新飛躍。多尺度數(shù)字高程模型第49頁數(shù)字地形分析從地形分析復(fù)雜性角度，能夠?qū)⒌匦畏治龇譃閮纱蟛糠郑阂徊糠质腔?dāng)?shù)匦我蜃?包含坡度、坡向、粗糙度等)計算，另一部分是復(fù)雜地形分析包含可視性分析、地形特征提取、水系特征分析、道路分析等。這些地形分析內(nèi)容與地形模型是緊密相關(guān)。不一樣結(jié)構(gòu)地形模型對應(yīng)地形分析方法也不一樣，如基于正方形格網(wǎng)地形分析與基于TIN地形模型地形分析以及基于等高線地形分析在算法與處理上都不盡相同。多尺度數(shù)字高程