第七章數(shù)字地貌模型

第七章 數(shù)字地貌系統(tǒng)數(shù)字地貌系統(tǒng)DLS（DigitalLandformSystem）是地貌形體及其空間組合的數(shù)字形式，是地理信息系統(tǒng)（DigitalTerrainModel）的基礎(chǔ)內(nèi)容之一和分支系統(tǒng).數(shù)字地貌系統(tǒng)包括數(shù)字高程模型、數(shù)字地貌模型、地貌系統(tǒng)數(shù)字信息知識(shí)庫.數(shù)字高程模型是數(shù)字地貌系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)和核心，數(shù)字地貌模型是一維、二維、三維、四維空間地貌的可視描述和模擬，數(shù)字地貌信息知識(shí)庫集成各類地貌數(shù)量信息和屬性信息、各種地貌形體類型的特征信息以及數(shù)學(xué)模型、影像信息.2/5/202312/5/20232廬山北部數(shù)字地貌三維模型2/5/20233第一節(jié)數(shù)字高程模型1.1數(shù)字地面模型數(shù)字地面模型DTM是地表多種信息的數(shù)字表示.嚴(yán)格地說，DTM是定義在某一區(qū)域D（District）上的m維向量有限序列：Vi=(Vi1,Vi2,…Vim)Xi,Yi,Zi((Xi,Yi)∈D)資源、環(huán)境、地價(jià)、土地權(quán)屬、土壤類型、人口分布等多種信息的定量或定性描述.若只考慮DTM的地形（高程）分量，通常稱其為數(shù)字高程模型DEM（DigitalElevationModel）.2/5/202341.2數(shù)字高程模型概念數(shù)字高程模型DEM是表示區(qū)域D上地形的三維向量有限序列V=(Xi,Yi,.Zi),i=1,2,…n，其中（Xi,Yi,）∈D是平面坐標(biāo)，Zi是（Xi,Yi,）對(duì)應(yīng)的地面高程.在實(shí)際應(yīng)用中，許多人尤其是測繪學(xué)者習(xí)慣將DEM稱為DTM，實(shí)質(zhì)上它們是不相同的.2/5/20235從數(shù)字高程模型可以自動(dòng)派生描述地表起伏形態(tài)的各種地貌量測和數(shù)量統(tǒng)計(jì)特性.如坡度、坡向、坡長等等所有這些地貌因子，以及它們的線性和非線性組合的空間分布的總和，稱為數(shù)字地貌模型（總體）.坡度、坡向、坡長等這些特征數(shù)字是為坡面數(shù)字地貌因子.它們各自的空間分布可稱為相應(yīng)地貌因子的單項(xiàng)數(shù)字地貌模型.所有這些地貌因子，以及它們的線性和非線性組合的空間分布的總和，稱為數(shù)字的地貌模型（總體）.數(shù)字高程模型是零階單純的單項(xiàng)數(shù)字地貌模型，是數(shù)字地貌模型總體的基礎(chǔ)（滋生點(diǎn)）.數(shù)字高程模型原始數(shù)據(jù)可以從地面實(shí)測、地形圖、航空遙感、航天遙感等數(shù)據(jù)源直接取得.2/5/20236如果把高程看作為零階單純地貌因子，可通過對(duì)數(shù)字高程模型求一階導(dǎo)數(shù)或進(jìn)行一次差分運(yùn)算獲得，因此可稱它們?yōu)橐浑A單純地貌因子（點(diǎn)位地貌因子）.由坡度、坡向可分別導(dǎo)出兩者各自的變化率，亦可稱其為二階單純地貌因子，面積微曲面元地貌--因子.對(duì)于各階單純地貌因子，只表述它們自身，有單因子應(yīng)用價(jià)值.有些因子與多種地貌特征有關(guān)，稱其為復(fù)合地貌因子.例如某點(diǎn)到分水嶺的高差，分水線（習(xí)慣稱為分水嶺）是復(fù)合的地貌特征信息，高差為復(fù)合地貌因子，再如平均高程、平均坡度等等.描述空間多邊形的地貌因子（坡元）對(duì)各有關(guān)的領(lǐng)域（例如，農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、水土流失等等）更有應(yīng)用價(jià)值.構(gòu)成數(shù)字地貌模型的各種地貌因子分為三類.

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零階：格點(diǎn)高程單純類一階：格點(diǎn)坡度，……二階：格點(diǎn)坡度變化率，……格點(diǎn)型平均類平均高程…………復(fù)合類相對(duì)高程…………

零階:任一地面點(diǎn)的高程單純類一階：任一地面點(diǎn)的坡度，……二階：任一地面點(diǎn)的坡度變化率，……地貌因子曲面型平均類曲面元平均高程…………復(fù)合類曲面元相對(duì)高程…………

零階:坡元形心點(diǎn)的高程單純類一階：坡元形心點(diǎn)的坡度，……二階：坡元形心點(diǎn)的坡度變化率，……坡原型平均類坡元平均高程…………復(fù)合類坡元形心到分水線的水平距離……2/5/20238地理空間本質(zhì)上是三維的，所以凡是需要作三維地理空間分析的研究，如坡面形成理論、涇流分布、緩坡開發(fā)、山區(qū)作物立地條件分析，山地氣候分析等等，都有必要建立數(shù)字地貌模型.由此，數(shù)字高程模型是數(shù)字地貌模型的必選地貌因子.所有綜合性和區(qū)性的數(shù)字地面模型以及絕大部分的專題性數(shù)字地面模型，都將數(shù)字高程模型作為它的必要組成部分.2/5/202391.3數(shù)字高程模型的形式數(shù)字高程模型有多種形式，主要是：規(guī)則型的矩形柵格網(wǎng)和不規(guī)則三角網(wǎng)坡元或者稱為不規(guī)則多邊形網(wǎng)2/5/202310由于矩形格網(wǎng)DEM存貯量?。▔嚎s比高），非常便于使用且容易管理，因而是目前使用最廣泛的一種形式.但其缺點(diǎn)是有時(shí)不能準(zhǔn)確地表示地形的結(jié)構(gòu)與細(xì)部，即基于它的DEM變換成為的等高線與原等高線圖形比較，局部不能準(zhǔn)確地表示地貌，或者與原等高線圖形不能吻合.為克服其缺點(diǎn)，可采用地形特征數(shù)據(jù)，如地形特征點(diǎn)、山脊線、山谷線、斷裂線等進(jìn)行局部修正.若將地形特征的點(diǎn)按一定規(guī)則連接覆蓋整個(gè)區(qū)域，成為互不重疊的許多三角形，構(gòu)成一個(gè)不規(guī)劃三角網(wǎng)（TIN）表示的DEM，通常稱為三角網(wǎng)DEM.大量成果表明，三角網(wǎng)DEM能較好地顧及地貌特征點(diǎn)、線、面，表示復(fù)雜地形比矩形DEM精確.其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而使用和管理也較復(fù)雜.為了充分利用矩形和三角形DEM的優(yōu)點(diǎn)可采用混合形式DEMC，即一般地區(qū)使用矩形格網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，復(fù)雜地區(qū)以地貌特征則附加三角網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).2/5/2023117.2數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)獲取數(shù)字高程模型原始數(shù)據(jù)采集的實(shí)質(zhì)，是記錄目標(biāo)數(shù)據(jù)源測定范圍內(nèi)的數(shù)字高程樣點(diǎn)的空間位置（記錄它們的坐標(biāo)和高程）.從數(shù)據(jù)源原始數(shù)據(jù)建立數(shù)字高程模型是最關(guān)鍵工作，是最基礎(chǔ)的、耗時(shí)、耗費(fèi)人力的第一項(xiàng)工作.首先，不論選用哪種數(shù)據(jù)源，航空立體象對(duì)、地形圖，還是從野外現(xiàn)實(shí)獲取的觀測或測量數(shù)據(jù)，所需工作量都是很大的.不論選用哪種數(shù)據(jù)采集主法：手工方法、半自動(dòng)方法、還是接近全自動(dòng)的方法，原始數(shù)據(jù)采集都要占去建立數(shù)字高程模型總工作量的絕大部分，特別是手工采集和半自動(dòng)采集，所占比重更大.第二，勞動(dòng)強(qiáng)度最大。要求作業(yè)員高度集中精力，進(jìn)行持續(xù)、單調(diào)、重復(fù)的勞動(dòng)操作，因而原始數(shù)據(jù)采集也是建立數(shù)字高程模型的工作中勞動(dòng)強(qiáng)度最大的工序.2/5/202312第三，精度要求高。數(shù)字高程模型成果的精度在很大程度上決定于原始高程點(diǎn)集的密度、分布方式、作業(yè)人員素質(zhì).點(diǎn)密度決定數(shù)據(jù)采集的工作量，不同的點(diǎn)位分布方式又要求有不同訓(xùn)練技術(shù)的作業(yè)人員，如選用地貌特征點(diǎn)為數(shù)字高程模型的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)或手動(dòng)跟蹤等高線時(shí)，作業(yè)員必須了解各種數(shù)據(jù)源的地貌表達(dá)方式和地貌含義，在誤差要求內(nèi)精心作業(yè).因此，要根據(jù)建立數(shù)字高程模型有不同的精度要求.由精度要求和覆蓋地的地貌復(fù)雜程度以及可能獲得的數(shù)據(jù)源確定數(shù)字高程模型原始數(shù)據(jù)的采集方法.2/5/2023132.1航空遙感數(shù)據(jù)根據(jù)攝影測量原理，從空中拍攝的單張航空像片，不能確定所攝物點(diǎn)的地面三維空間位置，必須從空中攝站對(duì)同一地面拍攝兩張有一定重疊度（>60%）的像片，用它們的重疊部分組成航空攝影測量的立體像對(duì)，以立體像對(duì)確定樣點(diǎn)的地面三維坐標(biāo).原始數(shù)據(jù)采集，內(nèi)容涉及樣點(diǎn)的分布密度和分布形式，采樣路線和操作步驟，對(duì)樣點(diǎn)的性質(zhì)要求及樣點(diǎn)集的組織和表示等.按數(shù)字高程模型的分布密度可分為稠密采樣和稀疏采樣.2/5/202314按數(shù)字高程模型的分布密度可分為稠密采樣和稀疏采樣.按分布形式分，有規(guī)則柵格結(jié)點(diǎn)采樣和散點(diǎn)采樣等.按采樣路線分，有沿等高線采樣、沿?cái)嗝婢€采樣和沿地貌特征線（也成為地貌線）采樣等.按采樣方法分，有一次性采樣、分批互補(bǔ)采樣等.按對(duì)樣點(diǎn)性質(zhì)要求分，有選擇性地貌特征點(diǎn)采樣和非選擇性采等；非選擇性采樣又可分為規(guī)律采樣和隨機(jī)采樣.按樣點(diǎn)集的組織形式和表示形式分，有順序的一維記錄、散點(diǎn)記錄和點(diǎn)鏈記錄等.在人工或半自動(dòng)的數(shù)據(jù)采集中，數(shù)據(jù)的記錄可分為“點(diǎn)模式”與“流模式”，前者是根據(jù)控制信號(hào)記錄靜態(tài)量測數(shù)據(jù)，后者是按一定規(guī)律連續(xù)性地記錄動(dòng)態(tài)的量測數(shù)據(jù).2/5/2023152.1.1正方形格網(wǎng)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)這是一種不考慮地形特征的規(guī)律采樣，無須判斷地貌，通常一次性完成，逐列（行）順序記錄高程量值，樣點(diǎn)的平面坐標(biāo)隱含在順序之中.這是利用解析測圖儀在立體像對(duì)模型中按預(yù)先設(shè)定的正方形格網(wǎng)進(jìn)行操作，直接構(gòu)造成規(guī)則格網(wǎng)DEM.該方法優(yōu)點(diǎn)是方法簡單、精度較高、效率也較高；缺點(diǎn)是特征點(diǎn)可能丟失，不能保證很好地表示地貌特征即準(zhǔn)確性稍差.一般情況下，地貌復(fù)雜地區(qū)，格網(wǎng)應(yīng)該??；比例尺愈小格網(wǎng)應(yīng)該愈小.國家測繪局1999年發(fā)布的“1：5萬DEM生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定”格網(wǎng)間距（實(shí)際）為25米（圖上為0.5毫米）.格網(wǎng)點(diǎn)對(duì)于鄰近的（控制點(diǎn)）高程中誤差規(guī)定見表7.2.1.2/5/202316表7.2.1格網(wǎng)點(diǎn)的誤差控制規(guī)定2/5/2023172.1.2沿等高面采集數(shù)據(jù)航空遙感相對(duì)沿等高面與立體模型的交線等平距間或等時(shí)間增量（△t）間隔記錄數(shù)據(jù)方式采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)過程中亦可根據(jù)等高面（線）曲率變化沿等高線調(diào)整采點(diǎn)密度（圖7.2.1）.這是一種可慮地貌特征的帶規(guī)律性的記錄數(shù)據(jù)方法.特點(diǎn)是，只要選擇恰當(dāng)時(shí)間間隔，所記錄數(shù)據(jù)就能很好地描述地貌特征，且不會(huì)有太多數(shù)據(jù).2/5/2023182.1.3沿?cái)嗝鎾呙璨杉瘮?shù)據(jù)在立體模型的(X,Y)平面上設(shè)置一個(gè)方向的平行斷面族，利用解析測圖儀或附件有自動(dòng)記錄裝置的立體測圖儀對(duì)立體模型進(jìn)行斷面掃描，按等距離方式或等時(shí)間方式記錄斷面上點(diǎn)的坐標(biāo).這是一種不考慮地貌特征的規(guī)則記錄數(shù)據(jù)方式，其缺點(diǎn)是在地形變化時(shí)常常存在系統(tǒng)誤差.2.1.4選擇法采集數(shù)據(jù)為了準(zhǔn)確地反映地貌特征，可根據(jù)地貌特征進(jìn)行選擇采樣，例如沿山脊線、山谷線、坡折線、棱線、坡麓線等進(jìn)行采集，以及顧及離散碎部點(diǎn)（如山頂、鞍部點(diǎn)）的采集.2/5/2023192.1.5顧及地貌復(fù)雜性的采樣這種在記錄數(shù)據(jù)過程中不斷調(diào)整取樣密度的采樣方法之優(yōu)點(diǎn)是使得采樣點(diǎn)的密度與地貌起伏特征相聯(lián)系而比較合理，缺點(diǎn)是取樣過程中要不斷進(jìn)行計(jì)算與判斷，且數(shù)據(jù)存貯管理比簡單矩形格網(wǎng)復(fù)雜.2.1.6混合法采集數(shù)據(jù)同時(shí)考慮采樣的效率與合理性，可將上述多種采樣方式按需求組合成不同方案，即在規(guī)則采樣的基礎(chǔ)上再進(jìn)行沿特征線、點(diǎn)的采樣.2.1.7自動(dòng)化方法采集數(shù)據(jù)它利用全能航空攝影測量儀器進(jìn)行掃描和利用相關(guān)技術(shù)獲取像點(diǎn)地面三維坐標(biāo).此時(shí)，可按像片上的規(guī)則格網(wǎng)利用數(shù)字影像匹配進(jìn)行數(shù)據(jù)采集.也可利用高程直接解求與影像匹配方法，按規(guī)則網(wǎng)格進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由系統(tǒng)自動(dòng)完成.2/5/2023202.2地形圖數(shù)據(jù)2.2.1使用方格膜片、網(wǎng)點(diǎn)板和帶刻劃的平移角尺采集數(shù)據(jù)這是最原始的手工采點(diǎn)方式它的優(yōu)點(diǎn)是幾乎不需要購置儀器設(shè)備，而且操作簡單.采點(diǎn)時(shí)，一邊量測，一邊由另一位記錄員鍵入計(jì)算機(jī)或記入手薄再錄入計(jì)算機(jī).2.2.2用手動(dòng)數(shù)字化儀采集數(shù)據(jù)這是一種半自動(dòng)化的方式①線、點(diǎn)結(jié)合采集數(shù)據(jù)首先編制一個(gè)屬性碼菜單置于數(shù)字化儀面板和顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上.第二，采集計(jì)曲線的曲率極植點(diǎn).第三，采集地性線加密點(diǎn).第四，采集高程注記點(diǎn).第五，采集坡折線、棱線等曲率極值點(diǎn)，方法同上.②逐條等高線連續(xù)采集數(shù)據(jù)2/5/2023212.2.3掃描數(shù)字化儀采集數(shù)據(jù)①圖形預(yù)處理首先按掃描儀規(guī)格將圖形分塊（塊間要有重復(fù)），并且編碼（有利于掃描后拚接）.第二，確定像元尺寸（精細(xì)度）；第三，確定閾值，使能準(zhǔn)確區(qū)分掃描數(shù)據(jù)中的線劃象元和背景像元，即排除圖紙上噪聲（班跡），增加反差.②掃描數(shù)字化和掃描數(shù)據(jù)處理將預(yù)處理好的待掃描原圖安置在掃描滾筒或掃描平臺(tái)上，按照掃描精度（dpi）或色數(shù)（2，4，8bit）進(jìn)行掃描.對(duì)取得的掃描數(shù)據(jù)，按分塊或者按照?qǐng)D幅進(jìn)行跟蹤矢量化、高程賦值、分塊拼接為完整圖幅或區(qū)域.2/5/2023222.3其它數(shù)據(jù)源2.3.1從航天遙感立體像對(duì)采集數(shù)據(jù)地球觀測衛(wèi)星由攜帶的高分辨率遙感器，能在可見光的近紅外譜段對(duì)地球表面進(jìn)行電子掃描，生成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或成像，其中全色譜地面分辨率為10米，多光譜分辨率為20米，目前已經(jīng)有分辨率達(dá)到0.5米的遙感影像，掃描寬度60千米，代號(hào)為HRV的遙感器對(duì)同一地面從不同軌道和不同角度拍攝立體像對(duì)，可用來直接獲取數(shù)字高程模型數(shù)據(jù).2.3.2野外實(shí)測獲取原始數(shù)據(jù)基本任務(wù)是測定地面特征點(diǎn)的三維空間位置，這也是獲取數(shù)字高程模型原始數(shù)據(jù)所要解決的問題.凡是能從實(shí)地量取水平角、距離和高程的手段和方法，都可以用來獲取數(shù)字高程模型原始數(shù)據(jù).如經(jīng)緯儀測量、全站式電子速測儀、GPS等.2/5/2023232.4數(shù)據(jù)源質(zhì)量控制數(shù)據(jù)獲取是DEM的關(guān)鍵問題，研究表明任何一種DEM內(nèi)插方法均不能彌補(bǔ)由于取樣不當(dāng)所造成的信息損失.數(shù)據(jù)點(diǎn)太稀會(huì)影響DEM的精度；數(shù)據(jù)點(diǎn)過密又會(huì)增大數(shù)據(jù)獲取和處理的工作量、增加不必要的存貯量.這需要在DEM數(shù)據(jù)采集之前，按照所需的精度要求確定合理的取樣密度，或者在DEM數(shù)據(jù)采集過程中根據(jù)地形的復(fù)雜程度動(dòng)態(tài)調(diào)整取樣密度以保證DEM的精度控制.對(duì)DEM質(zhì)量控制有多種方法:由采樣模型、地形剖面恢復(fù)誤差、考慮內(nèi)插誤差、基于地形粗糙度的分析法等確定采樣間隔.一種簡單易行的方法是插值分析法2/5/202324插值分析法是從線性內(nèi)插的誤差滿足精度要求為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制方法，漸近采樣就是該方法的具體應(yīng)用.線性內(nèi)插的精度估計(jì)可以相對(duì)于實(shí)際量測值（看作為真值），也可以相對(duì)于局部擬合的二次曲線（或曲面），因?yàn)樵谛》秶鷥?nèi)，一般地面總可以用一個(gè)二次曲面逼近，而將該二次曲面可近似作為真實(shí)地面.2/5/202325第三節(jié)DEM源數(shù)據(jù)處理數(shù)字高程模型原始樣點(diǎn)的位置和密度不一定能滿足地貌信息系統(tǒng)建立的要求，其次還有非等高線的地貌符號(hào)表示的特殊地貌形體.要進(jìn)行高程點(diǎn)的位置變換和加密處理，這就是數(shù)字高程模型內(nèi)插.它的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是二次函數(shù)逼近，即利用已知離散點(diǎn)集的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，展鋪出一張連續(xù)數(shù)學(xué)曲面，將任一待求點(diǎn)的平面坐標(biāo)代入方程，算得該點(diǎn)的高程數(shù)值.2/5/2023263.1DEM原始數(shù)據(jù)處理DEM原始數(shù)據(jù)預(yù)處理是為滿足種種不同目的,對(duì)DEM數(shù)據(jù)量的規(guī)模及要求作實(shí)用性準(zhǔn)備.3.1.1格式轉(zhuǎn)換

由于數(shù)據(jù)采集的軟硬件系統(tǒng)各不相同，因而數(shù)據(jù)的格式可能也不相同.常用的代碼有ASCⅡ（信息轉(zhuǎn)換的美國標(biāo)準(zhǔn)碼）、BCD(BinaryCodedDecimal)碼、二進(jìn)制碼。數(shù)據(jù)格式有矢量、柵格等形式.由于數(shù)字化軟件的不同有：*.bmp、*.tif、*.cdr、dwp等格式.每一記錄的各項(xiàng)內(nèi)容的類型位數(shù)也可能各不相同，要根據(jù)DEM內(nèi)插軟件的要求，將各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為該軟件所支持（處理）的數(shù)據(jù)格式.2/5/2023273.1.2坐標(biāo)變換

若采集的數(shù)據(jù)不是地理坐標(biāo)系，則應(yīng)變換到地理坐標(biāo)系.地理坐標(biāo)系一般采用國家坐標(biāo)系，也可采用地方坐標(biāo)系數(shù).3.1.3柵、矢轉(zhuǎn)換由地圖掃描數(shù)字化儀獲取的地圖掃描圖像是一個(gè)灰度陣列，首先經(jīng)過二值化處理，再經(jīng)過濾波或形態(tài)處理，并進(jìn)行跟蹤線劃，獲得等高線上按順序的點(diǎn)坐標(biāo)，即矢量數(shù)據(jù)，供以后建立DEM應(yīng)用.2/5/2023283.1.4子區(qū)的劃分根據(jù)離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)求得規(guī)劃的格網(wǎng)點(diǎn)的高程——構(gòu)成DEM，通常是將地面看作一個(gè)光滑的連續(xù)曲面.但是，地面上存著各種各樣的斷裂線、陡巖、絕壁以及各種人工地物，如路堤等，使地面不光滑，需要將地面分成若干區(qū)域即子區(qū)一條山谷線（a-b）將地面分成兩個(gè)光滑的部分——子區(qū).顯然，欲求內(nèi)插點(diǎn)A的高程，則只能使用屬于待插點(diǎn)A同一子區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，而不能使用另一子區(qū)的數(shù)據(jù)點(diǎn).而每一個(gè)子區(qū)的表面為一連續(xù)曲面.。

2/5/2023293．2數(shù)字高程內(nèi)插數(shù)字高程模型原始樣點(diǎn)的位置和密度不一定能滿足專題應(yīng)用的要求.根據(jù)已知樣點(diǎn)的高程（原始數(shù)據(jù)）解算其它特定點(diǎn)上的高程，數(shù)學(xué)上屬于數(shù)字高程內(nèi)插.數(shù)字高程內(nèi)插分塊內(nèi)插逐點(diǎn)內(nèi)插整體內(nèi)插插值擬合加權(quán)平均移動(dòng)擬合最小二乘配置法高次多項(xiàng)式多項(xiàng)式樣條函數(shù)雙線性多項(xiàng)式樣條函數(shù)多層疊加面最小二乘配置2/5/2023303.2.1逐點(diǎn)內(nèi)插法（移動(dòng)擬合方法）以每一特定高程點(diǎn)為中心，定義一個(gè)局部函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)（1）對(duì)DEM每一個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)，從數(shù)據(jù)庫中檢索出對(duì)應(yīng)該DEM格網(wǎng)點(diǎn)的幾個(gè)分塊分格網(wǎng)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并將坐標(biāo)原點(diǎn)移至該DEM格網(wǎng)點(diǎn)P（Xp，Yp）(2)為了選取鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以待定點(diǎn)P為圓心，以R為半徑作圓（如圖7.3.2所示），凡落在圓內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)即被選用（3）若選擇二次曲面作為擬合曲面，誤差方程式為Z=Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F2/5/202331（4）計(jì)算每一數(shù)據(jù)點(diǎn)的權(quán)這里的權(quán)ρi并不代表數(shù)據(jù)點(diǎn)Pi的觀測精度，而是反映了該點(diǎn)與待定點(diǎn)相關(guān)的程度.因此，對(duì)于權(quán)ρi確定的原則，應(yīng)與該數(shù)據(jù)點(diǎn)與待定點(diǎn)的距離di有關(guān)，di愈小，它對(duì)待定點(diǎn)的影響應(yīng)愈大，則權(quán)應(yīng)愈大；反之當(dāng)di愈大；權(quán)應(yīng)愈小.

（5）法化求解根據(jù)平差理論，二次曲面系數(shù)的解為還有多面函數(shù)內(nèi)插法、最小二乘內(nèi)插法、有限元內(nèi)插法等.其次，還有加權(quán)平均法、Voronoi圖法、考慮地貌特征等方法.2/5/2023323.2.2分塊內(nèi)插分塊內(nèi)插是把目標(biāo)空間分成若干連續(xù)區(qū)塊，對(duì)于各個(gè)區(qū)塊使用不同的函數(shù).分塊的大小根據(jù)地貌復(fù)雜程度和數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布密度決定.分塊間要求有適當(dāng)寬度的重疊，以保證相鄰分塊間能平滑、連續(xù)地拼接.內(nèi)插高程的方法有線性內(nèi)插、雙線性多項(xiàng)式、二元樣條函數(shù)、多曲面疊加（函數(shù)）、最小二乘配置、有限元等方法.3.2.3整體內(nèi)插整體內(nèi)插的擬合模型是由研究區(qū)域內(nèi)全部采樣點(diǎn)的值建立的，主要通過多項(xiàng)式函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，用于模擬大區(qū)域的宏觀變化.2/5/2023333.3DEM的數(shù)據(jù)管理經(jīng)內(nèi)插得到的DEM數(shù)據(jù)（包括直接采集的格網(wǎng)數(shù)據(jù)）須以一定結(jié)構(gòu)與格式存貯起來，以利于各種作用.其方式可以是以圖幅為單位的文件存貯或建立地形圖數(shù)據(jù)庫.由于DEM的數(shù)據(jù)量較大，因而有必要考慮其數(shù)據(jù)的壓縮存貯問題.DEM數(shù)據(jù)源的多樣化，隨著時(shí)間的變化，局部地貌必然會(huì)發(fā)生變化，尤其是瞬時(shí)變化，因而亦應(yīng)考慮DEM的更新和管理工作.2/5/2023343.3.1DEM原始數(shù)據(jù)存貯DEM數(shù)據(jù)通常以國家基本比例尺地形圖圖幅單位建立文件存貯在硬盤或者光盤上，通常在文件頭存放在關(guān)的基礎(chǔ)信息，包括圖幅名稱、起點(diǎn)平面坐標(biāo)、格網(wǎng)間隔、區(qū)域范圍、圖幅編號(hào)、原始資料有關(guān)信息，數(shù)據(jù)采集儀器、手段與方式、DEM建立方法、日期與更新日期、精度指標(biāo)以及數(shù)據(jù)記錄格式等等.文件頭之后就是DEM數(shù)據(jù)的主體——各格網(wǎng)點(diǎn)的高程.2/5/2023353.3.2DEM數(shù)據(jù)的壓縮數(shù)據(jù)壓縮的方法很多，在DMX數(shù)據(jù)壓縮中常見的方法有整型量存貯、差分映射及壓縮編碼等.（1）整型量存貯將高程數(shù)據(jù)減去一常數(shù)Z0，該常數(shù)可以是一定區(qū)域范圍的平均高程，也可以是該區(qū)域的第一點(diǎn)高程.（2）差分映射利用差分映射得到的是相鄰數(shù)據(jù)間的增量，因而其數(shù)據(jù)范圍較小，可以利用一個(gè)字節(jié)存貯一個(gè)數(shù)據(jù)，從而使數(shù)據(jù)壓縮至原有存貯量的近四分之一.（3）壓縮編碼當(dāng)按一定精度要求將高程數(shù)據(jù)化為整型量或?qū)⒏叱淘隽炕癁檎蛿?shù)后，還可根據(jù)各數(shù)據(jù)出現(xiàn)的概率設(shè)計(jì)一定的編碼，用位數(shù)（bit）最短的碼表示出現(xiàn)概率最大的數(shù).

2/5/2023363.3.3DEM的管理若DEM以圖幅為單位存貯或者按照行政區(qū)劃單元存貯，每一存貯單位可能由多個(gè)模型拼接而成，因而要建立一套管理軟件以完成DEM按圖幅為單位的存貯、接邊及更新工作.對(duì)每一圖幅可建立一個(gè)管理數(shù)據(jù)文件，記錄每DEM格網(wǎng)或小模塊的數(shù)據(jù)錄入狀況，管理軟件根據(jù)該文件以圖形方式顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，使操作人員可清楚、直觀地觀察到該圖幅范圍DEM數(shù)據(jù)錄入的情況.當(dāng)任何一塊數(shù)據(jù)被錄入時(shí)，應(yīng)與已錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行接邊處理.當(dāng)該圖幅內(nèi)的數(shù)據(jù)錄完后，可將管理數(shù)據(jù)文件刪除.對(duì)DEM數(shù)據(jù)的更新應(yīng)該十分謹(jǐn)慎.對(duì)于用戶，DEM數(shù)據(jù)應(yīng)是只能讀取的，而不能寫入，只有DEM維護(hù)管理人員才有權(quán)寫入.管理軟件應(yīng)能識(shí)別管理人員輸入的密碼，只有密碼正確時(shí)，才允許DEM數(shù)據(jù)的更新.若DEM數(shù)據(jù)已輸入了數(shù)據(jù)庫，則該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)防止數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)受到干擾和破壞，保證數(shù)據(jù)是正確、有效的.2/5/202337第四節(jié)地貌要素?cái)?shù)字模型4.1格網(wǎng)型數(shù)字地貌模型基本概念格點(diǎn)格點(diǎn)面元格點(diǎn)面元趨勢面法向量（亦稱法向）是曲面上某一點(diǎn)處垂直于該面的向量，在平面上各點(diǎn)有同一個(gè)方向，因此有同樣的法向量，而在曲面上各點(diǎn)具有不同的法向量.2/5/2023384.1.1單純地貌因子（1）格點(diǎn)高程格網(wǎng)（點(diǎn)）數(shù)字高程模型的格點(diǎn)高程（2）格點(diǎn)面元坡度格點(diǎn)面元趨勢面在格點(diǎn)面元形心P的向上法線與通過該點(diǎn)的向上垂直方向線的夾角，稱作格點(diǎn)面元坡度1）趨勢平面型格點(diǎn)面元坡度2/5/2023392）雙線性趨勢面型的格點(diǎn)面元坡度3）不考慮格點(diǎn)面元趨勢面形式的格點(diǎn)坡度

記這種坡度為，D為格點(diǎn)面元的邊長2/5/202340（3）格點(diǎn)面元坡向作格點(diǎn)面元趨勢面在格點(diǎn)面元形心處的向上法淺，它在水平面上的投影與二維平面縱坐標(biāo)軸的正方向的夾角稱為格點(diǎn)面元坡向，記為，以為零方向；順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，角度值范圍為0°-360°.也就是說，格點(diǎn)面元坡向是法線水平投影的坐標(biāo)方位角.2/5/202341

①格點(diǎn)面元趨勢平面的格點(diǎn)面元坡向：格點(diǎn)面元趨勢平面的方程為

②雙線性趨勢的格點(diǎn)面元坡向：在介紹格點(diǎn)面元坡度時(shí)，已知格點(diǎn)趨勢平面方程與雙線性面元格點(diǎn)形心處的切平面方程有相同的系數(shù)，所以選用雙線性趨勢面的格點(diǎn)面元坡向與選用趨勢平面的格點(diǎn)面元坡向也有相等的取值.2/5/202342③不考慮格點(diǎn)面元趨勢面形式的格點(diǎn)面元坡向由格點(diǎn)面元四個(gè)格點(diǎn)中較高和較低格點(diǎn)的位置決定格點(diǎn)面元坡向的八個(gè)定性取值.2/5/202343[0，[-[-[0，-情況編號(hào)a1a2θ′θ1>0>0[0,]θ′2>0<0[，0]2π+θ′3<0>0[，0]π+θ′4<0<0[0,]π+θ′5≈0h>0[0，]6>0≈007≈0<008<0≈0π2/5/202344(4)格點(diǎn)坡度與格點(diǎn)面元坡度不同，它是某一格點(diǎn)處的坡度，根據(jù)該格點(diǎn)與相鄰格點(diǎn)之間的關(guān)系來確定取值.以下介紹兩種格點(diǎn)坡度的定義和算法.

1）由相鄰八個(gè)格點(diǎn)確定的格點(diǎn)坡度

2/5/2023452）由相鄰四個(gè)格點(diǎn)確定的格點(diǎn)坡度2/5/202346表7.4.3格點(diǎn)坡向βG，8的取值格點(diǎn)編號(hào)j│hj-ho│max格點(diǎn)坡向hj-ho<0hj-ho>01√S-W2√S3√S-E4√E5√N(yùn)-E6√N(yùn)7√N(yùn)-W8√W1√N(yùn)-E2√N(yùn)3√N(yùn)-W4√W5√S-W6√S7√S-E8√E2/5/202347(5)格點(diǎn)坡向1）用相鄰八個(gè)格點(diǎn)確定的格點(diǎn)坡向βG,82）用相鄰四個(gè)格點(diǎn)確定格點(diǎn)坡向βG,4(6)格點(diǎn)面元坡度變化率定義“0”號(hào)格點(diǎn)面元的坡度變化率S0為：S0=SGNsmax│Smax│(7.4.16)式中，│Smax│=MAX（│S1│,│S2│,│S3│，│S4│，│S5│，│S6│，│S7│，│S8│）(7)格點(diǎn)面元相對(duì)高差格點(diǎn)面元的四個(gè)格點(diǎn)中，最高點(diǎn)與最低點(diǎn)高程之差，稱為格點(diǎn)面元相對(duì)高差2/5/2023484.1.2平均地貌因子格點(diǎn)面元格點(diǎn)的平均地貌因子，可參考對(duì)應(yīng)的單純地貌因子設(shè)計(jì)1)格點(diǎn)面元平均勻高程h=（h00+h01+h11+h10）2)格點(diǎn)面元平均坡度4.1.3復(fù)合地貌因子從整個(gè)數(shù)字地貌模型樣區(qū)或其子樣區(qū)的某種地貌形體來描述格點(diǎn)面元相應(yīng)地貌形體的因子，稱作格點(diǎn)面元的復(fù)合地貌因子.在定義和設(shè)計(jì)格點(diǎn)面元復(fù)合地貌因子時(shí)，要考慮如何將樣區(qū)劃分為它的地貌子區(qū)以及在樣區(qū)或其子區(qū)選擇可供參照的特殊的地貌點(diǎn)、線和面狀范圍.2/5/202349通過把樣區(qū)地貌分類為平原、丘陵和山地，這是最為概括的地貌定性分析結(jié)果.用作數(shù)字地貌定量分析依據(jù)的樣區(qū)地貌劃分，是三維地理空間定位的各級(jí)流域、坡面和坡元.它們是地貌點(diǎn)、線和面狀范圍.它們是地貌定量分析的幾何單元，都是以地貌構(gòu)線為邊界的多邊形范圍.因此，定義和設(shè)計(jì)格點(diǎn)面元復(fù)合地貌因子的基礎(chǔ)工作，主要是搜索樣區(qū)的地貌特征點(diǎn)和結(jié)構(gòu)（特征）線.可供格點(diǎn)面元復(fù)合地貌因子定義和設(shè)計(jì)時(shí)參考的基本數(shù)據(jù)有以下幾種：①各級(jí)流域最低和最高點(diǎn)的行、列號(hào)和高程，以及流域內(nèi)可選作基準(zhǔn)點(diǎn)的格點(diǎn)的行、列號(hào)和高程.2/5/202350②樣區(qū)內(nèi)凡有地貌結(jié)構(gòu)線（山脊線、山谷線、坡折線等等）貫穿的全部格點(diǎn)或格點(diǎn)面元的行、列號(hào)和高程③各級(jí)流域、坡面和坡元的水平投影范圍和面積1)格點(diǎn)或格點(diǎn)面元的相對(duì)高程格點(diǎn)相對(duì)高程為格點(diǎn)高程hij與樣區(qū)或其子區(qū)地方基準(zhǔn)格點(diǎn)高程h基之差，樣區(qū)的流域界線可事先按矢量格式數(shù)字化輸入，再變換為格點(diǎn)形式的數(shù)據(jù).或者對(duì)現(xiàn)有的格點(diǎn)數(shù)字高程模型沿行、列兩個(gè)方向掃描，取山脊線、谷底線的點(diǎn)軌跡，分別作為山脊線和山谷線，將有關(guān)山脊線連成分水線，形成各級(jí)流域范圍.格點(diǎn)面元相對(duì)高程的定義與格點(diǎn)對(duì)高程的基本相同，只要把格點(diǎn)高程換作格點(diǎn)面元平均高程，基準(zhǔn)格點(diǎn)換作基準(zhǔn)格點(diǎn)面元即可.

2/5/2023512)格點(diǎn)面元到山脊線的高差第(i,j)號(hào)格點(diǎn)面元沿梯度向上搜索第一個(gè)含山脊線的格點(diǎn)面元，設(shè)其行列號(hào)為(K,N)，則定義第（i,j）號(hào)格點(diǎn)面元與第(K,N)號(hào)格點(diǎn)面元的高差為第(i,j)號(hào)格點(diǎn)面元到山脊線的高差2/5/2023523)格點(diǎn)面元到山脊線的平距第(i,j)號(hào)格點(diǎn)面元沿梯度向上搜索到第一個(gè)含山脊線的格點(diǎn)面元，則定義該格點(diǎn)面元與第(i,j)號(hào)格點(diǎn)面元的水平折線路線長度為格點(diǎn)面元到山脊線的平距，記為RD.假設(shè)從第(i,j)號(hào)格點(diǎn)面元開始，共搜索了MT次，其中MS次搜索到對(duì)角格點(diǎn)面元，ME次搜索到鄰邊格點(diǎn)面.D為格點(diǎn)面元邊長2/5/2023534)格點(diǎn)面元到山谷線的高差（Q，R）為從第(i,j)號(hào)格點(diǎn)面元開始，沿梯度向下方向搜索到第一個(gè)含山谷線的格點(diǎn)面元5)格點(diǎn)面元到山谷線的平距NS為對(duì)角搜索次數(shù)，NE為鄰邊搜索次數(shù)2/5/2023544.2多邊形數(shù)字地貌模型存儲(chǔ)空間較小多邊形數(shù)字地貌模型以坡元為單元.至今，仍然有許多地學(xué)分析人員和農(nóng)業(yè)規(guī)劃工作者大多在地形圖上手工劃分坡度和坡向均基本一致的曲面多邊形地表面片.所謂坡元，正是將這種曲面多邊形擬合為平面以后的數(shù)字形式.以坡元為基礎(chǔ)的多邊形數(shù)字地貌模型具有如下的特點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)緊湊，除坡元邊界點(diǎn)系列的二維空間矢量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)外，所有坡元屬性都可以凝聚于坡元形心，它是一個(gè)形層次結(jié)構(gòu).2/5/202355(2)便于降維處理它的直觀形式是一張多棱面，存在二維空間點(diǎn)、線、面的拓?fù)潢P(guān)系，但在某些應(yīng)用和處理上，它可降為零維稀疏離散點(diǎn)集，三維空間多棱面各面間的復(fù)雜關(guān)系也隨之簡化為相鄰坡元形心之間以及坡元形心與某些特殊地性點(diǎn)（如流域地方基準(zhǔn)點(diǎn)，峰點(diǎn)等）之間的距離、方向和高差關(guān)系.(3)坡元信息凝聚于形心，可用形心這一質(zhì)點(diǎn)近似取代坡元這一鋼體處理和應(yīng)用質(zhì)點(diǎn)，無疑比處理和應(yīng)用剛體方便得多.2/5/202356(4)可以將坡元與各種專題圖斑進(jìn)行多邊形疊加分析，比較切合地學(xué)和農(nóng)林應(yīng)用的實(shí)際，易為地學(xué)分析和農(nóng)林規(guī)劃工作者所接受.(5)多邊形地貌因子一般取連續(xù)值，不像格點(diǎn)或格點(diǎn)面元的某些地貌因子取的離散值.此外，由于坡元已化簡為空間平面形式，在計(jì)算多邊形地貌因子時(shí)，要比計(jì)算曲面地貌因子簡單.定義和設(shè)計(jì)多邊形地貌因子的原則也與定義和設(shè)計(jì)格點(diǎn)或曲面地貌因子一樣，根據(jù)具體應(yīng)用需要設(shè)計(jì)，并使它的數(shù)學(xué)表達(dá)式盡可能簡單，便于計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成.2/5/202357（一）單純地貌因子1、坡元形心C（XC，YC，ZC）2、坡元高程3、坡元水平投影面積4、坡元坡度5、坡元坡向6、坡元坡度變化率7、坡元斜坡面積8、坡元長度9、坡元寬度2/5/202358第五節(jié)二維數(shù)字地貌模型

數(shù)字高程模型是平面坐標(biāo)及坐標(biāo)點(diǎn)高程的匹配點(diǎn)群（Xi,Yi,Zi），沿某固定方向，或的Zi集合，即（）或者（）就能建立起二維數(shù)字地貌模型——數(shù)字地貌剖面(斷面)，由繪制的圖形用以分析研究沿確定方向的地表起伏高度、相對(duì)高度、坡度變化、起伏頻率，構(gòu)成區(qū)域二維地貌模型.5.1二維地貌剖面模型建立計(jì)算出剖面線上各點(diǎn)的高程

ZZK（米）和剖面線相鄰兩點(diǎn)的實(shí)際距離ss（米），就可以根據(jù)選定的垂直比例尺Vy（米），水平比例尺Hx（米），自動(dòng)繪出所選剖面的地形剖面圖.2/5/2023595．2地理要素的疊加模型在地貌剖面上疊加其它地理要素，可以構(gòu)成多種綜合地理要素模型.例如，在二維地貌模型上疊加種植類型和土地利用現(xiàn)狀，可以構(gòu)成土地利用類型綜合剖面模型；疊加地貌坡度、地貌類型和土壤類型，可以建立土地類型綜合剖面模型.這些綜合剖面模型不僅提供地理要素空間變化的概念，而且可以作為典型地段自然綜合體結(jié)構(gòu)特征的補(bǔ)充反映.為實(shí)現(xiàn)地理要素在地貌二維模型上的疊加，必須將有關(guān)地理要素的圖形柵格化，建立類似于數(shù)字地貌模型的數(shù)字地理模型.這種剖面圖，由于使用計(jì)算機(jī)繪制，其最大特點(diǎn)是具有可量測性，繪制速度快，操作容易，可以進(jìn)行剖面上立體信息的任意疊加，具有典型地面生物特征自動(dòng)分析的功能，增強(qiáng)地圖的潛在信息，提高了DEM的實(shí)際地貌分析工具的作用.2/5/2023605.3等高線地貌模型根據(jù)規(guī)則格網(wǎng)DEM，模擬出等高線地貌模型.5.3.1等高線跟蹤利用DEM的矩形格網(wǎng)點(diǎn)的高程內(nèi)插出格網(wǎng)邊上的等高線點(diǎn)，并將這些等高點(diǎn)按順序排列（若Z0～Z1之間有等高線點(diǎn)，前者和后者可能為起點(diǎn)或終點(diǎn)）.內(nèi)插并排列等高線點(diǎn)有兩種方式.(1)對(duì)每條等高線邊內(nèi)插邊排序，即按逐條等高線的走向邊搜索邊內(nèi)插點(diǎn)的方法，因此內(nèi)插等高線點(diǎn)及其排列是同時(shí)完成的.主要過程為1）確定等高線高.根據(jù)DEM中最低點(diǎn)高程Zmin與最高點(diǎn)高程Zmax計(jì)算最低高程等高線與最高等高線高程

2/5/2023612/5/2023622）計(jì)算等高線通過DTM格網(wǎng)水平邊與垂直邊的狀態(tài)3）搜索等高線的起點(diǎn)與圖廊邊（邊界）相交的等高線為開曲線，而不與邊界相交的等高線為閉曲線。通常首先跟蹤開曲線，即沿DEM的四邊搜索2/5/2023634）內(nèi)插等高線點(diǎn)等高線點(diǎn)的坐標(biāo)一般采用線性內(nèi)插5）搜索下一個(gè)等高線點(diǎn)在找到等高線起點(diǎn)后，即可順序跟蹤搜索等高線點(diǎn)地貌特征線（山脊線、谷底線）是表示地貌形體、特征的重要結(jié)構(gòu)線.在等高線繪制過程中若不考慮就不能正確地表示地貌形態(tài)，不能準(zhǔn)確地表達(dá)山嶺、山谷的走向及地貌細(xì)部.因此，在DTM建立及應(yīng)用的整個(gè)過程中必須考慮地貌特征線.2/5/202364第六節(jié)三維數(shù)字地貌模型三維數(shù)字地貌模型有立體等值線模型、剖面線透視模型、格網(wǎng)線透視、明暗等高線模型、正射投影模型等，它們可以是灰度級(jí)或彩色形式.其實(shí)質(zhì)是在二維平面上模擬出空間三維模型——實(shí)體仿真或者稱為可視化.首先，將數(shù)字高程模型的所有支撐點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)，變換為投影平面上的二維坐標(biāo)，或稱投影變換；第二，從視覺原理出發(fā)，建立空間數(shù)字地貌仿真（虛擬）模型.6.1立體等值線的地貌模型仿真將數(shù)字高程模型上的全部等高線（地形圖等值線跟蹤的矢量型等值線或由立體航對(duì)和其它方法建立的數(shù)字高程模型進(jìn)行等值線化的模型）投影到適當(dāng)位置的二維平面上，再經(jīng)清隱處理就建立起了等值線形仿真模型.它要通過坐標(biāo)變換、投影變換、消隱跟蹤、光滑處理來完成2/5/2023656.1.1坐標(biāo)變換將數(shù)字高程模型中格網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)變?yōu)榕c仿真模型視點(diǎn)（觀察點(diǎn)）坐標(biāo)L（xL,yL,zL）相對(duì)應(yīng)的新坐標(biāo)系坐標(biāo).6.1.2投影變換將數(shù)字高程模型任一點(diǎn)P(xp,yp,zp)的坐標(biāo)變換為顯示屏或繪圖機(jī)面版上的二維坐標(biāo)，那么，坐標(biāo)系的Y’軸對(duì)應(yīng)于顯示屏或繪圖機(jī)面板的X軸，Z’軸對(duì)應(yīng)于輸出的Y軸.

6.1.3等值線隱性判斷數(shù)字高程模型及生成的高等線圖形定位在平面坐標(biāo)系中（x,y），立體等值線形立體地貌模型中等值線定位于(y,z)立面中，從視點(diǎn)觀察，“另一半山”或一部分圖形是不可視的，需要判別出哪些部分應(yīng)隱藏.

6.1.4消隱處理隱藏部分的等值線不在輸出設(shè)備上輸出，產(chǎn)生視覺上的仿真立體效果，即將可見部分輸出，隱性部分不輸出.

2/5/2023662/5/2023676.2剖面型等值線三維仿真模型數(shù)字高程模型的等高線三維仿真圖地貌模型采用雙滅點(diǎn)透視投影的原理.首先，將格網(wǎng)點(diǎn)平面位置放在投影平面內(nèi)（）進(jìn)行格點(diǎn)位置的投影變換，即確定數(shù)字高程模型任一格點(diǎn)（I，J）在投影平面上的平面坐標(biāo)；第二，格點(diǎn)地貌特性（地貌要素）值進(jìn)行投影變換，而且將其與投影平面上的坐標(biāo)疊加；這樣即完成三維數(shù)字地貌模型在二維投影平面上的投影變換.第三，消隱處理，立體輸出時(shí)，靠近視點(diǎn)的剖面（正面觀察）會(huì)遮擋較遠(yuǎn)的剖面和背面，把受遮擋的局部剖面“抹去”，不予顯示，即為消隱處理.采用近似的解決辦法，僅對(duì)坐標(biāo)相同的前后剖面對(duì)應(yīng)點(diǎn)的Y坐標(biāo)進(jìn)行比較，如果某剖面上一點(diǎn)的值大于前面所有剖面上坐標(biāo)相同點(diǎn)的值，認(rèn)為該點(diǎn)是可見的，要顯示或繪出.2/5/202368剖面型等值線三維仿真地貌模型在輸出范圍的坐標(biāo)量程Ly上進(jìn)行稠密分割，用類似的方法輸出沿方向的各條剖面線.同時(shí)沿和兩個(gè)方向輸出經(jīng)消隱處理的兩族剖面線，即構(gòu)成格網(wǎng)型三維仿真地貌模型.格網(wǎng)型三維仿真模型

2/5/202369第七節(jié)動(dòng)態(tài)三維數(shù)字地貌模型三維可視化技術(shù)用于數(shù)字高程模型(DEM)的可視化，對(duì)地形模型的構(gòu)造及其與數(shù)字影像的疊加、基于DEM的三維模擬飛行是數(shù)字地貌模型的最新發(fā)展.DEM常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要分為規(guī)則網(wǎng)格（主要是正方形網(wǎng)格）和不規(guī)則網(wǎng)格（如：不規(guī)則三角形網(wǎng)格，即TIN），因其特點(diǎn)各異，所以都得到了廣泛的應(yīng)用.正方形網(wǎng)格的DEM是應(yīng)用最多的標(biāo)準(zhǔn)格式.7．1地貌仿真模型的構(gòu)造7.1.1頂點(diǎn)法向量的計(jì)算幾何對(duì)象的法向量