版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶(hù)提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
數(shù)字高程模型第一章概論第一頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日1、地表形態(tài)表達(dá)1.1地形的表達(dá)
●早期由于測(cè)量知識(shí)的缺乏,對(duì)地形表面形態(tài)的描述主要采用象形繪圖方法進(jìn)行,例如山體用巖石堆符號(hào)表達(dá),山體范圍用一系列的“魚(yú)鱗”符號(hào)或類(lèi)似的錐形符號(hào)?!袷呤兰o(jì)以后,人們逐步意識(shí)到地面起伏變化對(duì)氣溫、植被、環(huán)境等的深刻影響,先后出現(xiàn)了透視寫(xiě)景圖、暈滃法、斜視區(qū)域圖、地貌寫(xiě)景圖、地貌形態(tài)圖、地貌單元圖等。第二頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日
●十八世紀(jì),測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展使高程數(shù)據(jù)和平面位置數(shù)據(jù)的獲取成為現(xiàn)實(shí),對(duì)地形的表達(dá)也由寫(xiě)景式的定性表達(dá)逐步過(guò)渡到以等高線為主的量化表達(dá)。在等高線地形圖上,地形起伏、地物等的描述不再是象形符號(hào)、色彩或明暗的變化,而是正交地投影在水平面上,相鄰高程相等的點(diǎn)連接而成的閉合曲線表示地形起伏特征和形態(tài)結(jié)構(gòu),線劃符號(hào)表示按比例縮小的地物。第三頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日●與各種線劃圖形相比,用影像記錄景觀現(xiàn)象無(wú)疑具有更大的優(yōu)點(diǎn),如地形特征表達(dá)細(xì)節(jié)豐富、直觀逼真、圖形獲取快速等,因此攝影技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)就被廣泛的用來(lái)記錄豐富多彩、千姿百態(tài)的自然景觀現(xiàn)象。航空攝影測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn),使得影像數(shù)據(jù)獲取在周期、覆蓋面、應(yīng)用范圍等方面大幅度提高。第四頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日
1.2數(shù)字地形的表達(dá)。
●二十世紀(jì)六十年代以后,空間技術(shù)、通訊技術(shù)等的迅速發(fā)展,在航空攝影測(cè)量、航空地質(zhì)探礦、航空像片判讀應(yīng)用發(fā)展的基礎(chǔ)上誕生了遙感科學(xué)技術(shù)。伴隨著70年代美國(guó)地球資源衛(wèi)星(LandSat)的升空,攝影測(cè)量從航空發(fā)展到航天,遙感技術(shù)獲得極為廣泛的應(yīng)用。
●20世紀(jì)四十年代計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)以及相關(guān)技術(shù)如計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助制圖、現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論等的完善和實(shí)用,使得各種數(shù)字地形的表達(dá)方式得到迅速發(fā)展。借助于地形的數(shù)字化表達(dá),現(xiàn)實(shí)世界的三維特征以及可量測(cè)性能夠得到充分而真實(shí)地再現(xiàn)。第五頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日
●1958年麻省理工學(xué)院攝影測(cè)量實(shí)驗(yàn)室Miller教授對(duì)計(jì)算機(jī)和攝影測(cè)量技術(shù)的結(jié)合在計(jì)算機(jī)輔助道路設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了試驗(yàn),量取了設(shè)計(jì)道路兩側(cè)大量的地形點(diǎn)三位空間坐標(biāo),由計(jì)算機(jī)取代人進(jìn)行土方計(jì)算、方案比選等,成功地解決了道路工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)問(wèn)題。證明了用計(jì)算機(jī)進(jìn)行地形表達(dá)的可行性、巨大應(yīng)用潛力和經(jīng)濟(jì)效益。提出了Digitalterrainmodel—DTM,數(shù)字地面模型,隨后在測(cè)繪、遙感、農(nóng)林、土木工程、軍事、地學(xué)分析等領(lǐng)域得到廣泛深入地研究。地形表達(dá)從模擬時(shí)代走向數(shù)字時(shí)代!第六頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日2、數(shù)字高程模型
2.1數(shù)字高程模型的概念
●高程用來(lái)描述地形表面的起伏形態(tài),傳統(tǒng)的高程模型是等高線,其數(shù)學(xué)意義是定義在二維地理空間上的連續(xù)曲面函數(shù),當(dāng)此高程模型用計(jì)算機(jī)來(lái)表達(dá)時(shí),稱(chēng)為數(shù)字高程模型。計(jì)算機(jī)化的數(shù)字高程模型需要考慮三方面的因素:●計(jì)算機(jī)容量:建立完整的連續(xù)三維表面模型需要無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn),需要無(wú)限的存儲(chǔ)容量,因此與傳統(tǒng)的地形測(cè)圖一樣連續(xù)曲面必須是離散的?!裰挥袑⒛M數(shù)據(jù)(地形圖等圖形數(shù)據(jù)和文字?jǐn)?shù)據(jù))轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),參能為計(jì)算機(jī)所接受?!衲P突磉_(dá):用數(shù)字表達(dá)的有限的地形高程數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中按一定的規(guī)則進(jìn)行組織,這樣才可以從建地形表面。第七頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日數(shù)字高程模型的定義為:數(shù)字高程模型是對(duì)二維地理空間上具有連續(xù)變化特征地理現(xiàn)象通過(guò)有限的地形高程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地形曲面的數(shù)字化模擬--模型化表達(dá)和過(guò)程模擬,DigitalElevationModel,簡(jiǎn)稱(chēng)DEM。簡(jiǎn)單地說(shuō),空間起伏連續(xù)變化現(xiàn)象的數(shù)字化表示和分析工具的集合。狹義DEM:是區(qū)域地表面海拔高程的數(shù)字化表達(dá)--地表;廣義DEM:是地理空間中地理對(duì)象表面海拔高度的數(shù)字化表達(dá)----對(duì)象表面,具有更大的包容性,如海底DEM,大氣等壓面DEM等。第八頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日數(shù)字地面模型、數(shù)字高程模型定義Miller(1958)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。Doyle(1978)數(shù)字地面模型是描述地面諸特性空間分布的有序數(shù)值陣列,在一般情況下,所記錄的地面特性為高程值,它的空間分布由x、y平面坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)描述,也可通過(guò)經(jīng)度和緯度進(jìn)行描述海拔分布。,在新近文獻(xiàn)中,稱(chēng)上述高程或海拔分布的數(shù)字地面模型為數(shù)字高程模型,以與描述其他地面特性的數(shù)字地面模型有所區(qū)別。DTM可以是每三個(gè)三維坐標(biāo)值為一組的散點(diǎn)結(jié)構(gòu),也可是由多項(xiàng)式或富里葉級(jí)數(shù)確定的曲面方程。另外數(shù)字地面模型可以包含除高程外的其他地面特性,如地價(jià)、土地權(quán)屬、土壤類(lèi)型、巖層深度等。王之卓(1979)數(shù)字地面模型是地形表面用x,y,z坐標(biāo)的數(shù)字形式的一種表達(dá)。Burrough(1986)ADigitalElevationModelisaquantitativemodelofapartoftheearth’ssurfaceindigitalform.Alsodigitalterrainmodel(DTM)Weibel(1991)ADTMisadigitalrepresentationofaportionoftheerath’ssurface龔健雅(1993)數(shù)字地面模型DTM是定義在二維區(qū)域上地形特征空間分布及關(guān)聯(lián)信息的一個(gè)有限n維向量系列{Xi},數(shù)字高程模型DEM是DTM的一個(gè)子集,它表示地形空間分布的一個(gè)有限三維向量系列{X,Y,Z},其中X,Y表示地形點(diǎn)的平面位置,Z表示相應(yīng)點(diǎn)的高程。第九頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日DEM和DTM的關(guān)系:DEM是DTM的子集,是DTM最基本的部分;20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了地理信息系統(tǒng)的概念,其含義包括了DTM,在概念上取代了DTM。DTM提出后,其實(shí)際發(fā)展和應(yīng)用中的內(nèi)涵還主要局限于DEM,故二者的名稱(chēng)混淆使用,主要表示的都是DEM的概念。第十頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日
2.2數(shù)字高程模型的研究?jī)?nèi)容
●地形數(shù)據(jù)采樣。建立DEM的基礎(chǔ)是地形高程數(shù)據(jù),因此地形數(shù)據(jù)獲取是數(shù)字高程模型的首要環(huán)節(jié)。地形數(shù)據(jù)的分布、密度和精度對(duì)數(shù)字高程模型的質(zhì)量有著非常重要的影響。數(shù)據(jù)采樣策略、高精度快速數(shù)據(jù)采樣技術(shù)等一直是DEM數(shù)據(jù)采樣的主要研究議題之一。
●地形建模與內(nèi)插。DEM是對(duì)地形表面的數(shù)字化表示,其建立過(guò)程實(shí)際上是一種數(shù)學(xué)建模過(guò)程,也就是說(shuō)地形表面被一組相互組織在一起的地形采樣點(diǎn)所表達(dá),如果需要該數(shù)學(xué)表面上其它位置處的高程值,可應(yīng)用一種內(nèi)插方法來(lái)進(jìn)行處理。高度逼真、多尺度地形建模技術(shù)和快速高效的內(nèi)插算法是數(shù)字高程模型永恒的主題。第十一頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日●數(shù)據(jù)組織與管理。DEM是按一定結(jié)構(gòu)組織在一起的地形數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的好壞直接涉及DEM對(duì)地形的重建精度。對(duì)于大規(guī)模的地形數(shù)據(jù),需要通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理,數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)和空間索引技術(shù)是高效的數(shù)據(jù)查詢(xún)、數(shù)據(jù)瀏覽、無(wú)縫漫游等的技術(shù)保證。地形表面具有多尺度特征,多尺度地形的表達(dá)與組織是DEM面臨的主要課題之一。
●地形分析與地學(xué)應(yīng)用。DEM的應(yīng)用主要包括兩個(gè)部分,即基本應(yīng)用和地學(xué)分析應(yīng)用。基本應(yīng)用主要是在DEM上實(shí)現(xiàn)等高線地形圖上的地形分析功能,如高程內(nèi)插、坡度坡向計(jì)算、土方計(jì)算、地形結(jié)構(gòu)識(shí)別等;地學(xué)分析應(yīng)用與具體學(xué)科相聯(lián)系,主要研究基于DEM的地學(xué)模型、地學(xué)過(guò)程模擬等內(nèi)容。第十二頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日●DEM可視化。實(shí)現(xiàn)以多種方式如等高線、暈渲圖、線框透視、動(dòng)畫(huà)等在不同層面上對(duì)地形進(jìn)行表達(dá)、觀察和瀏覽。
●不確定性分析和表達(dá)。數(shù)字高程模型的精度對(duì)DEM的生產(chǎn)者和使用者都具有十分重要的意義。DEM精度研究包括DEM數(shù)據(jù)源精度、數(shù)據(jù)內(nèi)插精度、數(shù)據(jù)模型精度、各種誤差在DEM數(shù)據(jù)操作過(guò)程中的傳播問(wèn)題以及DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)中的質(zhì)量控制策略等。
第十三頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日2.3數(shù)字高程模型的類(lèi)型(1)按結(jié)構(gòu)分類(lèi)(按其數(shù)據(jù)組織方式)●基于面單元的DEM:將采樣點(diǎn)按某種規(guī)則剖分成一系列的規(guī)則或不規(guī)則的格網(wǎng)單元,,并用這些格網(wǎng)單元組成的網(wǎng)絡(luò)逼近原始曲面。規(guī)則剖分如正方形格網(wǎng)DEM、六邊形格網(wǎng)DEM等。不規(guī)則單元如三角形DEM(TIN)、四邊形DEM?!窕诰€單元的DEM:將采樣點(diǎn)按線串組織在意的DEM?;诰€單元的DEM與數(shù)據(jù)采樣方式聯(lián)系在一起,如沿等高線采樣的數(shù)據(jù)可組織成基于等高線的DEM,斷面DEM等。第十四頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日●基于點(diǎn)的DEM:基于點(diǎn)的DEM實(shí)際上就是采樣點(diǎn)的集合,點(diǎn)與點(diǎn)之間沒(méi)有建立任何關(guān)系,稱(chēng)之為散點(diǎn)DEM。該種結(jié)構(gòu)由于點(diǎn)之間沒(méi)有任何關(guān)系而應(yīng)用不多。第十五頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日(2)按連續(xù)性分類(lèi)(從數(shù)學(xué)角度考察DEM模型連續(xù)性、一階導(dǎo)數(shù)及高階導(dǎo)數(shù)等的連續(xù)情況)●不連續(xù)型DEM:用來(lái)模擬地形表面分布的不具備漸變特征的地理對(duì)象如土壤、植被、土地利用等。DEM單元內(nèi)部是同質(zhì)的,變化之發(fā)生在單元邊界。不連續(xù)DEM的典型特征是DEM模型呈階梯狀分布。●連續(xù)不光滑DEM:該種DEM認(rèn)為DEM中的數(shù)據(jù)點(diǎn)僅僅袋便連續(xù)表面上的一個(gè)采樣值,整個(gè)曲面通過(guò)相互連接在一起的曲面片(格網(wǎng)單元)來(lái)逼近,格網(wǎng)單元在北部市連續(xù)光滑的,整體上呈連續(xù)分布但導(dǎo)數(shù)不連續(xù),如基于點(diǎn)山歌的DEM和TIN模型。第十六頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日●光滑DEM:光滑DEM是指一階導(dǎo)數(shù)或高階單數(shù)連續(xù)的表面,一般在區(qū)域或全局尺度上實(shí)現(xiàn)。光滑DEM可以使用數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)的地形曲面,或是在整個(gè)區(qū)域上通過(guò)全局內(nèi)插函數(shù)所形成的DEM,例如通過(guò)趨勢(shì)面擬合內(nèi)插所建立的DEM,也可以通過(guò)分塊內(nèi)插并建立各個(gè)塊之間的光滑條件形成的DEM。第十七頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日(2)按范圍分類(lèi)●局部DEM:對(duì)某一工程所建立的小范圍的DEM,或因?yàn)檠芯繀^(qū)域曲面變化比較復(fù)雜而將曲面劃分成具有單一結(jié)構(gòu)的一個(gè)個(gè)曲面塊,并在該曲面塊上所建立的數(shù)字高程模型。●地區(qū)DEM:介于局部和全局模型之間的DEM。●全局DEM:全局性DEM一般包含大量的數(shù)據(jù)并覆蓋一個(gè)很大的區(qū)域。第十八頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日2.4數(shù)字高程模型的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的模擬數(shù)據(jù)如等高線地形圖相比,有如下特點(diǎn):(1)精度的恒定性(2)表達(dá)的多樣性(3)更新的是實(shí)時(shí)性(4)尺度的綜合性第十九頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日2.5數(shù)字高程模型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)字高程模型的理論和技術(shù)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用三部分組成。這三部分根據(jù)功能又可劃分為五個(gè)功能模塊:(1)DEM的建立(2)DEM模型操作(3)DEM分析(4)DEM可視化(5)DEM應(yīng)用各個(gè)功能模塊之間的數(shù)據(jù)流不是單向的,是相互流動(dòng)的。第二十頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日3、數(shù)字高程模型的應(yīng)用3.1科學(xué)研究應(yīng)用區(qū)域、全球氣候變化研究水資源、野生動(dòng)植物分布地質(zhì)、水文模型地理信息系統(tǒng)地形地貌分析土地分類(lèi)、土地利用、土地覆蓋變化、監(jiān)測(cè)等第二十一頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日3.2商業(yè)應(yīng)用數(shù)字高程模型的應(yīng)用是面向用戶(hù)的,因此DEM的商業(yè)價(jià)值在于DEM產(chǎn)品與DEM派生產(chǎn)品的生產(chǎn)和分發(fā)。DEM的商業(yè)市場(chǎng)可分為兩類(lèi):直接提供DEM數(shù)據(jù)而不進(jìn)行增值服務(wù)和用戶(hù)需要增值服務(wù)。主要行業(yè)有:電信交通管理與導(dǎo)航資源規(guī)劃管理與建設(shè)地質(zhì)勘探水文和氣象服務(wù)遙感、測(cè)繪多媒體應(yīng)用和電子游戲第二十二頁(yè),共二十三頁(yè),2022年,8月28日
3.3工業(yè)、工程應(yīng)用主要用于進(jìn)行各種輔助決策和
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶(hù)所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶(hù)上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶(hù)因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 整院租賃合同模板
- 護(hù)士課件題目大全
- 租賃地?cái)偡寇?chē)合同模板
- 農(nóng)藥設(shè)備轉(zhuǎn)讓合同模板
- 銷(xiāo)售員工合同模板版
- 金融借款標(biāo)準(zhǔn)合同模板
- 建材裝修公司合同模板
- 租賃合同模板帶公告
- 轉(zhuǎn)讓分租合同模板
- 買(mǎi)賣(mài)廢鋼合同模板
- 大學(xué)生朋輩心理輔導(dǎo)智慧樹(shù)知到期末考試答案章節(jié)答案2024年浙江大學(xué)
- 2024版礦山買(mǎi)賣(mài)合同
- 建筑工程消防設(shè)施設(shè)備和配件進(jìn)場(chǎng)的檢驗(yàn)與驗(yàn)收規(guī)范
- 選擇性必修二《Unit 4 Journey across a vast land》單元教學(xué)設(shè)計(jì)
- 中醫(yī)學(xué)概論 知到智慧樹(shù)網(wǎng)課答案
- 工業(yè)循環(huán)冷卻水中鋅離子測(cè)定方法
- 收費(fèi)站安全培訓(xùn)
- 衛(wèi)生部婦產(chǎn)科診療規(guī)范及指南
- 新漢語(yǔ)水平考試HSK一級(jí)真題(含聽(tīng)力材料和答案)
- 中華民族共同體概論課件專(zhuān)家版10第十講 中外會(huì)通與中華民族鞏固壯大(明朝時(shí)期)
- 自然地理學(xué)(伍光和版)第五章地貌
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論