第四章空間表面建模

第四章空間表面建模1第一頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五數(shù)字地面模型概念數(shù)字地面模型（DigitalTerrainModel，DTM）：描述地面特性的空間分布的有序數(shù)值陣列。數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，DEM）：地面特性為高程的DTM地面特性高程、地價、土地權(quán)屬、土壤類型、土地利用類型巖層深度、地貌特征等2第二頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五數(shù)字高程模型3第三頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五數(shù)字地面模型的實現(xiàn)七類數(shù)字地面模型規(guī)則格點（格網(wǎng)）數(shù)字地面模型散點數(shù)字地面模型等值線數(shù)字地面模型曲面數(shù)字地面模型線路數(shù)字地面模型平面多邊形數(shù)字地面模型空間多邊形數(shù)字地面模型4第四頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)1

——TIN的生成TIN（TriangleIrregularNet）的生成方法首先取其中任意一點P1，在其余各點中搜尋與些點最近的點P2，連接P1與P2構(gòu)成第一條邊然后在其余所有點中尋找與這條邊最近的點，找到后即可構(gòu)成第一個多邊形以三角形新生成的兩邊為底邊分別尋找它們最近的點構(gòu)成第二個、第三個三角形依此類推，直到把所有的點都連入三角網(wǎng)中示例全國氣象站點5第五頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五TIN的生成6第六頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)2

——格網(wǎng)的生成格網(wǎng)（Grid）的生成方法在采樣點不足的情況下，通過空間插值的方法生成格網(wǎng)，利用有限數(shù)據(jù)的樣本點來估計未知點的值。為什么要插值：降低花費(fèi)插值的前提假設(shè)：所有空間地物是彼此關(guān)聯(lián)的，即離得近的地物點其屬性較為相近。幾種常用的插值方法：反距離權(quán)重法、雙線性內(nèi)插法、趨勢面插值、樣條插值、克里金插值反距離權(quán)重法（IDW)基本思路：距離越遠(yuǎn)對待插點的影響越小基本公式：7第七頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)2

——格網(wǎng)的生成雙線性插值線性插值(假設(shè)：高程在直線上呈比例變化)基本公式：不規(guī)則點雙線性插值規(guī)則點雙線性插值A(chǔ)BCDCPABEFAPDECB8第八頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)2

——格網(wǎng)的生成趨勢面插值思路：用一個通過各個空間采樣點的空間曲面來模擬地形表面，常用的是二次多項式基本公式：樣條(Spline)插值思路：利用樣本點，采用一定的數(shù)學(xué)函數(shù)擬合出一個光滑曲面，使該曲面曲率最小，且通過所有的樣本點。相當(dāng)于扭曲一條橡皮讓它通過所有的點，同時曲率最小。兩種樣條插值方法：規(guī)則樣條和張力樣條9第九頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)2

——格網(wǎng)的生成克里金插值（Kriging）思路：首先考慮空間屬性在空間位置上的變異分布，確定對一個待插點值有影響的距離范圍，然后用此范圍內(nèi)的采樣點來估計待插點屬性值是一種求最優(yōu)線性無偏內(nèi)插估計量的方法（線性、無偏、最小估計方差）基本步驟：輸入原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)檢驗與分析直方圖的計算計算變異函數(shù)克里金插值演示10第十頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)3

——等值線的生成等值線的生成TIN生成等值線確定各邊上有無等值點等值點的追蹤格網(wǎng)法繪制等值線等值點位置的確定等值點的追蹤ABCFE11第十一頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五實習(xí)十二數(shù)字地面模型創(chuàng)建TIN表面在ARCMAP中添加氣象站點的數(shù)據(jù)，并打開3DAnalyst工具條，設(shè)置選項（options）在工具條上點擊3DAnalyst>create/modifyTIN>CreateTINfromfeatures調(diào)整TIN的顯示屬性用TIN生成等值線（contour）空間插值在ARCMAP中添加氣象站點的數(shù)據(jù)，并打開3DAnalyst工具條，設(shè)置選項（options）分別采用IDW、Spline、Kriging法對降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行插值（在工具條上點擊3DAnalyst>Interpolatetoraster比較三種方法所得結(jié)果的不同，分析不同插值方法的特點用插值后的結(jié)果生成降水等值線，并將800、1600、2400、3200、4000的等值線加粗表示將全國行政區(qū)劃數(shù)據(jù)加載到圖中（略）DEM的三維顯示打開Arcscene，加載C:\arcgis\ArcTutor\Spatial中的Elevation數(shù)據(jù)設(shè)置顯示所用的高程（在該數(shù)據(jù)圖層上點擊右鍵，properties>bas