數(shù)字地面模型的建立與應(yīng)用課件

數(shù)字地面模型的概念與數(shù)據(jù)獲取《攝影測(cè)量學(xué)》（下）第四章武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院攝影測(cè)量教研室/

“測(cè)繪同仁”搜集,版權(quán)歸原權(quán)利人所有數(shù)字地面模型的概念與數(shù)據(jù)獲取《攝影測(cè)量學(xué)》（下）第四章武漢大1概述數(shù)字地面模型的發(fā)展數(shù)字地面模型的概念與形式數(shù)字地面模型的數(shù)據(jù)獲取主要內(nèi)容

概述主要內(nèi)容2概述

數(shù)字地面模型DTM（DigitalTerrainModel）Miller教授1956年提出來(lái)。用于各種線路的設(shè)計(jì)、各種工程面積、體積、坡度的計(jì)算，任意兩點(diǎn)間可視性判斷及繪制任意斷面圖。概述數(shù)字地面模型DTM（DigitalTerrain3在遙感中可作為分類的輔助數(shù)據(jù)。它是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在測(cè)繪中被用于繪制等高線、坡度坡向圖、立體透視圖，制作正射影像圖與地圖的修測(cè)。數(shù)字地面模型的應(yīng)用領(lǐng)域在軍事上可用于導(dǎo)航及導(dǎo)彈制導(dǎo)。在工業(yè)上可利用DSM繪制出表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物體的形狀。在遙感中可作為分類的輔助數(shù)據(jù)。它是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在4

50年代末是其概念的形成；

60年至70年代對(duì)DTM內(nèi)插問(wèn)題進(jìn)行研究。

70年代中、后期對(duì)采樣方法進(jìn)行了研究，

80年代以來(lái)，對(duì)DTM的研究涉及到DTM系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)字地面模型的發(fā)展過(guò)程50年代末是其概念的形成；數(shù)字地面模型的發(fā)展過(guò)程5著名的DTM軟件包

德國(guó)Stuttgart大學(xué)研制的SCOP程序Munich大學(xué)研制的HIFI程序Hannover大學(xué)研制的TASH程序奧地利Vienna工業(yè)大學(xué)研制SORA程序瑞士Zurich工業(yè)大學(xué)研制的CIP程序。著名的DTM軟件包德國(guó)Stuttgart大學(xué)研制的SCOP6數(shù)字地面模型的概念數(shù)字地面模型DTM是地形表面形態(tài)等多種信息的一個(gè)數(shù)字表示.DTM是定義在某一區(qū)域D上的m維向量有限序列：

{Vi,i=1,2,…,n}其向量Vi=（Vi1，Vi2，…，Vin）的分量為地形Xi，Yi，Zi（（Xi，Yi）∈D）、資源、環(huán)境、土地利用、人口分布等多種信息的定量或定性描述。數(shù)字地面模型的概念數(shù)字地面模型DTM是地形表面形態(tài)等多種信息7數(shù)字高程模型DEM（DigitalElevationModel）或DHM(DigitalHeightModel)是表示區(qū)域D上地形的三維向量有限序列｛Vi=（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)的高程.數(shù)字高程模型的概念數(shù)字高程模型DEM（DigitalElevationMo8數(shù)字高程模型DEM表示形式

規(guī)則矩形格網(wǎng)

利用一系列在X，Y方向上都是等間隔排列的地形點(diǎn)的高程Z表示地形，形成一個(gè)矩形格網(wǎng)DEM。數(shù)字高程模型DEM表示形式規(guī)則矩形格網(wǎng)利用一系列在X，9存貯量最小、便于使用管理。缺點(diǎn)是有時(shí)不能準(zhǔn)確表示地形的結(jié)構(gòu)與細(xì)部，

Xi=X0+i*DX（i=0，1，···，NX－1）Yi=Y0+j*DY（j=0，1，···，NY－1）

規(guī)則矩形格網(wǎng)(X0,Y0)DxDy存貯量最小、便于使用管理。缺點(diǎn)是有時(shí)不能準(zhǔn)確表示地形的結(jié)構(gòu)與10不規(guī)則三角網(wǎng)TIN若將按地形特征采集的點(diǎn)按一定規(guī)則連接成覆蓋整個(gè)區(qū)域且互不重疊的許多三角形，構(gòu)成一個(gè)不規(guī)則三角網(wǎng)TIN表示的DEM,通常稱為三角網(wǎng)DEM或TIN。能較好地顧及地貌特征點(diǎn)、線，表示復(fù)雜地形表面比矩形格網(wǎng)精確。缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量較大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用與管理也較復(fù)雜。不規(guī)則三角網(wǎng)TIN若將按地形特征采集的點(diǎn)按一定規(guī)則連接成覆11矩形格網(wǎng)三角同混合形式DEM德國(guó)Ebner教授等提出了Grid-TIN混合形式的DEM,一般地區(qū)使用矩形網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)沿地形特征則附加三角網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

Grid-TIN混合網(wǎng)矩形格網(wǎng)三角同混合形式DEM德國(guó)Ebner教授等提出了Gri12

數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)獲取為了建立DEM，必需量測(cè)一些點(diǎn)的三維坐標(biāo)，被量測(cè)三維坐標(biāo)的這些點(diǎn)稱為數(shù)據(jù)點(diǎn)。DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)的采集方法

1．地面測(cè)量：利用自動(dòng)記錄的測(cè)距經(jīng)緯儀在野外實(shí)測(cè)數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)獲取為了建立DEM，必需量測(cè)一些點(diǎn)的三維13

3．空間傳感器:利用GPS、雷達(dá)和激光測(cè)高儀等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集2．現(xiàn)有地圖數(shù)字化：用數(shù)字化儀對(duì)已有地圖上的信息，進(jìn)行數(shù)字化的方法。手扶跟蹤數(shù)字化儀;掃描數(shù)字化儀,DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)的采集方法3．空間傳感器:利用GPS、雷達(dá)和激光測(cè)高儀等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集14數(shù)字地面模型的建立與應(yīng)用課件15LIDAR(LightDetectionandRanging)LIDAR(LightDetectionandRang16LIDARLIDAR17數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的DEM數(shù)據(jù)采集方式沿等高線采樣:沿等高線采樣可按等距離間隔記錄數(shù)據(jù)或按等時(shí)間間隔記錄數(shù)據(jù)方式進(jìn)行.規(guī)則格網(wǎng)采樣:方法簡(jiǎn)單、精度較高、作業(yè)效率也較高；特征點(diǎn)可能丟失數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的DEM數(shù)據(jù)采集方式沿等高線采樣:沿等高線采樣可18等高線等高線19漸進(jìn)采樣:先按預(yù)定的比較稀疏的間隔進(jìn)行采樣，獲得一個(gè)較稀疏的格網(wǎng)，然后分析是否需要對(duì)格網(wǎng)加密沿?cái)嗝鎾呙?獲取數(shù)據(jù)的精度比其它方法要差，特別是在地形變化趨勢(shì)改變處，常常存在系統(tǒng)誤差。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的DEM數(shù)據(jù)采集方式漸進(jìn)采樣:先按預(yù)定的比較稀疏的間隔進(jìn)行采樣，獲得一個(gè)較稀疏20漸進(jìn)采樣（ProgressiveSampling）

利用高程的二階差分是否超過(guò)給定閾值；判斷方法之一漸進(jìn)采樣（ProgressiveSampling）利用21

計(jì)算兩點(diǎn)間中點(diǎn)的二次內(nèi)插值與線性內(nèi)插值之差，判斷該差值是否超過(guò)給定的閾值。當(dāng)超過(guò)閾值時(shí)，則對(duì)格網(wǎng)進(jìn)行加密采樣判斷方法之二計(jì)算兩點(diǎn)間中點(diǎn)的二次內(nèi)插值與線性內(nèi)插值之差，判斷該差值是否22選擇采樣:可根據(jù)地形特征進(jìn)行選擇采樣混合采樣:將規(guī)則采樣與選擇采樣結(jié)合起來(lái)進(jìn)行數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的DEM數(shù)據(jù)采集方式自動(dòng)化DEM數(shù)據(jù)采集:按影像上的規(guī)則格網(wǎng)利用數(shù)字影像匹配進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。選擇采樣:可根據(jù)地形特征進(jìn)行選擇采樣混合采樣:將規(guī)則采樣23DEM的質(zhì)量控制

數(shù)據(jù)采集是DEM的關(guān)鍵問(wèn)題。內(nèi)插方法不能彌補(bǔ)取樣不當(dāng)造成信息損失DEM的質(zhì)量控制有許多方法:由采樣定理確定采樣間隔，由地形剖面恢復(fù)誤差確定采樣間隔及考慮內(nèi)插誤差的采樣間隔和插值分