《DEM的可視化》課件

DEM可視化數(shù)字高程模型(DEM)是地球表面三維形狀的數(shù)字表示，對(duì)于地理空間分析和可視化至關(guān)重要。什么是DEM數(shù)字高程模型DEM是一種用于表示地球表面地形的三維數(shù)據(jù)模型。高程數(shù)據(jù)它存儲(chǔ)了地面上每個(gè)點(diǎn)的海拔高度信息。三維地形DEM可用于創(chuàng)建三維地形模型，用于可視化和分析。DEM的作用地形分析DEM可用于分析地形特征，如坡度、坡向、地形起伏、山脊線和谷底。水文分析DEM可用于進(jìn)行水文分析，如流域劃分、河流網(wǎng)絡(luò)提取和洪水模擬。可視化DEM可用于創(chuàng)建三維地形模型，提供直觀的視覺(jué)化。DEM數(shù)據(jù)獲取航空攝影測(cè)量利用航空攝影機(jī)拍攝地面照片，通過(guò)立體定位和三維重建技術(shù)獲取DEM。衛(wèi)星遙感利用衛(wèi)星傳感器獲取地面影像，通過(guò)數(shù)字圖像處理和正射校正等技術(shù)獲取DEM。地面測(cè)量利用全站儀、水準(zhǔn)儀等儀器進(jìn)行地面測(cè)量，通過(guò)數(shù)據(jù)處理和插值方法獲取DEM。航空攝影測(cè)量獲取DEM1圖像采集使用航空相機(jī)從高空拍攝地面圖像，覆蓋目標(biāo)區(qū)域。2影像匹配將多幅圖像進(jìn)行精確匹配，建立空間幾何關(guān)系。3三維重建根據(jù)匹配的圖像信息，生成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。4DEM生成從三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取地面高程信息，生成DEM。衛(wèi)星遙感獲取DEM1立體影像利用多顆衛(wèi)星獲取同一區(qū)域不同角度的影像。2影像匹配通過(guò)圖像處理技術(shù)，將不同角度的影像進(jìn)行匹配。3三角測(cè)量利用匹配的影像信息，計(jì)算出地面的三維坐標(biāo)。地面測(cè)量獲取DEM1傳統(tǒng)測(cè)量經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等工具進(jìn)行地面測(cè)量2GPS測(cè)量利用GPS接收機(jī)獲取地面點(diǎn)坐標(biāo)3全站儀測(cè)量全站儀可快速測(cè)量地面點(diǎn)坐標(biāo)和高程地面測(cè)量方法可以獲取高精度的地形數(shù)據(jù)，但效率較低，成本較高。適用于局部區(qū)域或精度要求高的地形測(cè)量。DEM數(shù)據(jù)處理流程1數(shù)據(jù)清洗去除噪聲和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)插值填充缺失數(shù)據(jù)3數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需格式4數(shù)據(jù)分析提取關(guān)鍵信息5數(shù)據(jù)可視化展示分析結(jié)果DEM數(shù)據(jù)格式柵格DEM柵格DEM將地形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在規(guī)則網(wǎng)格中，每個(gè)網(wǎng)格單元代表一個(gè)特定區(qū)域的高度。矢量化DEM矢量化DEM使用線段和點(diǎn)來(lái)表示地形特征，例如等高線、坡度線和山脊線。柵格DEM數(shù)字矩陣柵格DEM將地形表面劃分為規(guī)則的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)一個(gè)高程值，形成一個(gè)數(shù)字矩陣?？臻g分辨率柵格DEM的空間分辨率取決于網(wǎng)格單元的大小，高分辨率的DEM能夠更精確地描述地形細(xì)節(jié)。矢量化DEM矢量數(shù)據(jù)矢量DEM將地形信息存儲(chǔ)為點(diǎn)、線和面等幾何圖形。地理信息系統(tǒng)矢量數(shù)據(jù)適合在GIS軟件中進(jìn)行地理空間分析和可視化。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量DEM通常包含點(diǎn)、線和面的屬性信息，例如高度、坡度和坡向等。可視化DEM數(shù)據(jù)DEM數(shù)據(jù)是地理空間數(shù)據(jù)的一種重要類型，它可以被用于創(chuàng)建各種各樣的地圖和模型，以幫助我們更好地理解和分析地球表面。DEM數(shù)據(jù)的可視化是將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為人類可以理解的圖像和圖形的過(guò)程。通過(guò)可視化DEM數(shù)據(jù)，我們可以直觀地看到地形地貌的細(xì)節(jié)，并從中提取有用的信息，例如坡度、坡向、水流方向等。DEM可視化方法概述等高線通過(guò)連接等高點(diǎn)形成的曲線，展現(xiàn)地形的起伏變化。陰影圖模擬光照方向和強(qiáng)度，突出地形的明暗變化。坡度圖顯示地形的坡度變化，用于分析地形特征和評(píng)估地形條件。坡向圖指示地形的坡向，用于分析水流方向、植被分布和地表能量平衡。等高線可視化等高線是將同一海拔高度的點(diǎn)連接起來(lái)形成的曲線。等高線圖能夠直觀地展現(xiàn)地形的起伏變化，是DEM可視化最常用的方法之一。等高線圖通常會(huì)使用不同的顏色和線型來(lái)表示不同的海拔高度，方便用戶識(shí)別不同地形特征。通過(guò)等高線圖可以獲取地形坡度、坡向、地形起伏等信息，為地質(zhì)勘探、水文分析、工程設(shè)計(jì)等提供重要的參考依據(jù)。陰影圖可視化陰影圖陰影圖通過(guò)模擬光照方向，增強(qiáng)地形起伏的視覺(jué)效果。光照方向可以調(diào)整光照方向，以突出不同方向的地形特征。坡度圖可視化坡度圖是DEM數(shù)據(jù)的一種重要可視化形式，它可以直觀地顯示地形的坡度變化，為地質(zhì)、地理、環(huán)境等學(xué)科的研究提供重要參考。坡度圖通常用顏色或灰度級(jí)表示坡度值，顏色越深或灰度值越高，表示坡度越大。坡向圖可視化坡向圖顯示地表坡度的方向，通常以方位角表示，并通過(guò)顏色或符號(hào)來(lái)表示。坡向圖可以幫助了解地形的傾斜方向，例如，河流的流向、山脊和山谷的位置以及土壤侵蝕的方向。3D地形建模逼真地形利用DEM數(shù)據(jù)可以構(gòu)建逼真的3D地形模型，展現(xiàn)地形的起伏變化和細(xì)節(jié)特征。城市規(guī)劃3D地形模型可以幫助城市規(guī)劃人員更好地理解地形的限制條件，優(yōu)化城市設(shè)計(jì)。環(huán)境監(jiān)測(cè)3D地形模型可以用于監(jiān)測(cè)植被變化、土壤侵蝕和水資源管理等環(huán)境問(wèn)題。多元景觀指標(biāo)計(jì)算DEM數(shù)據(jù)可用于計(jì)算各種地形指標(biāo)，如坡度、坡向、海拔、曲率、地形粗糙度等。這些指標(biāo)可以進(jìn)一步用于分析景觀結(jié)構(gòu)、生物多樣性、水文過(guò)程、土壤侵蝕等。多元景觀指標(biāo)計(jì)算可以為土地利用規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等提供重要的決策依據(jù)。地形剖面分析剖面提取從DEM數(shù)據(jù)中提取特定方向的剖面線，以分析地形的起伏變化和坡度變化。剖面圖繪制將提取的剖面線數(shù)據(jù)繪制成圖表，直觀地展示地形的縱向變化趨勢(shì)。流域分析水文特征確定河流網(wǎng)絡(luò)、流域面積和流域邊界。水資源評(píng)估分析水資源的可用性、分布和變化。水質(zhì)監(jiān)測(cè)評(píng)估水污染源，監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化。水文模型建立水文模型，預(yù)測(cè)水流和水質(zhì)。視域分析定義視域分析是指確定觀察者從特定位置可以看到的區(qū)域，它有助于了解景觀的可見(jiàn)性并進(jìn)行空間規(guī)劃。應(yīng)用視域分析廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、旅游開(kāi)發(fā)、軍事防御和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。洪水泛濫分析風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估洪水泛濫分析可用于評(píng)估洪水風(fēng)險(xiǎn)，幫助人們更好地了解可能發(fā)生的洪水規(guī)模和影響。預(yù)警系統(tǒng)基于DEM數(shù)據(jù)的洪水模型可以開(kāi)發(fā)成洪水預(yù)警系統(tǒng)，幫助人們及時(shí)應(yīng)對(duì)洪水災(zāi)害。災(zāi)后重建洪水泛濫分析可以幫助人們了解洪水對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的影響，為災(zāi)后重建提供參考?；聻?zāi)害分析風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估利用DEM數(shù)據(jù)可以識(shí)別出潛在的滑坡區(qū)域，評(píng)估滑坡發(fā)生的可能性。路徑預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)滑坡發(fā)生時(shí)，滑坡物質(zhì)的移動(dòng)路徑和影響范圍。損失評(píng)估根據(jù)滑坡路徑和影響范圍，評(píng)估滑坡可能造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。火山爆發(fā)模擬模擬熔巖流動(dòng)路徑和速度。預(yù)測(cè)火山灰擴(kuò)散范圍和影響。評(píng)估火山爆發(fā)對(duì)周圍環(huán)境和人類的影響。地震破壞模擬1建筑物破壞模擬地震對(duì)建筑物的影響，包括結(jié)構(gòu)損傷、倒塌風(fēng)險(xiǎn)等。2基礎(chǔ)設(shè)施損壞模擬地震對(duì)道路、橋梁、管道等基礎(chǔ)設(shè)施的破壞程度。3人員傷亡模擬地震可能造成的人員傷亡，預(yù)測(cè)疏散路線和救援需求。氣候模擬氣溫變化模擬不同溫室氣體排放情景下的氣溫變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化對(duì)地球的影響。降水模式模擬不同氣候變化情景下的降水模式變化，預(yù)測(cè)未來(lái)干旱或洪澇災(zāi)害的發(fā)生概率。海平面上升模擬不同氣候變化情景下的海平面上升趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)沿海地區(qū)面臨的風(fēng)險(xiǎn)。生態(tài)系統(tǒng)模擬植物生長(zhǎng)模擬植物的生長(zhǎng)，包括光合作用、呼吸作用、水分和養(yǎng)分吸收等過(guò)程。動(dòng)物遷徙模擬動(dòng)物的遷徙，包括動(dòng)物的覓食、繁殖和避敵等行為。水循環(huán)模擬降水、蒸發(fā)、地表徑流和地下水流動(dòng)等過(guò)程。城市規(guī)劃應(yīng)用城市規(guī)劃DEM數(shù)據(jù)可以用來(lái)分析城市地形，幫助規(guī)劃道路、住宅、商業(yè)區(qū)等。建筑設(shè)計(jì)建筑師可以使用DEM數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)建筑物，確保建筑物的安全性和美觀性。水利工程DEM數(shù)據(jù)可以用來(lái)設(shè)計(jì)水庫(kù)、河道等水利工程，確保工程的安全性。交通規(guī)劃應(yīng)用交通流量分析DEM可以用于分析交通流量模式，幫助規(guī)劃道路網(wǎng)絡(luò)和交通信號(hào)燈。道路設(shè)計(jì)DEM可以幫助工程師設(shè)計(jì)道路的路線和坡度，確保道路安全和高效。公共交通規(guī)劃DEM可以用于優(yōu)化公共交通路線，提高效率和減少交通擁堵。軍事應(yīng)用戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知DEM數(shù)據(jù)可用于創(chuàng)建高精度地形模型，幫助軍事人員更好地了解戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。目標(biāo)定位DEM數(shù)據(jù)可用于精確確定目標(biāo)位置，提升武器打擊精度。路線規(guī)劃