《DEM數(shù)據(jù)獲取》課件

DEM數(shù)據(jù)獲取DEM基本概念數(shù)字高程模型DEM，DigitalElevationModel，是地面高程的一種數(shù)字表達(dá)形式網(wǎng)格化表示DEM將地面高程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在規(guī)則或不規(guī)則的網(wǎng)格中高度信息DEM反映了地表起伏變化，提供地形高程信息DEM數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域城市規(guī)劃與管理DEM數(shù)據(jù)可用于城市規(guī)劃、交通管理、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面。氣象與水文分析DEM數(shù)據(jù)可用于降雨量分析、洪水預(yù)測(cè)、水資源管理等方面。地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估DEM數(shù)據(jù)可用于滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)估和預(yù)警。DEM數(shù)據(jù)的獲取方法遙感衛(wèi)星影像法利用衛(wèi)星搭載的傳感器獲取地面影像數(shù)據(jù)，通過數(shù)字圖像處理技術(shù)生成DEM。地面測(cè)量法使用地面測(cè)量?jī)x器，如全站儀、GPS接收機(jī)等，獲取地面高程數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行插值生成DEM。航測(cè)影像法利用航空攝影技術(shù)獲取地面影像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)字處理生成DEM。數(shù)字高程模型融合將不同來源的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以提高DEM的精度和完整性。1.遙感衛(wèi)星影像法1影像獲取利用衛(wèi)星搭載的傳感器獲取地表信息，形成影像數(shù)據(jù)。2數(shù)據(jù)處理對(duì)影像進(jìn)行幾何校正、輻射校正和鑲嵌處理，生成可用的DEM數(shù)據(jù)。3數(shù)據(jù)融合將不同時(shí)間、不同傳感器獲取的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提高DEM數(shù)據(jù)的精度和完整性。常見的遙感影像數(shù)據(jù)類型多光譜影像多光譜影像包含多個(gè)波段，每個(gè)波段對(duì)應(yīng)不同的光譜范圍，可以用于識(shí)別地物的種類和狀況。高光譜影像高光譜影像具有更精細(xì)的光譜分辨率，包含數(shù)百個(gè)波段，可以提供地物更詳細(xì)的光譜信息。雷達(dá)影像雷達(dá)影像利用電磁波對(duì)地物進(jìn)行探測(cè)，不受天氣影響，可以全天候獲取數(shù)據(jù)。不同衛(wèi)星影像的特點(diǎn)及應(yīng)用Landsat8覆蓋范圍廣，數(shù)據(jù)免費(fèi)，可用于土地覆蓋變化監(jiān)測(cè)，資源管理等。Sentinel-2高空間分辨率，可用于農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)，城市規(guī)劃，災(zāi)害評(píng)估等。WorldView-3高光譜分辨率，可用于地質(zhì)勘探，環(huán)境監(jiān)測(cè)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等。2.地面測(cè)量法1直接測(cè)量通過實(shí)地測(cè)量獲取地面高程數(shù)據(jù),精度較高.2技術(shù)手段包括水準(zhǔn)測(cè)量、三角測(cè)量、GPS測(cè)量等.3成本較高地面測(cè)量需要大量人力物力,成本高,效率低.地面測(cè)量原理及技術(shù)直接測(cè)量利用測(cè)量?jī)x器直接獲取地面點(diǎn)的高程，例如水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量等。間接測(cè)量通過測(cè)量其他數(shù)據(jù)，間接計(jì)算出地面點(diǎn)的高程，例如GNSS測(cè)量、攝影測(cè)量等。數(shù)據(jù)處理將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，最終生成DEM數(shù)據(jù)。地面測(cè)量法的優(yōu)勢(shì)和限制高精度，直接測(cè)量，不受天氣影響。成本高，耗時(shí)長(zhǎng)，人力物力密集。適用于小范圍區(qū)域，難以覆蓋大范圍。3.航測(cè)影像法數(shù)據(jù)來源航測(cè)影像數(shù)據(jù)可以通過飛機(jī)、無人機(jī)等搭載航空攝影機(jī)或多光譜傳感器獲取。數(shù)據(jù)特點(diǎn)航測(cè)影像具有高分辨率、覆蓋范圍廣、幾何精度高等特點(diǎn)。航測(cè)影像數(shù)據(jù)獲取流程1計(jì)劃設(shè)計(jì)確定航線、飛行高度、影像比例尺等2數(shù)據(jù)采集利用航空攝影機(jī)或多光譜掃描儀獲取影像3數(shù)據(jù)處理進(jìn)行幾何校正、影像拼接、鑲嵌等處理4DEM生成通過立體匹配技術(shù)生成DEM數(shù)據(jù)航測(cè)影像的優(yōu)勢(shì)和局限性優(yōu)勢(shì)覆蓋范圍廣，獲取效率高，可以獲取大范圍地形的詳細(xì)信息。優(yōu)勢(shì)影像清晰度高，幾何精度較高，能有效地反映地形地貌特征。局限性受天氣影響較大，需要晴朗的天氣條件才能進(jìn)行拍攝。局限性成本相對(duì)較高，對(duì)于一些特殊地形和區(qū)域，難以獲取影像數(shù)據(jù)。數(shù)字高程模型融合精度提升通過融合不同數(shù)據(jù)源，可以彌補(bǔ)單一數(shù)據(jù)源的精度缺陷，提高DEM的整體精度和可靠性。信息補(bǔ)充融合不同的數(shù)據(jù)源可以提供更多關(guān)于地形地貌的信息，例如植被覆蓋、水體分布等。多源數(shù)據(jù)融合的意義提高精度彌補(bǔ)單一數(shù)據(jù)源的不足，提升DEM的精度和完整性。擴(kuò)展覆蓋范圍融合不同數(shù)據(jù)源，覆蓋更大范圍的區(qū)域，構(gòu)建更完整的DEM。增強(qiáng)數(shù)據(jù)可靠性不同數(shù)據(jù)源相互驗(yàn)證，提高DEM數(shù)據(jù)的可靠性。融合原理及處理流程數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)不同來源的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)系統(tǒng)一、精度校正等處理，確保數(shù)據(jù)一致性。數(shù)據(jù)配準(zhǔn)將不同來源的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行空間配準(zhǔn)，確保它們?cè)谕蛔鴺?biāo)系下。數(shù)據(jù)融合采用加權(quán)平均、插值等方法將不同來源的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，生成最終的DEM數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)后處理對(duì)融合后的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑、去噪等處理，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)融合方法介紹加權(quán)平均法根據(jù)不同數(shù)據(jù)源的精度和可靠性進(jìn)行加權(quán)平均，得到融合后的DEM數(shù)據(jù)?？臻g插值法利用空間插值技術(shù)，根據(jù)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)未知區(qū)域進(jìn)行插值，得到融合后的DEM數(shù)據(jù)。最小二乘法利用最小二乘法對(duì)不同數(shù)據(jù)源進(jìn)行擬合，得到融合后的DEM數(shù)據(jù)。DEM數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估DEM數(shù)據(jù)精度主要指其幾何精度和屬性精度。幾何精度是指DEM數(shù)據(jù)中地形點(diǎn)的位置精度，屬性精度是指DEM數(shù)據(jù)中地形點(diǎn)的高程精度。DEM數(shù)據(jù)的一致性是指DEM數(shù)據(jù)中不同區(qū)域之間的數(shù)據(jù)一致性，以及不同數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)一致性。DEM數(shù)據(jù)的完整性是指DEM數(shù)據(jù)覆蓋范圍的完整性，以及數(shù)據(jù)中是否包含所有必要的信息。DEM數(shù)據(jù)精度影響因素?cái)?shù)據(jù)源精度影像分辨率、GPS精度、地面控制點(diǎn)精度等都會(huì)影響DEM精度。處理方法插值方法、濾波算法、數(shù)據(jù)融合方法等都會(huì)影響DEM精度。DEM數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查方法可視化檢查通過三維可視化軟件，可以直觀地觀察DEM數(shù)據(jù)是否存在明顯錯(cuò)誤，例如地形突變、懸空點(diǎn)等。統(tǒng)計(jì)分析利用統(tǒng)計(jì)分析方法，例如均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等，可以評(píng)估DEM數(shù)據(jù)的精度和一致性。數(shù)據(jù)驗(yàn)證利用已知的地形數(shù)據(jù)或?qū)嵉販y(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，確保數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。DEM數(shù)據(jù)應(yīng)用注意事項(xiàng)數(shù)據(jù)精度DEM數(shù)據(jù)的精度直接影響著應(yīng)用結(jié)果的可靠性，因此在應(yīng)用前應(yīng)仔細(xì)評(píng)估數(shù)據(jù)精度。數(shù)據(jù)范圍確保所用DEM數(shù)據(jù)范圍與應(yīng)用范圍一致，避免數(shù)據(jù)外推或插值帶來的誤差。數(shù)據(jù)更新DEM數(shù)據(jù)可能會(huì)隨著時(shí)間推移而發(fā)生變化，因此應(yīng)及時(shí)更新數(shù)據(jù)以確保應(yīng)用的準(zhǔn)確性。DEM數(shù)據(jù)處理常見問題數(shù)據(jù)缺失DEM數(shù)據(jù)可能存在數(shù)據(jù)缺失，需要進(jìn)行插值或補(bǔ)全。噪聲和誤差DEM數(shù)據(jù)可能存在噪聲和誤差，需要進(jìn)行濾波或平滑處理。坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換不同來源的DEM數(shù)據(jù)可能使用不同的坐標(biāo)系，需要進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。DEM數(shù)據(jù)預(yù)處理流程1數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換將不同格式的DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式，方便后續(xù)處理。2數(shù)據(jù)拼接將多個(gè)DEM數(shù)據(jù)拼接成一個(gè)完整的DEM數(shù)據(jù)，形成完整的區(qū)域地形數(shù)據(jù)。3數(shù)據(jù)裁剪根據(jù)研究區(qū)域的需求，裁剪出感興趣的區(qū)域。4數(shù)據(jù)重采樣將不同分辨率的DEM數(shù)據(jù)重新采樣到同一分辨率，確保數(shù)據(jù)一致性。5數(shù)據(jù)平滑去除DEM數(shù)據(jù)中的噪聲和突變點(diǎn)，使數(shù)據(jù)更加平滑。6數(shù)據(jù)校正對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正，消除系統(tǒng)誤差，提高數(shù)據(jù)精度。DEM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理統(tǒng)一坐標(biāo)系確保所有DEM數(shù)據(jù)都使用同一個(gè)坐標(biāo)系，以確保數(shù)據(jù)的空間一致性。統(tǒng)一格網(wǎng)將不同來源的DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格網(wǎng)分辨率和范圍，方便數(shù)據(jù)融合和分析。數(shù)據(jù)精度調(diào)整對(duì)不同精度DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行插值或重采樣，以達(dá)到一致的精度水平。DEM數(shù)據(jù)在GIS中的應(yīng)用地形分析DEM數(shù)據(jù)可以用于計(jì)算坡度、坡向、曲率等地形參數(shù)，為地形分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。水文分析DEM數(shù)據(jù)可以用于生成水系網(wǎng)絡(luò)、流域面積、匯流時(shí)間等水文信息，為水文模擬和水資源管理提供支持。景觀分析DEM數(shù)據(jù)可以用于分析地形對(duì)植被、土壤、生物多樣性的影響，為景觀生態(tài)學(xué)研究提供數(shù)據(jù)。在水文分析中的應(yīng)用1水文模型DEM數(shù)據(jù)可用于構(gòu)建水文模型，模擬水流路徑、流量、水位變化等。2洪水模擬DEM數(shù)據(jù)可用于模擬洪水淹沒區(qū)域，評(píng)估洪水風(fēng)險(xiǎn)，制定防洪措施。3水資源管理DEM數(shù)據(jù)可用于分析水資源分布、水資源利用效率，制定水資源管理策略。在地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估中的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別DEM數(shù)據(jù)可用于識(shí)別潛在的滑坡、泥石流和山體崩塌區(qū)域。災(zāi)害模擬DEM數(shù)據(jù)可用于模擬災(zāi)害發(fā)生時(shí)的影響，例如洪水淹沒范圍和泥石流路徑。災(zāi)后評(píng)估DEM數(shù)據(jù)可用于評(píng)估災(zāi)害造成的損失，例如房屋破壞程度和基礎(chǔ)設(shè)施損毀情況。在城市規(guī)劃中的應(yīng)用道路規(guī)劃DEM數(shù)據(jù)可用于道路規(guī)劃，評(píng)估地形特征，優(yōu)化路線設(shè)計(jì)。城市景觀設(shè)計(jì)DEM數(shù)據(jù)可用于分析地形變化，創(chuàng)建更符合地形特征的景觀設(shè)計(jì)。城市綠地規(guī)劃DEM數(shù)據(jù)可用于評(píng)估坡度和排水系統(tǒng)，