第9章 数字地形模

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数字地形模型(DTM) 第九章 数字地形模型(DTM) 与地形分析DEM和DTM用于描述地面起伏， DEM和DTM用于描述地面起伏，提取各种地 用于描述地面起伏 形参数，如坡度、坡向、粗糙度等， 形参数，如坡度、坡向、粗糙度等，并进行通 视分析、流域结构生成等应用分析。 视分析、流域结构生成等应用分析。有多种表 达方法，如网格、等高线、三角网等， 达方法，如网格、等高线、三角网等，本章还 介绍这些方法间的转换算法。 介绍这些方法间的转换算法。

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第一节 概述DTM和 一、 DTM和DEM 从数学角度看， 从数学角度看，地面模型是 的地表某种属性Z 高程、温度、 的地表某种属性Z(高程、温度、 环境指数等)关于平面坐标(X,Y) 环境指数等)关于平面坐标(X,Y) 的连续函数，表示为Z 的连续函数，表示为Z = f(X,Y) 。 当这种属性等于高程时， 当这种属性等于高程时，即为高 程模型,表示为h 程模型,表示为h = f(X,Y) 。 数字地面模型(DTM-数字地面模型(DTM-Model) Digital Terain Model)是地面 模型的有限离散表示。 模型的有限离散表示。数字高程 DEM 表示方法 模型(DEM---Digital 模型(DEM--Digital Elevation Model) Model)是高程模型的有限离散表 示。 DEM是地形表面形态的数字表 DEM是地形表面形态的数字表 具有高程、坡度、 达，具有高程、坡度、坡向等地 表形态属性。DTM中地形属性为高 表形态属性。DTM中地形属性为高 程时称为DEM DEM。 程时称为DEM。 DEM是建立DTM的基础数据 是建立DTM的基础数据， DEM是建立DTM的基础数据， 其它地形要素可由DEM DEM直接或间接 其它地形要素可由DEM直接或间接 导出，称为“派生数据” 导出，称为“派生数据”。 DEM的表示法 二、DEM的表示法 地表高程变化可用多种方法 表达，用表面或点、 表达，用表面或点、线、影像都 可表示DEM,如图9-1。 可表示DEM,如图9 DEM傅立叶级数 整体 数学方法 局部 不规则数学分块 密度一致 规则 密度不一致 三角网 点数据 不规则 典型特征 图形法 水平线 线数据 垂直线 典型线 山脊线 谷底线 海岸线 坡度变换线 邻近网 山峰、洼坑 隘口、边界 高次多项式 规则数学分块

DEM的表示方法 图9-1:DEM的表示方法

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DEM的主要表示模型 第二节 DEM的主要表示模型(一)规则格网模型 规则网格通常指正方形格 网，它将区域切分为规则的正 方形格网单元， DEM每个单元 方形格网单元， DEM每个单元 对应一个高程值， 对应一个高程值，数学表示为 矩阵，实现为二维数组， 矩阵，实现为二维数组，如图 9-2 。 两种不同解释：第一， 两种不同解释：第一，单 元数值是其中所有点的高程， 元数值是其中所有点的高程，

即单元对应的地面的高度相同， 即单元对应的地面的高度相同， 这种模型不连续。第二， 这种模型不连续。第二，单元 的数值是网格中心点的高程， 的数值是网格中心点的高程， 非单元中心的高程值使用周围 个中心点的高程， 4个中心点的高程，用距离加 权平均方法计算， 权平均方法计算，也可用样条 函数和克里金插值方法。 函数和克里金插值方法。 图9-2:格网DEM 格网DEM

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DEM的主要表示模型 第二节 DEM的主要表示模型(二)等高线模型 用一系列等高线集合和它们的高程值一起构 成地面高程模型。如图9-3。 成地面高程模型。如图9 等高线被存成一个有序的坐标点对序列， 等高线被存成一个有序的坐标点对序列，可 认为是一条带有高程值属性的简单多边形。 认为是一条带有高程值属性的简单多边形。它只 表达了区域的部分高程值， 表达了区域的部分高程值，需要一种插值方法计 算其它点的高程。 算其它点的高程。 等高线用二维链表来存储。 等高线用二维链表来存储。用图来表示等高 线的拓扑关系，将等高线间的区域表示成图的节 线的拓扑关系， 用边表示等高线本身。 点，用边表示等高线本身。此法满足等高线闭合 或与边界闭合、等高线互不相交两条拓扑约束。 或与边界闭合、等高线互不相交两条拓扑约束。 这类图可改造成一种无圈的自由树。 这类图可改造成一种无圈的自由树。图9-4为等 高线图和它相应的自由树。 高线图和它相应的自由树。B C F A D G E

图9-3:等高线

H

图9-4:等高线和相应的自由树

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DEM的主要表示模型 第二节 DEM的主要表示模型(三)不规则三角网(TIN)模型 不规则三角网(TIN) 规则格网DEM的缺陷： DEM的缺陷 规则格网DEM的缺陷： 平坦地形，存在大量数据冗余； 1、平坦地形，存在大量数据冗余； 不改变格网大小的情况下， 2、不改变格网大小的情况下，难以表达复杂地形的突变 现象； 现象； 在某些计算，如通视问题，过分强调网格的轴方向。 3、在某些计算，如通视问题，过分强调网格的轴方向。 不规则三角网( TIN) 不规则三角网(Triangulated Irregular Network, TIN) 是另一种表示数字高程模型的方法，TIN根据区域有限个点集 是另一种表示数字高程模型的方法，TIN根据区域有限个点集 将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意 …… 此处隐藏：10178字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……