地理信息系统下的空间分析-第七章_三维数据的空间分析方法.ppt

最后，选择一定的垂直比例尺和水平比例尺，以距离起始点的距离为横坐标，以各点的高程值为纵坐标绘制剖面图。如图所示。 7.6 可视性分析 可视性分析亦称为视线图分析，由于它描述通视情况，也称为通视分析。 可视性分析实质上是地形的最优化处理问题，比如设置雷达站、电视台的发射站、道路选择、航海导航等，在军事上如布设阵地(如炮兵阵地、电子对抗阵地)、设置观察哨所、铺设通信线路等。 有时还可能对不可见区域进行分析，如低空侦察飞机在飞行时，要尽可能避免敌方雷达的捕捉，飞机显然选择雷达盲区飞行等。 因此，可视性分析对军事活动、微波通讯网和旅游娱乐点的规划开发都有重要应用价值。 可视性分析的基本内容包括： （1）两点之间的可视性(Intervisibility)分析； （2）可视域(ViewShed)分析，即分析给定观察点所覆盖的区域。 7.6.1 两点之间的可视性分析 对于基于格网DEM的通视问题，为简化问题，可以将格网点作为计算单位。 这样，点对点的通视问题就简化为DEM格网与某一地形剖面线(视线)的相交问题。如图所示。 设视点V的坐标为(x0，y0，z0)，目标点p的坐标为(xp，yp，zp)。 DEM为二维数组，则V为(m0，n0，Z[m0，n0])，P为(mp，np，Z[mp，np])。 计算过程如下： （1）生成V、P的连线到DEM的XY平面的投影点集{xk，yk，k=1，2，…，N)}，得到投影点集{xk，yk}在DEM中对应的高程数据{Z[k] }，这样形成V到P的DEM剖面曲线。 （2）因为V点和P点的高程值是已知的，根据三角学原理，内插出V、P连线上各点的高程值，计算公式如下： N为V到P投影直线上离散点的数量。 （3）比较数组H[k]与数组Z[k]中对应元素的值， 如果 ，使得Z[k] H[k]，则V与P不可见； 如果 ，使得Z[k]H[k]，则V与P可见。 7.6.2 点对线的可视性 点对线的通视，实际上判断点与线上的每一个点的可视性，可以认为是点对点的可视性的扩展。 基于格网 DEM点对线的通视算法如下： （1）设P点为一沿着DEM数据边缘顺时针移动的点，与计算点对点的通视相仿，求出视点到P点投影直线上的点集{x，y}，并求出相应的地形剖面{x，y，(x，y)}； （2）根据三角学原理，计算视点与P点连线上的高程值； （3）根据类似于点对点的可视性分析同样的方法判断点P是否可视； （4）移动P点，重复以上过程，判断目标线上的所有的点是否可视，算法结束。 7.6.3 点对区域的可视性 点对区域的可视性算法是点对点算法的扩展。 与点到线通视问题相同，P点沿目标区域的数据边缘顺时针移动，逐点检查视点至P点的直线上的点是否通视。 一个改进的算法思想是：视点到P点的视线遮挡点，最有可能是地形剖面线上高程最大的点。因此，可以将剖面线上的点按高程值进行排序，按降序依次检查排序后每个点是否通视，只要有一个点不满足通视条件，其余点不再检查。 7.6.4 可视性分析的基本用途 可视性分析最基本的用途可以分为三种： （1）可视查询 可视查询主要是指对于给定的地形环境中的目标对象(或区域)，确定从某个观察点观察，该目标对象是全部可视还是某一部分可视。 可视查询中，与某个目标点相关的可视性分析只需要确定该点是否可视即可。 对于非点状目标对象，如线状、面状对象，则需要确定某一部分可视或不可视。 因此，也可以将可视查询分为点状目标可视查询、线状目标可视查询和面状目标可视查询等。 （2）地形可视结构计算(即可视域的计算) 地形可视结构计算主要是针对环境自身而言计算对于给定的观察点，地形环境中通视的区域及不通视的区域。 地形环境中基本的可视结构就是可视域，它是构成地形模型中相对于某个观察点的所有通视的点的集合。 利用可视域计算，可以将地形表面可视的区域表示出来，从而为可视查询提供丰富的信息。 （3）水平可视计算 水平可视计算是指对于地形环境给定的边界范围，确定围绕观察点所有射线方向上距离观察点最远的可视点。 水平可视计算是地形可视结构计算的一种特殊形式，但它在一些特殊领域中有着广泛的应用，而且需要的存储空间很小。 7.6.5 与可视性分析相关的应用问题 与数字高程模型问题有关的可