计算机地图制图的理论基础.ppt

2.5 数字地面模型 2.5.1 DEM概述 概述：DEM 与 DTM的区分 概述：DEM的表示方法 概述：DEM的线模式表示 概述：等高线模式 概述：DEM的点模式表示 概述：GRID模式 概述：GRID模式的缺点 概述：不规则三角网(TIN) 概述：TIN的三角剖分 概述：TIN模型的存储方式 概述：TIN模型的表现 概述：TIN小结 概述：建立DEM的目的 DEM数据来源 DEM数据采集 数字摄影测量采样点的选取 2.5.2 DEM的生成 人工格网法 三角网法 构三角网的要求 角度判断法建立TIN 确定第一个三角形 构网示意图 三角形的扩展 异则判断 立体像对法 曲面拟合法 等高线插值法 2.5.3 DEM的应用 三维景观 数码城市和虚拟现实 数码深圳 3D 建筑 DEM+DOM+DLG 交通行业：数字公路 DEM的土石方计算 坡度的计算 坡向角的计算 坡度图和坡向图的制作 等高线的绘制 剖面分析 基于DEM的可视化分析 两点是否可见的算法 又： 所以： (1,0) (0,0) (1,1) Z10 Z11 Z01 P O Q R S 规则格网法是把DEM表示成高程矩阵，此时，DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不规则离散数据点内插产生。 结构简单，计算机对矩阵的处理比较方便，高程矩阵已成为DEM最通用的形式。高程矩阵特别有利于各种应用。 Grid系统有下列缺点：1、地形简单的地区存在大量冗余数据； 2、如不改变格网大小,则无法适用于起伏程度不同的地区；3、对于某些特殊计算如视线计算时，格网的轴线方向被夸大；4、由于栅格过于粗略，不能精确表示地形的关键特征,如山峰、洼坑、山脊等； ●不规则三角网(TIN)表示法克服了高程矩阵中冗余数据的问题，而且能更加有效地用于各类以DTM为基础的计算。但其结构复杂。 TIN（Triangulated Irregular Network)表示法利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点(各三角形的顶点)连接成相互连续的三角面(在连接时，尽可能地确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等—Delaunay)。 因为TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示地形特征点和线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。 81.0 90.0 10.0 10 : : : : 62.6 23.9 67.2 3 67.3 10.0 50.7 2 43.5 10.0 90.0 1 Z Y X No ●表示方法：将区域划分为相邻的三角面网络，区域中任意点都将落在三角面顶点、线或三角形内。落在顶点上其高程与顶点相同；落在线上则由两个顶点线性插值得到；落在三角形内则由三个顶点插值得到。 ●生成方法：由不规则点、矩形格网或等高线转换而得到。 ●TIN允许在地形复杂地区收集较多的信息，而在简单的地区收集少量信息，避免数据冗余。 ●对于某些类型的运算比建立在数字等高线基础上的系统更有效，如坡度、坡向等的计算。 1）作为国家地理信息的基础数据； 2）土木工程、景观建筑与矿山工程规划与设计； 3）为军事目的而进行的三维显示； 4）景观设计与城市规划； 5）流水线分析、可视性分析； 6）交通路线的规划与大坝选址； 7）不同地表的统计分析与比较； 8）生成坡度图、坡向图、剖面图、辅助地貌分析、估计侵蚀和径流等； 9）作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以进行显示与分析； 10）与GIS联合进行空间分析； 11）虚拟现实(Virtual Reality)； 此外，从DEM还能派生以下主要产品：平面等高线图、立体等高线图、等坡度图、晕渲图、通视图、纵横断面图、三维立体透视图、三维立体彩色图等。 数据源来源： （1）航空或航天遥感图像为数据源 （2）以地形图为数据源 （3）以地面实测记录为数据源 （4）其它数据源 ●数据源决定采集方法。数据点的采集密度和采点的选择决定DEM的精度。 ●数字摄影测量：利用带自动记录装置的立体测图仪或立体坐标仪、解析测图仪及数字摄影测量系统，进行人工、半自动或全自动的量测。其原理是在摄影图的基础上利用测图仪进行测量。 ●现有地图数字化：对已有地图上的信息(如等高线)进行数字化。 ●地面测量：利用自动记录的测距经纬仪在野外实地测量。 ●空间传感器：利用GPS，结合雷达和激光测高仪采集数据。 ●沿等高线采样：主要用于山区采样。 ●规则网格采样：按规则矩形网格进行采样，可直接生成规则矩形格网的DEM数据。 ●渐进采样：根据地形使采样点合理分布，即平坦地区采样点少，地形复杂区采样点多。 ●选择采样：根据地形特征进行采