第六章数字高程.doc

DTM（Digital Terrian Model） DTM即数字地面（形）模型。它是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。DTM是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称。 DEM（Digital Elevation Model） DEM即是数字高程模型。当数字地形模型中地形属性为高程时称其为数字高程模型。 DEM与DTM之间的关系 DEM是DTM的特例。它是DTM的基础数据，其它的地形要素可由DEM直接或间接导出，因此DTM又称为DEM的派生数据。 显然，DEM的质量好坏直接决定着DTM的精确性。 在地理信息系统中，DEM是建立DTM的基础数据，其他地形要素可以由DEM直接或者间接导出，称为“派生数据”，如坡度、坡向。 DEM表示方法 在GIS中，DEM最重要的三种表示模型是： 1.规则格网模型 2. 等高线模型 3.不规则三角网模型 规则格网模型（GRID） 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。 规则格网模型 优点： 规则格网（GRID）表示法结构简单，很容易利用计算机进行处理，特别是栅格数据结构的地理信息系统，用它可以很容易的计算等高线、坡度坡向、山坡阴影及自动提取流域地形等处理。 缺点： a. 地形简单的地区存在大量冗余数据； b. 如不改变格网大小，则无法适用于起伏程度不同的地区； c. 对于某些特殊计算如视线计算时，格网的轴线方向被夸大； d. 由于栅格过于粗略，不能精确表示地形的关键特征。 不规则三角网TIN（Triangulated Irregular Network) 优点： 数据存储量较小——可根据地形起伏变化和地形复杂性决定采样点的位置和采样点的密度，地形起伏小的地区只需要较少数据。 模型精度高——TIN采样点能够有效地分布在各种地性线上，从而有效逼近真实地形表面。 有利于地形分析——可以直接在TIN上进行坡度、坡向、光照强度等计算。 三维显示——可以直接以三维方式显示，计算较简单。 可以派生其它类型的地面模型。 缺点： TIN生成的计算时间较长； TIN与真实地形表面可能存在一定差距； 在进行大规模大区域的规范化管理以及与UGIS空间数据或遥感影像数据进行联合分析是存在一些困难。 等高线 优点： 缺点： DEM 特点 容易以多种形式显示地形信息。 精度不会损失。 容易实现自动化、实时化。 DEM的建立 1.模型论：源域 目标域 现实世界的地形 DEM模型 2.转化的目的：将复杂的客体进行简化和抽象 DEM建立的一般步骤： （1）采用合适的空间模型构造空间结构 （2）采用合适的属性域函数 （3）在空间结构中进行采样，构造空间域函数 （4）利用空间域函数进行分析 DEM数据采集方法 地面测量 现有地图数字化 空间传感器 数字摄影测量 1.沿等高线采样 2.规则格网采样 3.渐进采样 4.选择采样 5.混合采样 地形因子的自动提取 坡度计算； 坡向分析； 曲面面积计算； 地表粗糙度计算； 高程及变异分析； 谷脊特征分析； 日照强度的分析； 淹没边界的计算。 通视分析 可视性分析的基本因子 两点之间的通视性 可视域即对于给定的观测点所覆盖的区域 （1）判断两点之间的可视性的算法 比较常见的一种算法基本思路如下： ①确定过观察点和目标点所在的线段与XY平面垂直的平面S； ②求出地形模型中与S相交的所有边； ③判断相交的边是否位于观察点和目标点所在的线段之上，如果有一条边在其上，则观察点和目标点不可视。 另一种算法是所谓的“射线追踪法”。这种算法的基本思想是对于给定的观察点V和某个观察方向，从观察点V开始沿着观察方向计算地形模型中与射线相交的第一个面元，如果这个面元存在，则不再计算。显然这种方法既可用于判断两点相互间是否可视，又可以用于限定区域的水平可视计算。 （2）计算可视域的算法 1.计算可视域的算法对于规则格网DEM和基于TIN的地形模型则有所区别。基于规则格网DEM的可视域算法在GlS分析中应用较广。在规则格网DEM中，可视域经常是以离散的形式表示，即将每个格网点表示为可视或不可视，这就是所谓的“可视矩阵”。 2.计算基于规则格网DEM的可视域，一种简单的方法就是沿着视线的方向，从视点开始到目标格网点，计算与视线相交的格网单元(边或面)，判断相交的格网单元是否可视，从而确定视点与目标视点之间是否可视。 3.基于TIN地形模型的可视域计算一般通过计算地形