数字高程模型第一章概论.ppt

数字高程模型第一章概论1、地表形态表达早期由于测量知识的缺乏，对地形表面形态的描述主要采用象形绘图方法进行，例如山体用岩石堆符号表达，山体范围用一系列的“鱼鳞”符号或类似的锥形符号。十七世纪以后，人们逐步意识到地面起伏变化对气温、植被、环境等的深刻影响，先后出现了透视写景图、晕滃法、斜视区域图、地貌写景图、地貌形态图、地貌单元图等。1.1地形的表达十八世纪，测绘技术的发展使高程数据和平面位置数据的获取成为现实，对地形的表达也由写景式的定性表达逐步过渡到以等高线为主的量化表达。在等高线地形图上，地形起伏、地物等的描述不再是象形符号、色彩或明暗的变化，而是正交地投影在水平面上，相邻高程相等的点连接而成的闭合曲线表示地形起伏特征和形态结构，线划符号表示按比例缩小的地物。与各种线划图形相比，用影像记录景观现象无疑具有更大的优点，如地形特征表达细节丰富、直观逼真、图形获取快速等，因此摄影技术一经出现就被广泛的用来记录丰富多彩、千姿百态的自然景观现象。航空摄影测量技术的出现，使得影像数据获取在周期、覆盖面、应用范围等方面大幅度提高。1.2数字地形的表达。二十世纪六十年代以后，空间技术、通讯技术等的迅速发展，在航空摄影测量、航空地质探矿、航空像片判读应用发展的基础上诞生了遥感科学技术。伴随着70年代美国地球资源卫星（LandSat）的升空，摄影测量从航空发展到航天，遥感技术获得极为广泛的应用。20世纪四十年代计算机技术的出现以及相关技术如计算机图形学、计算机辅助制图、现代数学理论等的完善和实用，使得各种数字地形的表达方式得到迅速发展。借助于地形的数字化表达，现实世界的三维特征以及可量测性能够得到充分而真实地再现。121958年麻省理工学院摄影测量实验室Miller教授对计算机和摄影测量技术的结合在计算机辅助道路设计方面进行了试验，量取了设计道路两侧大量的地形点三位空间坐标，由计算机取代人进行土方计算、方案比选等，成功地解决了道路工程计算机辅助设计问题。证明了用计算机进行地形表达的可行性、巨大应用潜力和经济效益。提出了Digitalterrainmodel—DTM，数字地面模型，随后在测绘、遥感、农林、土木工程、军事、地学分析等领域得到广泛深入地研究。地形表达从模拟时代走向数字时代！2、数字高程模型只有将模拟数据（地形图等图形数据和文字数据）转化为数字数据，参能为计算机所接受。高程用来描述地形表面的起伏形态，传统的高程模型是等高线，其数学意义是定义在二维地理空间上的连续曲面函数，当此高程模型用计算机来表达时，称为数字高程模型。计算机容量：建立完整的连续三维表面模型需要无数个点，需要无限的存储容量，因此与传统的地形测图一样连续曲面必须是离散的。计算机化的数字高程模型需要考虑三方面的因素：模型化表达：用数字表达的有限的地形高程数据在计算机中按一定的规则进行组织，这样才可以从建地形表面。2.1数字高程模型的概念数字高程模型的定义为：数字高程模型是对二维地理空间上具有连续变化特征地理现象通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟－－模型化表达和过程模拟，DigitalElevationModel，简称DEM。简单地说，空间起伏连续变化现象的数字化表示和分析工具的集合。狭义DEM：是区域地表面海拔高程的数字化表达－－地表；广义DEM：是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达----对象表面，具有更大的包容性，如海底DEM，大气等压面DEM等。数字地面模型、数字高程模型定义Miller（1958）数字地面模型是利用一个任意坐标场中大量选择的已知X、Y、Z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示。Doyle（1978）数字地面模型是描述地面诸特性空间分布的有序数值阵列，在一般情况下，所记录的地面特性为高程值，它的空间分布由x、y平面坐标系统来描述，也可通过经度和纬度进行描述海拔分布。，在新近文献中，称上述高程或海拔分布的数字地面模型为数字高程模型，以与描述其他地面特性的数字地面模型有所区别。DTM可以是每三个三维坐标值为一组的散点结构，也可是由多项式或富里叶级数确定的曲面方程。另外数字地面模型可以包含除高程外的其他地面特性，如地价、土地权属、土壤类型、岩层深度等。王之卓（1979）数字地面模型是地形表面用x,y,z坐标的数字形式的一种表达。Burrough(1986)ADigitalElevationModelisaquantitativemodelofapartoftheearth’ssurfaceindigitalform.Alsodigitalterrainmodel(DTM)Weibel(1991)AD