第4章 DEM表面建模

2 数据逐点插入法
算法的基本思路是：先在包含所有数据点的一个多边形中建立初始三角网，然后将 余下的点逐一插入，用LOP算法确保其成为Delaunay三角网。本算法的基本步骤 为： (1)定义一个包含所有数据点的初始多边形； (2)在初始多边形中建立初始三角网，然后迭代以下步骤，直至所有数据点被 处理； (3)插入一个数据点P，在三角网中找出包含P点的三角形，把P点与三角形的 三个顶点相连，生成新的三角形； (4)用LOP算法优化三角网。
4.3.2 狄洛尼三角网的定义与基本特性
（1）标准（不带约束条件）狄洛尼三角网 狄洛尼三角网由对应Voronoi多边形共边的点连接而成。狄洛尼三角形由三个 相邻点连接而成，这三个相邻点对应的Voronoi多边形有一个公共的顶点，次顶点 同时也是狄洛尼三角形外接圆的圆心。 欧拉定理：
区域数+顶点数-棱数=2
常见的VIPs选择的方法有： ① 地形骨架法。即利用地形特征点、线建立地形的“骨架模型”，然后对其内插点， 到达预定的精度。 ② 地形滤波法。格网DEM可以看做一幅数字图像，可使用空间高通滤波器对其滤波， 保留“图像”中的高频信息（即为地形信息）。 ③ 层次三角网法。其基本思路为： a) 连接格网DEM边界四个点中任意对角的两个点，形成初始三角形。 b) 分别对两个初始三角形，找出包含在三角形内的格网点中与三角面距离最大的点， 并分别与包含它的三角形的三个顶点相连形成新的三角形。 c) 对每个三角形，找到它所包含的格网点中到三角面距离最大的点，内插该点在三角形 面上的高程，求出内插高程与该高程之差的绝对值。如果该值小于高差阈值，不将 该点插入到三角形中；如果大于高差阈值，将改点分别与包含它的三角形的三个顶点 连接形成新的三角形。 d) 如果插入点的点数大于预定点数，或不再有点到包含它的三角形的高差大于给定 的高差阈值，则终止整个过程。

DEM重点整理第一章概述1. 模型：指用来表现其他事物的一个对象或概念，是按比例缩减并转变到我们能够理解的形式的事物本体。

2. 数字地面模型含义的扩展：测绘学家心目中的数字地面模型是新一代的地形图，地貌和地物不再用直观的等高线和图例符号在纸上表达，而且通过储存在磁性介质中的大量密集的地面点的空间坐标和地形属性编码，以数字的形式描述。

3. 数字高程模型的概念：数字高程模型简称DEM。

它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。

4. 数字高程模型的含义：DEM是DTM中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达。

5. 数字地面模型的特点：（1）易以多种形式显示地形信息；（2）精度不会损失；（3）容易实现自动化、实时化；（4）具有多比例尺特性。

6. 数字高程模型的应用范畴：见课本10页作为国家地理信息的基础数据土木工程、景观建筑与矿山工程的规划与设计为军事目的‘军事模拟等)而进行的地表三维显示景观设计与城市规划流水线分析、可视性分析关交通路线的规划与大坝的选址不同地表的统计分析与比较生成坡度图、坡向图、剖面图，辅助地貌分析，估计侵蚀和经流等作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被搜盖数据等，以进行显示与分析为遥感、环境规划中的处理提供数据辅助影像解译、遥感分类将I}If}概念扩充到表示与地表相关的各种属性，如人口、交通、旅行时间等与GI5联合进行空间分析虚拟地理环境第二章数字高程模型的采样理论1.采样的理论背景：推而广之，采样定理同样适用于决定相邻剖面之间的采样间隔，从而得以获取由DEM所表示的地形表面的足够信息。

反之，如果地形剖面的采样间隔是Dx，那么波长小于2Dx的地形信息将完全损失。

2.数据采样策略：（1）沿等高线采样（2）规则格网采样（3）剖面法（4）渐进采样（5）选择性采样（6）混合采样3. 数字高程模型源数据的三大属性：数据的分布、数据密度、数据精度。

概述
数字高程模型是地形曲面的数字化表达，也就是说，DEM 是在计算机存储介质上科学、真实地描述、表达和模拟 地形曲面实体，因此它的建立实际上是一种地形数据的 建模过程。
DEM的建立首先要对地形曲面进行抽象、总结和提炼，形 成高度概括的地形曲面数据模型，然后在此数据模型基 础上，将观测数据按照一定的结构组织在一起，形成对 数据模型的表述，最后借助计算机实现数据管理和地形 重建。
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4.4DEM建立过程
1）邻域及邻域内点的确定——搜索圆：以当前内插点为圆心，按一 定半径建立的圆形邻域，当落在该初始区域内的采样点数量在内插模 型所要求的数量范围时，可直接进行内插计算；否则要按一定步长扩 大搜索圆半径，反之缩小搜索圆半径，直到满足要求为止。
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4.4DEM建立过程
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4.3 DEM内插数学模型
4.3.1整体内插 定义:就是在整个区域用一个数学函数来表达地形曲面。 整体内插函数通常是高次多项式，要求地形采样点的个数 大 于 或 等 于 多 项 式 的 系 数 数 目 （ P78 ） 。
缺陷:由于以下原因，在DEM内插中整体内插并不常用： 1）整体内插函数保凸性较差； 2）不容易得到稳定的数值解； 3）多项式系数物理意义不明确，这容易导致无意义的地 形起伏现象； 4）解算速度慢且对计算机容量要求较高； 5）不能提供内插区域的局部地形特征。
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4.1从散点到表面统计模型
4.1.1 DEM地形表面重建的地理内涵和数学机理
（1）地形的空间分布特征： 分片模拟 各向异向性 空间自相关性
（2）数学特征： 分片的曲面模型 单值性 连续而不光滑
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各向异性

数据位置：10dem\dgx\
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设置界面
硬替换中的字段值才有意义
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数据位置：10dem\dgx\replace，操作见：创建tin.exe
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2.2Tin->DEM TIN 转栅格
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然后TIN 转栅格,生成DEM,直接使用经纬坐标的无法生成 grid， Elevaton按原来的值、下面坡度、坡向，Cellsize 默认值是图形外接矩形最短边除以250，单位和地图坐标 定义，是地理坐标是度为单位，其他以米为单位，一个像 素点代表的矢量的大小（高度*宽度），Cellsize越大，粒 度越大，影像越小（行数row，col越少），数据精度越低， Cellsize可以浮点数，可以小于1的
1. 等值线(Contour) 2. 坡度(Slope) 3. 坡向(Aspect) 4. 山体阴影(hillshade) 5. 视域(Viewshed) 6. 填挖方(Cut/Fill) 9.3表面分析，可以基于Tin，也可以基于Grid，基 于tin的效果，比grid要好的多，基于grid还和 grid的分辨率有关,ArcGIS10是两个不同的工具
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1.3表面模型（GRID和TIN）的区别
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栅格是像元（或像素）的矩形阵列，每个栅格 都存储了它所覆盖的表面部分的值。一个指定像 元包含一个值，因此，表面的详细程度取决于栅 格像元的大小。 这两种模型各有优缺点，相比而言，GRID模型比较 简单、高效，TIN模型比较精确，数据量，耗内 存大。所以，一般GRID模型多用于区域性的、小 比例尺的应用，而TIN模型则更常用于精细的、 大比例尺的应用。