第五章 数字高程模型
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数字高程模型数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)是一种用于表示地球表面高程信息的数字模型。
它通常是基于地理空间数据采集和处理技术得到的数字地形模型,反映了地表不同位置的高程值。
数字高程模型在地理信息系统、地貌分析、水文模拟等领域具有广泛的应用价值。
数字高程模型的原理和构建方法数字高程模型是通过采集地表高程信息,构建数学模型,并进行数字化表达得到的。
构建数字高程模型的最基本方法是通过激光雷达、全球定位系统(GPS)等技术采集地面高程点,并据此构建高程表面模型。
另一种常用的方法是通过航空或卫星影像获取地表高程信息,并结合插值算法生成数字高程模型。
数字高程模型生成的过程中,需要考虑地球椭球体形状、椭球体参数、大地水准面等因素,并进行数学变换和处理以得到准确的高程数据。
常用的数字高程模型包括数字地面模型(DSM)、数字地形模型(DTM)等,它们之间的区别在于对地物表面和地表以下构造的不同描述。
数字高程模型在地理信息系统中的应用数字高程模型在地理信息系统中有广泛的应用,主要包括地形分析、三维可视化、洪水模拟、景观规划等方面。
在地形分析中,数字高程模型可以用于提取地形特征,计算坡度、坡向、流域分割线等地形参数,进而实现地貌分类、地形图绘制等功能。
三维可视化是数字高程模型应用的一个重要领域,通过将数字高程模型与空间数据结合,可以实现虚拟地形的构建和沉浸式视角的展示。
在洪水模拟和预测方面,数字高程模型可以用于模拟雨水径流路径、洪水淹没范围等,为防洪减灾提供重要的数据支持。
数字高程模型的发展趋势随着遥感技术、地理信息系统技术以及计算机处理能力的不断提升,数字高程模型的精度和分辨率也在不断提高。
未来,数字高程模型将更加精细化、高分辨率化,应用领域也将更加广泛,涉及城市规划、资源管理、环境保护等方面。
另外,数字高程模型的数据融合、多源信息整合、模型开放共享等方向也是未来发展的重点。
1、数字高程模型: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(简称DTM)的一个分支,是表示区域D上的三维向量有限序列。
2、DTM:数字地形模型是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示,或者说,DTM就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。
地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。
3、TIN:不规则三角网,通过从不规则分布的数据点生成的连续三角面来逼近地形表面。
4、测绘4D产品(即DLG数字线划图、DRG数字栅格影像、DEM、DOM数字正射影像):DLG:现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。
数字线划图既包括空间信息也包括属性信息。
DRG:数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品。
DEM:数字高程模型是以高程表达地面起伏形态的数字集合。
DOM:数字正射影像利用航空相片、遥感影像,经象元纠正,按图幅范围裁切生成的影像。
5、连续不光滑DEM:指每个数据点代表的只是连续表面上的一个采样值,而表面的一阶导数或更高阶导数不连续的情况。
6、数字地貌模型:是地貌形体及其空间组合的数字形式,是一维、二维、三维、四维空间地貌的可视描述和模拟。
7、DEM误差:DEM高程值与真实值的差异9、插值:根据不同数据集的不同方式,DEM建模可以使用一个或多个数学函数对地表进行表示。
根据若干相邻参考点的高程求出待定点上的高程值。
(内插)14、不规则镶嵌数据模型:用相互关联的不规则形状与边界的小面块集合来逼近不规则分布的地形表面15、行程编码结构:对于一幅栅格图像,常常有行或列方向上相邻的若干点具有相同的属性代码,因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容,即只在各行或列数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数,从而实现压缩16、细节层次模型:对同一个区域或区域中的局部使用具有不同细节的描述方法得到的一组模型。
数字高程模型1.DTM:以数字形式储存的地球表面上所有信息的总和,是描述地面特征和空间分布的数值的集合,是地形表面型态等多种信息的一种数字表示2.DEM: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。
特点:(1)精度的恒定性(2)表达的多样性(3)更新的是实时性(4)尺度的综合性3.DEM和DTM的关系:DEM是DTM的子集,是DTM最基本的部分;DTM中地形属性为高程是即为DEM4.一般要素:随机点、随机线特征要素(含特征信息的要素):特征点(山顶,鞍部,谷底)、特征线5. 地形图:现势性差、但物美价廉摄影测量和遥感影像数据:现势性好,大范围数据精度高、相对成本低地面测量:精度高、成本高工作量大、周期长既有DEM数据6.决定DEM数据精度的条件:原始地形采样点的分布和密度。
7.DEM的数据结构:正方形网结构(Gird),不规则三角网结构(TIN),混合结构(Gird和TIN 混合结构)8.DEM的三种表示模型:规则格网模型(GRID),等高线模型(Contour),不规则三角网模型(TIN)9.表面建模:根据采用的数据模型,使用一个或多个数学函数对地形表面进行表达和处理。
即DEM表面生成或重建。
表面建模的方法:基于点的建模,基于三角形的建模,基于格网的建模,混合方法(以上任意两种混合)10.数字表面建模的方法1.基于点的表面建模2.基于三角形的表面建模3.基于格网的表面建模4.混合表面建模11.TIN模型的优点:(1)能以不同层次的分辨率来表述地形表面。
(2)在某一特定分辨率下能用较少的空间和时间更精确地表示更复杂的表面。
(3)能更好地顾及这些特征如断裂线、构造线等,更精确合理地表达地形表面。
(4)精度高、速度快、效率高和容易处理断裂线和地物等12.在所有可能的三角网中, 狄洛尼(Delaunay)三角网最适合用于拟合地形方面,常常被用于TIN的生成。
数字高程模型(dem)的概念嘿,朋友!您知道啥是数字高程模型(DEM)不?这玩意儿啊,就像是给大地做的一张立体“身份证”!咱先来说说,这数字高程模型就像是大地的“身材档案”。
您想想看,咱们平常看到的地图,大多就是平面的,告诉您哪儿是哪儿。
可这数字高程模型不一样,它能把地面的高低起伏都给记录下来,就像您能清楚地知道一个人的身高、胖瘦、曲线一样,DEM 能让您对大地的起伏了如指掌。
它是怎么做到的呢?其实啊,就好比是无数个小精灵拿着尺子在大地上到处测量,把每一个点的高度都精确地记下来,然后再把这些点连接起来,形成一个超级详细的立体模型。
这模型有啥用呢?用处可大了去啦!比如说,搞城市规划的人,要是没有 DEM,怎么能知道哪里适合盖高楼,哪里得小心会有滑坡风险呢?再比如搞水利工程的,不知道地形的高低,怎么能规划好水的流向,保证大坝的安全呢?您说,要是建筑师在设计的时候,不参考 DEM,那不就像是闭着眼睛走路,一不小心就会摔个大跟头吗?还有那些研究自然灾害的专家们,有了 DEM,就能更好地预测洪水、泥石流的走向,提前做好防范,保护咱们的家园。
这 DEM 就像是大地的“秘密地图”,只有掌握了它,我们才能更好地了解大地的脾气,和它和谐相处。
您说是不是这个理儿?在农业方面,它也是个大功臣呢!农民伯伯可以根据 DEM 来判断哪里的土地更适合种什么庄稼,哪里容易积水,提前做好排水措施,这不就像是给庄稼找了个最舒服的“家”嘛!而且,在交通规划中,DEM 也发挥着重要作用。
修路的时候,得知道哪里要爬坡,哪里要架桥,要是没有它,那路修得歪歪扭扭,咱们坐车不就像坐过山车一样,颠得七荤八素啦?总之,数字高程模型(DEM)就是我们了解大地、利用大地的好帮手,它就像一把神奇的钥匙,打开了大地的秘密之门,让我们能够更加聪明、更加安全地在这片土地上生活和发展。
您说,这么重要的东西,咱们能不好好研究和利用吗?。
测绘技术中的数字高程模型分析方法数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)是测绘技术中一种重要的数据模型,用于描述地球表面的地形高程信息。
它通过将地面的海拔高程转化为数字化数据,为地理信息系统(Geographical Information System,简称GIS)和地图制作提供了基础数据。
本文将介绍数字高程模型的基本概念、获取方法以及其在测绘中的分析应用。
一、数字高程模型的基本概念数字高程模型是一种数值化地理模型,它以离散的高程数值来表示地表的形态特征。
在数字高程模型中,地表被分割成一系列的矩形网格或三角形网格,每个网格点上都有一个高程数值。
这些高程数值可以通过实地测量、遥感图像解译、光学测距等手段获取。
数字高程模型主要包括DEM(数字高程模型)和DTM(数字地形模型)。
DEM是最基本的数字高程模型,它以等高线、点测高、曲面拟合等方法确定地表点的高程值。
DTM是DEM的一种扩展,它不仅包括地表点的高程值,还包括障碍物(如建筑物、树木等)的高程值,能够更准确地描述地表的形态特征。
二、数字高程模型的获取方法1. 实地测量法:传统的数字高程模型获取方法是通过实地进行测高。
这种方法需要在地表上设置测量器材,通过精确的测量仪器获取地表各个点的高程值。
实地测量法的优点是测量结果准确可靠,但是需要耗费大量的人力和物力。
2. 遥感测量法:遥感测量是通过遥感卫星、航空摄影等手段获取地表高程信息的方法。
遥感测量法通过拍摄地表图像,并利用图像解析技术计算地表高程。
这种方法具有成本低、效率高的特点,可以获取大范围区域的高程数据。
三、数字高程模型的分析应用数字高程模型在测绘中的应用非常广泛,可以用于地形分析、地理信息系统分析、工程规划等领域。
1. 地形分析:数字高程模型可以用于地表形态的分析,如地貌分类、地形剖面分析等。
通过对数字高程模型进行等高线提取、坡度计算等操作,可以得到地表的形状信息,为地质灾害识别和地貌研究提供依据。