数字地面模型的表现形式

第七章 数字地面模型§7.1 概 述一、地形表达方式自古以来人类就对自身所处的地表环境信息感兴趣，利用各种方法测定地表形态并加以描述。

绘画是古老的方法之一，它是对绘画对象作了艺术的概括，但它没有严格的数学基础和特有的地图符号。

主要表现了对象的形态特征和色彩特征，而对对象的定量性描述有限。

另一种古老但非常有效并一直沿用到现代的精确表达地表现象的方式是地图。

地图实现了在各种二维介质平面上描述实际地形表面的三维信息。

地图实质上就是按一定数学法则，运用符号系统，概括地将地球上各种自然和社会经济现象缩小表示在平面上的图形。

地图的基本性质为公式化(数学基础)、抽象化(地图概括)和符号化(符号系统)。

地图具有形象直观性、地理方位性和几何精确性的特点。

地图按内容可分为普通地图和专题图。

普通地图又分为地形图与普通地理图两类。

在各种地图中，能准确描述地貌形态的是地形图。

在地形图上，所有的地形信息均以正射投影方式投影在水平面上，用线划或符号表示成按比例缩小的地物，对地物高度和地形起伏信息则有选择地用等高线表示。

地图编制方法有多种。

传统方法主要利用各种测量仪器在野外进行地面实地测量，自从摄影技术出现后，由于影像具有成像快速、信息丰富、直观逼真等特点，且摄影测量成图具有成本低、野外作业量少、时效性强等优点，人们又开始利用摄影像片进行地图的编绘，摄影测量也就成为重要的地形测绘方法。

摄影测量发展至今经历了三个阶段：模拟摄影测量阶段、解析摄影测量阶段和数字摄影测量阶段。

由于不同阶段的理论、技术和方法的差异，因此在不同时期具有不同形式的产品。

在模拟摄影测量以及解析摄影测量阶段，利用影像编制的最终产品只是描绘在纸上的线划地图或印在像纸上的影像图。

这些线划图和影像图虽直观，便于人工使用，但不便于管理，特别是无法被现代计算机直接利用。

随着计算机技术和图像处理技术的发展以及生产实践的要求，人们开始利用数字形式表示地表信息，以往传统产品正逐渐被数字产品所取代，其中典型产品有数字地图与数字地面模型(Digital Terrain Model ，简称DTM)。

数字地面模型DTM（Digital Terrain Model）——数字地面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，是带有空间位臵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。

数字地形模型（DTM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956）。

此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。

在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。

在遥感应用中可作为分类的辅助数据。

它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等。

在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。

对DTM的研究包括DTM的精度问题、地形分类、数据采集、DTM的粗差探测、质量控制、数据压缩、DTM应用以及不规则三角网DTM的建立与应用等。

1．概述数字地形模型（DTM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956）。

此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。

在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。

在遥感应用中可作为分类的辅助数据。

它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等。

在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。

对DTM的研究包括DTM的精度问题、地形分类、数据采集、D TM的粗差探测、质量控制、数据压缩、DTM应用以及不规则三角网DTM的建立与应用等。

1．1 DTM和DEM 从数学的角度，高程模型是高程Z关于平面坐标X，Y两个自变量的连续函数，数字高程模型（DEM）只是它的一个有限的离散表示。

§6.3 数字地面模型实例分析华东师范大学地理系在进行洋山港区及附近海域风场数值模拟研究时，为了使洋山港的风场数值模拟更好的符合实际情况，对大洋山及其附近岛屿进行了地形模拟。

大洋山、小洋山位于1220 0’-1220 9’E，300 34’ - 300 40’N。

我们选取的是1：100000地形图为基本的数据资料，以TM数据磁带为补充，进行三维数字地形模型的生成。

采用的基础软件是PC ARC/INFO 与SURFER(美国)，同时也利用了中国地质大学的MAPGIS,提高工作速度与质量,并在ER-MAPPER环境中进行了三维彩色动态显示与飞行模拟。

具体方法是：一地形数据的输入与编辑1 等高线的输入为保证数字地形模型的精度,等高线的输入是采用扫描输入法进行的。

首先将地形图上的等高线在聚脂薄膜上翻晒成阳片，然后在500dpi的精度下扫描成（0，1）二值化线化图象，将图象进行平滑滤波，除噪声之后进行边缘检测，图象细化跟踪矢量化，生成以（X，Y）坐标串表示的图形文件。

我们借用了MAPGIS软件中的自动矢量化功能，大大减少了工作量。

当然，如果没有MAPGIS软件，也可以直接采用数字化板在一些GIS软件包（如MAPINFO、ARC/INFO等）的支持下进行手扶跟踪数字化或进行屏幕数字化。

自动跟踪生成图形文件的等高线具有一定的缺省属性值，因此还必须给编辑好的等高线赋以正确的高程属性值。

地形图如图6-33所示：图6-33 大洋山地形示意图2 高程点的输入高程点和地面控制点对地表形态的描述起着十分重要的控制作用，在高程点输入中，我们采用点方式下的跟踪法进行输入。

二数据转换与数字地形模型的生成在输入地形数据之后,在这个基础上建立矩形数字高程模型。

首先建立拓扑关系,经检查无误后,在ARC/INFO环境下进行投影变换,用ARCATLAS命令将该COVERAGE转换成ATLAS图形输出文件格式YS.BNA文件（在具体进行转换时，输出的ITEM的第二项选取高程属性）。