第五章 DEM的可视化
DEM的分析相关操作
DEM的分析相关操作DEM（Discrete Element Method）是一种用于模拟颗粒体系行为的计算方法，被广泛应用于颗粒材料力学、颗粒体系动力学等领域。
本文将介绍DEM的分析过程以及与之相关的操作步骤。
一、DEM分析步骤：1.数据采集与处理：首先需要获取颗粒体系的几何信息和物理特性参数。
这些参数包括颗粒的直径、密度、形状等；以及颗粒体系的几何形态，如颗粒运动区域的大小、边界条件等。
这些数据可以通过实验观测获得，也可以通过模型设定。
2.颗粒模型构建：根据实际情况和需求，选择合适的颗粒模型进行建模。
颗粒模型通常包括刚体和弹性模型。
对于刚体模型，颗粒被视为一个没有内部变形的刚体；而弹性模型则可以考虑颗粒的内部弹性特性。
3.力学模型建立：建立颗粒体系的力学模型，包括颗粒之间的相互作用力、边界条件等。
常用的力学模型包括弹簧-弹簧模型、弹簧-刚杆模型等。
通过这些模型，可以计算颗粒之间的相互作用力，以及颗粒与边界的相互作用。
4. 时间步进计算：根据颗粒体系的初始状态，通过模拟方法进行时间步进计算，即在每个时间步骤中更新颗粒的位置和速度。
常用的计算方法有欧拉法和Verlet法等。
5.结果输出与分析：根据模拟结果，输出颗粒体系的运动轨迹、速度等信息。
此外，还可以对颗粒的位移、速度、应变等进行分析，以评估颗粒体系的力学性能和行为特征。
二、DEM分析相关操作：1.初始状态生成：根据实际情况或模拟需求，生成颗粒体系的初始状态。
这包括指定颗粒的位置、速度等信息。
可以通过随机生成或根据实验数据生成。
2.力学参数设置：根据模拟的目的，设置颗粒体系中颗粒和边界的力学参数，例如颗粒之间的相互作用力模型、弹簧常数、刚杆长度等参数。
3.边界条件设置：根据实际情况设置颗粒体系的边界条件，例如颗粒体系的尺寸、边界类型（固定、周期、自由等）等。
4.时间步长设定：根据模拟的需要，设置模拟过程中的时间步长。
时间步长通常设置为足够小，以确保模拟结果的准确性。
dem数据的主要应用及原理
DEM数据的主要应用及原理1. 什么是DEM数据DEM（Digital Elevation Model）是数字高程模型的缩写，指代地理信息系统中描述地球或其他天体表面的数字化表达方式。
DEM数据常用于地形分析、地貌模拟、山脉建模等应用。
DEM数据以栅格形式表示，每个栅格单元都有一个高度值，表示该点的地面高度或海底深度。
2. DEM数据的主要应用2.1 地形分析DEM数据在地形分析中起到了至关重要的作用。
通过DEM数据，可以计算地表坡度、坡向、流域分析等。
这些分析结果对于土地利用规划、水文模拟、自然灾害评估等工作具有重要的参考价值。
2.2 地形模拟DEM数据能够用于地形建模和地貌模拟。
通过DEM数据，可以生成真实的三维地形模型，用于景观设计、视觉效果展示等领域。
2.3 自然资源管理DEM数据可用于自然资源管理。
通过分析DEM数据，可以确定适宜农业、林业、牧业等利用的地区，优化资源配置。
此外，DEM数据也可用于分析地下水资源分布和流向，指导水资源利用规划和管理。
2.4 地理信息系统应用DEM数据是地理信息系统中的重要数据源之一。
在地理信息系统应用中，DEM数据常用于地形分析、可视化、导航、地图制作等领域。
3. DEM数据的获取原理DEM数据的获取方法多种多样，常见的包括： - 3.1 传统测量方法传统测量方法是通过实地测量手段来获取地面海拔高度数据。
这些方法包括全站仪、测量仪器等。
• 3.2 遥感技术遥感技术是通过遥感卫星或飞机等载体，利用传感器对地球表面进行观测，并获取DEM数据。
遥感技术可以快速获取大范围的高程数据，对于地形分析和地形模拟具有重要的作用。
• 3.3 激光雷达技术激光雷达技术利用激光束对地表进行扫描和测量，获取地面高程数据。
这种技术具有高精度、高分辨率的特点，广泛应用于城市建设、交通规划、防灾减灾等领域。
• 3.4 其他方法除了上述方法，还有一些其他方法可以用于获取DEM 数据，如GPS测量、高程插值算法等。
如何使用数字高程模型进行地形分析与可视化
如何使用数字高程模型进行地形分析与可视化数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是通过对地球表面进行测量和数据处理而生成的三维地形模型。
它提供了地形地貌的详细描述，为地质学、地理学、城市规划等学科的研究和实践提供了重要且丰富的数据来源。
本文将介绍如何使用数字高程模型进行地形分析与可视化。
一、数字高程模型的获取与处理数字高程模型可以通过多种方法获取，包括激光雷达测量、航空测绘、卫星遥感等技术手段。
获取到的原始DEM数据需要进行处理和加工，以便更好地应用于地形分析和可视化。
常见的DEM处理方法包括数据插值、滤波、剖面分析等。
1.数据插值数据插值是将不连续的离散高程数据拟合成连续的地形表面。
常用的插值方法有反距离加权插值（IDW）、克里金插值等。
插值结果将提供高程数据的连续性和平滑度，为地形分析提供了基础。
2.滤波滤波是用来去除DEM数据中的噪声和异常值，以提高地形数据的准确性和可靠性。
常用的滤波方法有中值滤波、高斯滤波等。
滤波后的DEM数据更加真实和可靠，减少了误差和不确定性。
3.剖面分析剖面分析是通过选择不同的地理剖面线，提取DEM数据的高程数值，以便更好地了解地形地貌的特征和变化趋势。
剖面分析可以帮助我们理解地质构造、水文河流等地理现象，提供更深入的地形信息。
二、地形分析与可视化方法使用数字高程模型进行地形分析和可视化的方法有很多，以下将介绍几种常见的方法。
1.坡度与坡向分析坡度与坡向分析可以帮助我们了解地表的倾斜程度和朝向。
通过计算每个像元（栅格单元）的坡度和坡向数值，可以构建坡度和坡向分布图，进而分析地形地貌的起伏和走向。
这对于地质勘探、土地利用规划等方面具有重要意义。
2.流域分析与水系提取流域分析是指根据数字高程模型的数据，确定地表上的集水区和河流网络。
通过提取DEM中的河流网络，可以了解地表水文过程的分布与特征。
流域分析对于洪水预警、水资源管理等方面具有重要意义。
DEM高程数据处理教程
DEM高程数据处理教程DEM (Digital Elevation Model) 数据是用来表示地表高程信息的数值化模型，可以广泛应用于地理信息系统（GIS）、地形分析、地质勘探、水文模拟等领域。
对DEM数据进行处理可以提取有用的地学信息，如坡度、坡向、流域分析等。
下面是一个DEM高程数据处理的简单教程。
1.数据获取：2.数据格式转换：获取到的DEM数据可能是不同的格式，需要将其转换成常用的数据格式，如GeoTIFF。
可以使用GIS软件（如ArcGIS、QGIS）或地理数据处理软件（如GDAL、GRASS GIS）将DEM数据转换成所需格式。
3.数据预处理：对DEM数据进行预处理可以提高后续分析的效果。
常见的预处理操作有：-去除异常值：检测并去除DEM中的异常值（如野点、噪声点），以减少对后续分析的影响。
-填补空白值：对DEM中的空白值进行填补，常用的方法是通过邻近区域的平均值或插值法进行填补。
-投影转换：根据需要，将DEM数据由原始坐标系转换为其他坐标系，如UTM投影坐标系。
4.地形分析：通过DEM数据可以进行各种地形分析，获取地学信息。
常见的地形分析方法有：-坡度计算：根据DEM数据计算每个像元的坡度，得到坡度分布图。
可以通过计算斜率值来判断地形的陡缓程度。
-坡向计算：根据DEM数据计算每个像元的坡向，得到坡向分布图。
可以通过坡向判断地形的朝向，如南坡、北坡、东坡、西坡等。
-流域分析：根据DEM数据计算流域边界和流域内的地形特征，如流向、河流网络、汇水面积等。
可以用来分析河流的走向、流域的范围等信息。
5.可视化呈现：对处理后的DEM数据进行可视化呈现，可以更直观地展示地形信息。
可以使用GIS软件绘制等高线图、坡度图、坡向图等，或者使用地图制作软件制作地形图、地形剖面图等。
6.结果应用：对处理和可视化的DEM数据进行分析和应用。
可以用于地质勘探、水文模拟、土地规划等领域，也可以与其他地理数据进行集成分析。
基于DEM的可视化分析
基于DEM的可视化分析基于DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型）的可视化分析是地理信息系统（GIS）中常用的一种方法。
DEM是一种以离散网络的形式描述地形高程信息的数学模型，通过将地表分割成一个个网格单元，每个单元上记录了地表的高程数值。
首先，数据获取与处理是基于DEM的可视化分析的基础。
DEM数据可以通过多种途径获取，包括测量、遥感和插值方法。
一般来说，测量方法是最准确的，但成本较高，适用于小范围的地形数据获取。
遥感方法可以通过卫星或航空影像获取地形数据，适用于大范围的地形数据获取。
而插值方法是利用已有的地形数据进行插值计算，得到更密集的DEM数据。
获取到DEM数据后，还需要进行数据处理，包括数据清洗、填充空洞和滤波处理，以获得更可靠和准确的地形数据。
其次，可视化方法是基于DEM的可视化分析的核心技术。
常用的可视化方法包括等高线图、阴影图、颜色编码图和三维渲染图。
等高线图通过连接相同高程数值的点，形成等高线，直观展示地面起伏。
阴影图是通过根据地形的坡度和方向计算光照效果，产生形象逼真的地表高程图像。
颜色编码图是通过将不同高程数值映射到不同颜色上，展示地形的空间分布特征。
三维渲染图则是将DEM数据转换为三维模型，通过模型的旋转和缩放等操作，使用户能够更直观地了解地形的立体形态。
最后，基于DEM的可视化分析具有广泛的应用领域。
在地理学领域，DEM可视化分析可以用于绘制地形图、地貌分析和水资源管理等。
在城市规划和土地利用方面，DEM可视化分析可以用于评估用地适宜性、地形和土地可持续性分析等。
在环境科学领域，DEM可视化分析可以用于洪水模拟、土地侵蚀评估和自然灾害风险预测等。
此外，基于DEM的可视化分析还在军事、交通、电力等领域具有重要应用价值。
总的来说，基于DEM的可视化分析是一种重要的地理信息处理方法，通过将DEM数据转化为可视化图像，使用户能够更直观地了解地形的特征和分布。
使用测绘软件进行DEM数据处理的方法
使用测绘软件进行DEM数据处理的方法随着科技的发展和数字测绘技术的应用，地形数据的获取和处理变得更加精确和高效。
在测绘软件的帮助下，数字高程模型（DEM）的处理变得更加容易和准确。
本文将介绍使用测绘软件进行DEM数据处理的一些方法和技巧，帮助读者更好地理解和应用这些技术。
首先，导入DEM数据是开始处理的第一步。
测绘软件通常支持多种格式的DEM数据，如GeoTIFF、ASCII等。
用户可以根据实际需要选择相应的格式。
一旦数据导入成功，接下来就可以进行数据处理了。
数据处理的第一项任务是数据预处理。
这包括数据的滤波和修正，以消除因采集或传输过程中的噪音引起的误差。
常见的滤波方法包括低通滤波和中值滤波。
低通滤波可以平滑DEM表面并减少噪音，而中值滤波可用于去除异常值。
在数据预处理完成后，接下来可以进行DEM表面分析。
这一步可以帮助用户深入了解地形表面的特征和变化趋势。
常见的DEM表面分析方法包括高程剖面分析、坡度计算和坡向分析等。
这些分析可以帮助用户提取地形信息，为后续的地形分析和可视化提供基础。
另一个重要的DEM数据处理方法是洼地填充。
洼地填充可以填平DEM中的洼地，使地表更加光滑和连续。
这一步骤对于水文模拟和流动路径分析非常重要，因为它可以减少地表水的滞留并提供准确的流动路径。
在进行洼地填充时，用户可以根据输入DEM的分辨率和求解要求设置阈值和其他参数。
此外，DEM数据的可视化也是测绘软件中重要的功能之一。
将DEM数据可视化可以更直观地展示地形特征和地表变化。
常见的DEM可视化方法包括等值线图和三维地形图。
等值线图通过连接等高线来展示DEM数据的高程变化，而三维地形图则可以直观地展示地形的立体效果。
用户可以根据需要选择合适的可视化方法，并调整显示参数以达到最佳效果。
最后，利用测绘软件进行DEM数据处理还可以进行地形分析和模拟。
地形分析可以帮助用户深入研究和理解地表的特征和变化趋势。
在地形分析的基础上，用户还可以进行水文模拟和土壤侵蚀模拟等模拟研究。
DEM可视化
DEM可视化
数字地⾯模型DEM可视化专业实训实习报告
实训实习内容：
DEM可视化
1. DEM地形渲染
1.1 DEM⾼程分层设⾊
右击“Properties”----选择“符号系统”---设置“⾊带”
1.2DEM地形晕渲
1.打开“dem-grid”;
2.打开⼯具箱----选择空间分析⼯具---表⾯---⼭体阴影。
1.3 DEM地形组合晕渲
右击“属性”---“显⽰Display”----“透明度Transparency”设置为50%-----确定
2. DEM 3D可视化
2.1 DEM地形明暗等⾼线可视化
(1)由DEM数据⽣成等⾼线
将“dem-grid”—等⾼线，间距20m;
(2) 由DEM数据⽣成坡向数据
将“dem-grid”---“Aspect”;
(3) 将“坡向数据”重分类
在重分类⼯具对话框中将坡向为0-45,225-360的栅格数据重分类为第⼀类，45-225的部分重分类为第⼆类
(4) 将“重分类图”转化成⽮量数据；
(5) 将“重分类后的坡向⽮量数据”与“等⾼线数据”进⾏“叠加中的相交处理Intersect”
(6) 将叠加后数据，右击“属性”利⽤“唯⼀值”显⽰⽅式显⽰。
2.2DEM 3D可视化
在ArcScene中打开数据，右击属性—基本⾼度—在⾃定义表⾯上浮动。
从⽽设置基本⾼度
3.可视性分析
可视分析包括视线分析和可视区域分析。
视线分析是分析观测点和⽬标点连线上哪些部分是可见的，哪些部分是不可见的。
可见部分通常⽤绿⾊表⽰，不可见部分通常⽤红⾊显⽰。
3. 1 ⼀维可视性分析
⾃我评价:。
第5章DEM的可视化
基于遥感影像 基于纹理影像 三种方法的实现过程相似，由于纹理来源不同，其纹理 匹配和几何变换过程不同。
5.2地形一维可视化表达
地形一维可视化表达的基本形式是地形剖面。地形剖面 刻画沿一条直线或曲线在垂直方向上的地形起伏情况。是 工程中常用的一种地形起伏表达形式，特别是现状工程如 公路、铁路、渠道等。 制作过程： （1）在等高线图上画一条线； （2）标记等高线与剖面线的交叉点，并记录其高程； （3）以高程为纵轴，距离为横轴，做图。
科学计算可视化的核心是将三维数据转换为图像 ，实现三维数据场的可视化，它涉及到标量、矢 量的可视化、流场的可视化、数值模拟及计算的 交互控制、海量数据的存储、处理及传输、图形 及图像处理的向量及并行算法等。 科学计算可视化的应用：医学医疗、地震勘探、 气象预报、分子结构、流体力学、有限元分析、 天体物理、海洋观察、地理信息、洪水预报、环 境保护等社会经济与自然的各个方面，并发挥着 重要的作用。
5.1.2地形可视化 地形可视化主要研究基于DEM的地形显示、简化、仿真等内 容，是计算机图形学的一个分支，属于科学计算可视化的 范畴。其发展过程如下图。
5.1.2地形可视化 传统的表达方式：等高线地形图、剖面线、沙盘等---直观 性差、制作费时。 近代地形表达：以三维地形模拟和表达为基本特征，伴随 着计算机技术的发展而发展 — 经历了三维地形图、实体型 （模拟灰度图）三维地形图、高度真实感三维地形图三个 阶段。
可视化研究的意义：
目前大量的数据没有被有效的利用，原因之一就是这些数据 以其他的形式（如比特）存放，这就需要可视化的手段和知 识得到普及。 实现人与人和人与机之间的图象通讯，而不是目前的文字或 数字通讯，从而使人们观察到传统方法难以观察到的现象和 规律。 可视化技术可以使人类不仅被动地得到计算结果，而且知道 在计算过程中发生了什么现象，并可通过改变参数，观察其 影响，对计算过程实现引导和控制。
如何使用数字高程模型进行地形分析与可视化
如何使用数字高程模型进行地形分析与可视化数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是一种以数字格式表示地表或地球表面高程的模型。
DEMs广泛应用于地形分析与可视化领域，为研究人员和决策者提供了有关地形特征和地表变化的重要信息。
本文将探讨如何使用数字高程模型进行地形分析与可视化，以及相关的应用领域和工具。
一、数字高程模型简介数字高程模型是根据地形测量数据和遥感数据创建的数字化地表模型。
它以矩阵形式存储高程数据，每个单元格代表一个特定地点的高程值。
DEM的制作可以通过多种技术手段实现，如激光雷达测量、航空摄影测量和卫星测量等。
数字高程模型是地形分析与可视化的基础数据，可以用于生成三维地形模型、计算坡度和坡向、提取水流网络和流域边界等。
此外，DEM还可结合其他数据，如遥感影像和地质地球化学数据，实现更精确的地表分析和模拟。
二、地形分析地形分析是通过数字高程模型对地形特征进行定量描述和解释的过程。
它可以帮助人们了解地形的变化、揭示地质构造和地貌形成机制，并为环境保护、城市规划和资源管理等领域提供科学依据。
以下是常见的地形分析方法：1. 坡度和坡向坡度是指地表在水平方向上的倾斜程度，通过计算相邻格点之间的高程差得到。
坡度的大小可以反映地表的陡缓情况，对于土地利用、水文模拟等有重要影响。
坡向是指地表在水平方向上的朝向，可以用于制作景观图和风向分析。
2. 流域分析流域是在地貌上具有一定独立性的地理单元，它由一系列相互联系的水流组成。
通过分析数字高程模型，可以提取出流域的边界、水流路径和集水区的范围。
这对于水资源管理、洪水预测和水文模型的建立非常重要。
3. 剖面分析剖面分析是通过选择两个地点在数字高程模型上绘制高程剖面图，以了解地表的起伏和变化情况。
这对于道路设计、地震研究和地形变形监测具有重要意义。
三、地形可视化地形可视化是将数字高程模型中的高程数据转化为可视化效果的过程。
通过地形可视化，人们可以更直观地观察地形特征和地貌变化。
DEM的三维可视化技术及应用
光照
一般三维引擎光照模型将光归纳为两类：环境光和直射光。 环境光，和自然界中的一样，没有实际的方向和光源，只有颜 色和光强 。它给各处提供一个较低级别的光强 。 直射光是场景中的光源产生的光，它总是具有颜色和强度，并 沿特定的方向传播。 直射光类型：点光源、聚光灯和平行光 。
材质
材质表现了物体表面对灯光的反射属性。在D3D和 OpenGL中材质还有一个自发光属性－Emissive ，它用 来描述物体自身发出的光的颜色和透明度的。
地形可视化
传统的地学分析图形中，三维地形立体图通常 是用一组经投影变换的剖面线或网线构造的，图形 简单，内容单一，缺乏实体感，实用价值受到限制。 而三维地形模型的动态显示是区域地形等多种要素 三维景观的综合体现，具有信息丰富、层次分明、 真实感强的特点。 我们可通过获取地形等高线及地表属性多边形 等信息，采用适当的内插拟合方法，生成真实描述 实际地表特征的数字高程模型，并用栅格化技术建 立相应的描述区域地表类型的属性栅格，经透视投 影变换和属性叠加后，采用恰当的消隐处理和光照 模型进行显示，再现区域的三维地形形态，取得真 实、鲜明、直观的图像效果。
三维渲染图元
顶点法向量
3D中使用顶点法向量计算光源和表面间的夹角，对 多边形进行着色。
平面正方向
3D中每个面有一个垂直的法向量。该向量的方向由 定义面顶点的顺序及坐标系统是左手系还是右手系决定。 表面法向量从表面上指向正向面那一侧，如果把表面水 平放置，正向面朝上，背向面朝下，那么表面法向量为 垂直于表面从下方指向上方，这个就是平面正方向
视觉平滑
模型层次切换时，采用几何形状过渡方法形成视 觉的光滑过渡 ,即将新增点随视点的拉近从起始位置 逐渐移动到最终位置。
层次细节模型示例
第五章 DEM的可视化表达
Beijing University of Civil Engineering and Architecture
5.3 地形二维可视化表达
明暗等高线法 明暗等高线法：又称为波乌林法，由波乌林于1895年提 出，基本理论为： 根据斜坡所对的光线方向确定等高线的明暗程度 （阴坡面和阳坡面）； 将受光部分的等高线饰为白色，背光部分的等高 线饰为黑色； 地图的底色为灰色。 这种等高线地图利用受光面和背光面的白黑明暗对比， 产生阶梯状的三维视觉效果
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Beijing University of Civil Engineering and Architecture
5.3 地形二维可视化表达
等高线法 格网DEM和TIN提取等高线基本步骤： ① 内插等高点：线性内插－在所有格网边或三
角形边内插判断出所有的等值点（指定等高线的 高程）。
② 追踪等高线：也称为等值点追踪：是指按一
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5.3 地形二维可视化表达
明暗等高线法
明暗等高线的两个关键问题： ① 利用明暗等高线法表示地貌，坡向是决定明暗变化的唯一因素； ② 明暗等高线地图以灰色为底色,以黑、白二色为等高线的着色。
四、地形三维可视化表达
五、地形三维景观模型
六、 地形场景漫游与动画
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5.1概述
地形可视化概念 地形可视化主要研究基于DEM的地形显示、简化、仿真 等内容，是计算机图形学的一个分支，属于科学计算可视 化的范畴。
DEM 数据的可视化
! #$% 三维可视化的实现
目前， #$% 可视化方法分为三类： （’）以摄影测量立体像对为数据源， 采用人眼 把基于 #$% 的纹理 立体成像原理生成立体。 （!） 以 #$% 规则 向成像面投影形成三维实景图。 （)） 网格数据为基础，用曲面拟合的方法建立地形模 型， 通过光照、 消隐等处理生成逼真的立体图形， 其 过程如图 ’ 所示。
567829 技术使得三维可视化更容易实现了3)4
三维可视化模型有助于 用 户 对 空 间 数 据 相 互 关系的直观理解， 不过， 只把三维可视化模型作为 信息表示的一种输出媒体是远远不够的。 对于各种 各样的 21. 用户来说，往往需要直接将其作为可 交互查询的媒体，即 21. 中的三维模型不仅能可 视化， 还能交互操作。
$%& ’()*+,-+.(/0 /1 !"# 2+.+
!" # $%&’( !) *+,- +.%/&’$0") *+,-1 2(%/&/(%!) 34" 5’0%&’.%/# $!% +789:;< =7>>?9? 7@ 2AB?8A? <8C ,89B8??DB89E F;G:7; #%%&&&E =:B8<H "$ .<8IB89 59DBA;>J;D<> /8BK?DLBJME .<8IB89 "!&&%’E =:B8<H #$ =:?89C; =7>>?9? 7@ 2AB?8A? <8C ,89B8??DB89E =:?89C; (!&&)*E =:B8<） 34).5+6.7 +,- C?LADBN?L J:? J?DD<B8 A78LJD;AJB78 ?@@?AJBK?>M$ -7D?7K?DE KBL;<>BG<JB78 J?A:87>79M BL < O7P?D@;> J77> 7@ ?QOD?LLB89 <8C <8<>MGB89 A7RO>?Q C<J<$ S:? J?A:87>79M BL ;L?C B8 +,- J7 <A:B?K? J:? 9?8?D<JB78 <8C ?R;><JB78 7@ #+ J?DD<B8E P:BA: PB>> :?>O ;L?DL <OOD?:?8CE <8C BROD7K? <8<>MJBA<> <NB>BJM J7 +,- C<J<$ （+B9BJ<> ,>?K<JB78 -7C?>） H ./012 L;D@<A?H KBL;<>BG<JB78 8&9 :/52)7 +,地理空间数据是 TU2 的血液，整个 TU2 都是 围绕空间数据的采集、 加工、 存储、 分析和表现展开 的。+,- 原始数据采集的实质是从数据源确定测 区范围内一些数字高程模型的空间位置， 确定它们 的大地平面坐标和高程。
DEM分析与可视化
一.软件平台ArcGIS或MapGIS（软件测试部分）：（1）数据处理：拓扑构建、误差校正、地图投影（2）数据管理：属性表创建、属性表关联、图形与属性数据挂接、属性表导出（3）空间分析：查询检索、叠加分析、缓冲区分析（4）数字高程模型：GRID及TIN模型创建，DEM分析（包括坡度、坡向、粗糙度、可视性、洪水淹没、流域地貌等分析）（5）数据转换：ArcGIS、MapGIS、MapInfo、AutoCAD等数据间格式转换实验四基于ArcGIS的DEM分析与可视化一、实验目的1、掌握利用ArcGIS三维分析模块进行创建表面的基本方法2、掌握地形特征信息的提取方法，能利用ArcGIS软件基于DEM对山脊线和山谷线的提取，显示粗糙度3、掌握三维场景中表面及矢量要素的立体显示其原理与方法，熟练掌握ArcGIS软件表面及矢量要素杂场景中的三维显示及其叠加显示4、熟练掌握ArcScene三维场景中要素、表面的多种可视化方法。
二、主要实验器材（软硬件、实验数据等）计算机硬件：性能较高的PC；计算机软件：ArcGIS9.3软件；实验数据：《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘或其他中三、实验内容与要求1、地形特征信息提取实验数据：dem要求：利用所给区域DEM数据，提取该区域山脊线、山谷线栅格数据层。
具体操作：1.打开arcmap，添加dem数据，点击DEM数据，打开Arctoolbox，使用Spatial Analysis tools\Surface Analysis\Aspect工具，提取DEM的坡向数据层，命名为A。
2.点击数据层A，使用Spatial Analysis tools\Surface Analysis\Slope工具，提取数据层A的坡度数据，命名为SOA1。
（地面坡向变率，是指在地表的坡向提取基础之上，进行对坡向变化率值的二次提取，亦即坡向之坡度（Slope of Aspect, SOA）。
DEM分析与可视化
3）空外接圆性质：没有任何点在三角形的外接圆内部，反
之，如果一个三角网满足此条件，那么它就是Delaunay三角网。
4）最大的最小角度性质：在由点集V所能形成的三角 网中，D-三角网中三角形的最小角度是最大的。
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由于D-三角网的性质，决定了D-三角网具有极大的应 用价值。同时，它也是二维平面三角网中唯一的、最好 的。
但由于结构的不同, Grid的许多成熟的技术并不能完全 移植到TIN中。
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从结构上讲, TIN是一典型的矢量数据结构。它主要通过节 点(地形采样点)、三角形边和三角形面之间的关系来显式或 隐式地表达地形散点的拓扑关系,因此设计一个高效的、结 构紧凑的、维护方便的TIN存储与组织结构对TIN的应用与 库的维护是至关重要的。
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二、TIN转成格网DEM
TIN转成格网DEM可以有两种方法： 将TIN看作普通的不规则数据点生成规则格网DEM按照要求的分辨率大小和 方向生成规则格网，对每一个格网搜索最近的TIN数据点，按线性或非线性 插值函数计算格网点高程。 将规则格网覆盖在TIN上，计算每个格网点落在哪个TIN三角形内（面），根 据该三角面格顶点的高程进行线性内插，得到格网点的高程。
三角形文件
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4-1 TIN的理论体系构成
一、TIN的三角化原则
与Grid结构相比, TIN能以更加灵活的方式在不同层次 和空间上表达更复杂的地形表面,当地形数据中含有特征 线如山脊线、山谷线、断裂线等时, TIN比Grid更能方便 地表示之。
第五章空间查询与空间分析
2）TIN 法
TIN表示法利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这 些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面（在连接时，尽可能地 确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等--Delaunay）。
因为TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示 地形特征点和线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。
SELECT name FROM Cities WHERE temperature is high
SELECT name FROM Cities WHERE temperature >= 33.75
这种查询方式只能适用于某个专业领域的地理信息系统，而不能作为地理信 息系统中的通用数据库查询语言。
第2节空间数据的统计分析
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,如山峰、洼坑、山脊等；
3、DEM 特点
与传统地形图比较，DEM作为地形表面的一种数字表达形式有如下特点：
1）容易以多种形式显示地形信息。地形数据经过计算机软件处理过后， 产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图。而常规地形图一经制 作完成后，比例尺不容易改变或需要人工处理。 2）精度不会损失。常规地图随着时间的推移，图纸将会变形，失掉原有 的精度。而DEM采用数字媒介，因而能保持精度不变。另外，由常规的地 图用人工的方法制作其他种类的地图，精度会受到损失，而由DEM直接输 出，精度可得到控制。 3）容易实现自动化、实时化。常规地图要增加和修改都必须重复相同的 工序，劳动强度大而且周期长，而DEM由于是数字形式的，所以增加和修 改地形信息只需将修改信息直接输入计算机，经软件处理后即可得各种 地形图。
DEM复习重点
DEM复习重点1.数字高程模型是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟或者说是地形表面形态的数字化表示。
2.数字地面模型DTM是定义在二维区域上地形特征空间分布及关联信息的一个有限n维向量系列Xi，数字高程模型DEM是DTM的一个子集，它表示地形空间分布的一个有限三维向量。
3.DEM:狭义角度是区域地表面海波高度的数字化表达。
广义角度是地理空间中地理对象表面海波的数字化表达。
4.基于规则格网的DEM和基于TIN的DEM是目前数字高程模型的两种主要结构。
5.数字高程模型的主要研究内容：1）地形数据采样2）地形建模与内插3）数据组织与管理4）地形分析与地学应用5）DEM可视化6）不确定性分析与表达6.数字高程模型的分类体系：范围（局部DEM、地区、全局）。
连续性（不连续DEM、连续、光滑）。
结构）面（规则结构：正方形格网结构、正六边形格网结构、其他格网结构）、（不规则结构：不规则三角网、四边形）线（等高线结构、断面结构）点（散点结构）。
7.数字高程模型的特点：1)精度恒定性2）表达多样性3）更新时实行4）尺度综合性8.DGM:除高程外，地形表面形态还可通过坡度。
坡向、曲率等地貌因子进行描述。
所有地貌银子的数字模型的集合形成数字地面模型DGM9.DTM:各种地物要素的数字模型，连同DEM本身，形成测绘人员心目中新一代地形图，数字定型模型DTM10.DSM：一般的，将DEM/DGM/DTM以及上述信息所形成的数字模型称为数字表面模型11.DEM(--DGM(--DSM层层包含关系DEM是最基本的数据12.数字高程模型的应用范畴：1）地学分析应用2）非地形特征应用3）产业化和社会化服务13.DEM主要用在一下几个领域：1)区域、全区气候变化研究2）水资源、野生动植物分布3）地质水文模型建立4）地理信息系统5）地形地貌分析6）土地分类、土地利用、土地覆盖变化检测等第二章DEM数据组织与管理14：目前GIS中的空间数据模型从认知角度讲有三类，即基于对象的模型、基于网络的模型、基于场的模型：从表达上讲有矢量数据模型、栅格数据模型和组合数据模型。
DEM应用
DEM的军事应用一、军事指挥系统中的数字高程模型由计算机控制的军事指挥系统,使战术决策更科学,行军布阵直观,而数字高程(地面)模型是这类系统的基本资源.在日趋完善的软件支持下,DEM 现代事领域中应用越来越广,例如火器覆盖面积之计算、制高点控制范围之估算等等都可据此进行.又如在快速定位系统中用双波束雷达来拦截炮弹,当测得弹道升弧段两个时间点上的位置时,就能反推出火炮所在位置处高程,然后在DE M上确定其平面坐标.当然事情远非如此简单这是一个反复趋近的过程.不仅如此,用磁盘( 磁带) 作为载体的 D E M 还能方便地显示在高解象度的荧光屏上,再显实地地形形态.这时呈现在指挥员面前的不再是昔日的沙盘,而是可以从不同视角观察的战地模型某军校研制的合同军队指挥员战术训练模拟系统就是利用D E M 再显战地实景,并模拟攻防对抗情景的.该系统是计算机化的军事教学、战术训练模拟系统,它为自动化指挥系统建设及合同战术理论研究提供了现代化手段.它的战术地幅地形分析子系统具有战地二维和三维显示、地形要素量算分析、随机检索、综合评估等功能。
二、战场三维可视化美军与20世纪末发动的几场战争表明:随着计算机技术和通信技术的发展,以及大量高精尖的科学技术应用于军事行动,现代作战逐渐由机械化战争转变到信息化战争,战争的胜负不仅仅取决于人员的多少!装备的数量,更重要的是作战双方对信息的掌握和应用"作为21世纪军事信息优势的具体体现,战场可视化的研究与发展己成为迫切的需要"虽然关于战场可视化的提法各有不同,但是建立全面的战场可视化系统己经成为各国军事机关共同关注的问题"在国外,关于/战场可视化0的相关技术!理论己经逐渐发展成熟,而且有战场可视化系统面世,并在实际的作战训练中得到了一定的应用"早在1995年10月,美军训练和条令司令部就发表了5TARODCP二phlet525一706,文档对战场可视化的概念进行了明确的定义,详细论述了建立战场可视化系统所必需的各种技术,并且对实现战场可视化的领导机关!组织结构及后勤保障作了明确的规定,要求在军事院校教育!日常训练及条令条例中对战场可视化有充分的体现"美军于1997年开发了基于可操作虚拟现实平台的战场可视化系统/theDrgano0,并且多次在作战演习中进行了使用"/hteDrgano0运行在一个虚拟现实环境中,系统以三维显示的方式来展现战场空间,向指挥员!参谋人员和作战人员提供一致的战役战术画面"它的功能包括地形三维可视化,用三维图符表示友军和敌军!未名的和中立的目标,以及表示其它特征的诸如障碍物或行动计划的关键点等象征图符"目标实体通过示意性模型和标准战场可视符号来表示"该系统可接受有关各实体目前状态包括方位!速度!当前损伤情况等等的电子情报反馈,系统一旦接受到这些报告,就可以马上更新作战地图上的相应模型,用户可以在立体或非立体模式下观察战场情况,并可以从任何角度漫游观察地图和目标"用户还可以讯问和操纵目标[文献291"我军关于战场可视化的研究开始也很早,但多局限于二维应用或单项研究,三维可视化相关理论及技术研究都比较少,其建立的应用系统也多为二维显示,影响比较大的当属(..联合990作战演练系统6" 战场可视化是21世纪军队在作战行动中保持信息优势的关键,是作战指挥人员将其指挥艺术与先进科学技术结合起来增大并保持对敌作战优势的一种能力"战场可视化系统则是借助计算机技术和通信技术帮助指挥员实现这种“透视战场”能力的工具"1.2战场可视化(BV)与战场可视化系统(BVS)美军关于战场可视化定义是这样的:/thepro"ess汕erebythe"onunnaderdeveloPsaelearunder一stnadingofhiseurrentstatewithrelationtotheenemyandtheenviromnent,envisionsadesiredendstate ,andthensubsequentlyvisualizesthesequeneeofaetivitythatwillmovehisforeefrom1t5currentstatet otheendstate.[文献33]0这段话里包含有对地形的分析,对敌我双方位置的判定,天气的影响以及对敌军指挥系统的了解"战场可视化不仅仅是一个智能系统,它能够利用战场中每个作战系统中的数据,并将其整合成一个整体"战场可视化实际上是一种战争艺术与先进科学技术相结合的这么一种产物,是作战指挥人员将其指挥艺术与先进科学技术结合起来增大并保持对敌作战优势的一种能力"尽管从字面来说战场可视化是一个新的概念,但是作为一种能力来说,它实际上从人类的第一次战争开始就己经存在了"纵观历史上的每个优秀的将军,他们都有一种能力,能够敏锐的把握整个战场的形势"根据平时的训练!以往的经验以及对战争的直觉,优秀的指挥官可以充分的明了地形及气象条件的影响,可以觉察到敌军如何调动其部队,并根据自己的判断来指挥部队完成作战任务"在进入21世纪的今天,技术的发展及其在军事上的应用使得各级指挥人员能够具备这种/透视0战场的能力,能够/看0到目前并没有占领的区域"再加上通过其他各种措施,如各种致命或非致命的攻击!自我伪装措施等,而大大降低敌军指挥官的这种/透视0战场的能力,就可以在战场的时间与空间上真正的加强对敌军的信息优势"这种信息优势可以使小规模的部队迅速击溃比较强大的敌人,一个单独作战的部队可以在比较广大的区域上甚至在分散的地方执行任务"战场可视化系统则是帮助指挥员实现这种/透视战场0能力的工具"战场可视化系统是将与作战相关的各种军事情况信息,借助计算机工具!计算机图形学和图像处理等技术,在数字地形的基础上,以计算机图形图像的形式直观形象地表达出来,并进行数据关系特征探索和分析来获取新的理解和认识,最终使指挥员能够以可视化的方法进行战场规划!指挥决策和指挥控制,同时可为军事指挥模拟训练提供贴近实战的训练环境"战场可视化系统包括两部分内容,包括战场环境可视化和战场态势可视化"战场环境可视化是战场态势可视化的基础,战场态势可视化是战场可视化应用目的的必然需要,是战场可视化的一个重要组成部分"战场军事态势(狭义地认为,即军事标图)的描述方式是由战场环境描述方式决定的,并随着战场环境描述方式的进步而发展〔文献6]"战场环境可视化的主要研究内容包括:地形信息可视化(包括原始地貌!水系!各种原始地物!人工工程和战斗行动对它们破坏的结果)!构成战场环境各要素的附属信息可视化!战场地形环境计算和分析结果的可视化"战场态势可视化主要是指:态势信息可视化,包括当前战场态势可视化!作战居心可视化!作战可视化,以及作战双方实力对比及态势演变过程可视化"1.3战场可视化与军事标图广义上来说战场可视化就是将作战地域内的相关信息包括敌军情况,我军情况,作战地域的地貌!地物!气象,重点地区情况和作战计划通过一定的技术手段展现在指挥人员面前"从最早的推演沙盘!纸质的军用地图以及现在的数字化地图都可以说是战场信息可视化的一种"本文研究的战场可视化是从三维可视化的角度来研究军事情况信息的表达方法,强调的是各种军事情况形成过程!结果和预定方案的可视化,并能改变时间变量反复观察这一过程!结果和方案,以帮助军事指挥人员观察!研究战场情况,进而发现取胜之道"DEM 军事应用计算机技术的迅速发展彻底改变了人们的生产、生活方式，同时也引发了军事领域的深刻变革。
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本章主要内容
地形可视化概念
地形一维可视化表达
地形二维可视化表达 地形三维可视化表达 地形三维景观模型 地形场景漫游与动画
5.1概述
5.1.1可视化 可视化（Visualization）是指运用计算机图形图像处理 技术，将复杂的科学现象、自然景观以及十分抽象的概念 图像化，以便理解现象，观察其模拟和计算的过程和结果， 发现规律和传播知识。 根据可视化技术的特点及其对象的不同，可视化可分为科 学计算可视化（Visualization in Science Computing） 与信息可视化（Visualization in Information）两种类 型。科学计算可视化是指空间数据场的可视化，而信息可 视化则是指非空间数据的可视化。
应用色彩的立体效应建立色层表，使设色具有立体感。
具体选色应适当考虑地理景观色及人们的习惯，如蓝 色表示海底地势、绿色表示平原、白色表示雪山和冰川 等。 分层设色法常与等高线、晕渲等配合使用。
（2）基于高程数据的灰度影像（半色调符号表示法）： 当地形以DEM表达时，可以对不同的高程数据赋予不同 的灰度，从而通过不同的色调差异实现二维平面上的三维 地形表达。 该方法的关键是将高程数据转换为灰度域（0-255）中 的灰度值（线性内插或非线性内插——取决于地形变化情 况）。 该方法实现简单，但显示层次固定（最大256个），如 果研究区域的高度范围较大，显示的细节层次就越少。
DEM灰度表达高程
5.3.4地形晕渲法：又称为地貌晕渲法或阴影法，通过模 拟太阳光对地面照射所产生的明暗程度，并用灰度色调 或彩色输出，得到随光度近似连续变化的色调，达到地 形的明暗对比，使地貌的分布、起伏和形态显示具有一 定的立体感，直观地表达地面起伏变化。
利用DEM实现地貌晕渲的基本原理： 确定光源方向 计算DEM单元的坡度、坡向 将坡向与光源方向比较，面向光源的斜坡得到浅色调 灰度值，背光的斜坡得到深灰度值，二者之间的灰度 值进一步按坡度确定。
可视化研究的意义：
目前大量的数据没有被有效的利用，原因之一就是这些数据 以其他的形式（如比特）存放，这就需要可视化的手段和知 识得到普及。 实现人与人和人与机之间的图象通讯，而不是目前的文字或 数字通讯，从而使人们观察到传统方法难以观察到的现象和 规律。 可视化技术可以使人类不仅被动地得到计算结果，而且知道 在计算过程中发生了什么现象，并可通过改变参数，观察其 影响，对计算过程实现引导和控制。
平行投影：如果把中心投影法的投射中心移至无穷远处， 则各投射线成为相互平行的直线，这种投影法称为平行投 影法。又可分为斜投影法和正投影法。 平行投影法特点： 投影大小与物体和投影面之间的距离无关。 度量性较好。 注：工程图样大多数采用正投影法（简单，角度唯一）。
透视投影：是用中心投影法将形体投射到投影面上，从 而获得的一种较为接近视觉效果的单面投影图。
制作过程： （1）内插等高点：线性内插-在所有格网边或三角形边内插 判断出所有的等值点（指定等高线的高程）。 （2）追踪等高线：也称为等值点追踪：是指按一定的法则 将同一条等高线上的离散的等高线点连接起来。内插出来的 点是无序的，追踪的目的是把同一条等高线上的相邻的点连 接起来，形成一条完整的等高线。 （3）注记等高线：一般在计Байду номын сангаас线上进行，在该条等值线上 寻找一个比较平缓的地区作为注记位置。 （4）光滑等高线并输出：常用的光滑函数有张力样条、分 段三次多项式、斜轴抛物线、分段圆弧等，具体选择哪种光 滑方法要根据制图要求、等值点疏密程度和计算机的存储能 力来确定。
（2）地形可视化从数据源角度可分为： 基于等高线DEM、格网DEM和不规则三角网DEM。不同类型 可分别实现上述的一维、二维、三维可视化内容，但各自 的应用范围和实现方式不同。 TIN能较好地反映地形结构线等地形基本特征，但数据结 构复杂，适用于小区域地形可视化和地形特征计算。 格网DEM数据结构简单、易于与遥感影像集成，适用于大 区域宏观地形特征。
明暗等高线制作的两个关键问题： （1）利用明暗等高线法表示地貌，坡向是决定明暗变化的唯 一因素。
由于坡向的变化，使地面产生亮暗的反差，进而形成了立体感，明暗等 高线地图中根据坡向仅划分阳坡面与阴坡面，不受侧面的影响。
同时，明暗等高线法表示地貌时用色不涉及坡度变化的影响。但在实际 绘图中，由于地表坡度陡缓的变化使得相同面积区域内等高线密集程度发 生变化，从而形成了在阳坡面地面越陡白色等高线越集中，在阴坡面地面 越陡黑色等高线越集中的表现结果。由此造成阳坡面上随坡度变陡而渐趋 明亮，阴坡面上随坡度变陡而渐趋阴暗的视觉效果，使得整体效果增强。
透视投影法特点： 它具有距离感、相同大小的形体呈现出有规律的变化等 一系列的透视特性，能逼真地反映形体的空间形象。 也称为透视图。在建筑设计过程中，透视图常用来表达 设计对象的外貌，帮助设计构思，研究和比较建筑物的空 间造型和立面处理，是建筑设计中重要的辅助图样。 透视投影符合人们心理习惯，即离视点近的物体大，离 视点远的物体小。它的视景体类似于一个顶部和底部都被 切除掉的棱椎，也就是棱台。这个投影通常用于动画、视 觉仿真以及其它许多具有真实性反映的方面
（5）纹理角度分为 基于分形（ 分形几何学是一门以非规则几何形态为研究对象的
几何学。海岸线作为曲线，其特征是极不规则、极不光滑的，呈 现极其蜿蜒复杂的变化。我们不能从形状和结构上区分这部分海 岸与那部分海岸有什么本质的不同，这种几乎同样程度的不规则 性和复杂性，说明海岸线在形貌上是自相似的，也就是局部形态 和整体态的相似。）
5.1.2地形可视化 地形可视化主要研究基于DEM的地形显示、简化、仿真等内 容，是计算机图形学的一个分支，属于科学计算可视化的 范畴。其发展过程如下图。
5.1.2地形可视化 传统的表达方式：等高线地形图、剖面线、沙盘等---直观 性差、制作费时。 近代地形表达：以三维地形模拟和表达为基本特征，伴随 着计算机技术的发展而发展—经历了三维地形图、实体型 （模拟灰度图）三维地形图、高度真实感三维地形图三个 阶段。
（1）地形可视化表达的维数划分
地形可视化从维度上来讲，可分为三类，即一维可视化、二维可视化 和三维可视化。 一维可视化一般是指地形断面（纵断面，横断面），即通过图示的方 式反映地形在给定方向上的起伏状况。 二维可视化将三维地形表面投影到二维平面，并用约定的符号进行表 达，根据所采用的方式，二维可视化又有写景法、等高线法、分层设 色法、明暗等高线、半色调符号表达等等。 三维可视化试图通过计算机模拟的手段来恢复真实地形，包括线框透 视、地貌晕渲、地形逼真显示、多分辨率地形模型等等。
栅格DEM的三角形分割
（2）透视投影变换： 投影变换（projection transformation）是将一种地图 投影点的坐标变换为另一种地图投影点的坐标的过程。建 立地面点（DEM结点）与三维图像点之间的透视关系，由视 点、视角、三维图像大小等参数确定——即将DEM从其坐标 系变换到屏幕坐标系。 把三维物体变换为二维图形的过程称为投影变换。其基 本原理包括两个方面：即投影变换和消隐处理。 根据投影中心与投影平面之间的距离的不同，投影可以 分为平行投影和透视投影。
5.3地形二维可视化表达
地形二维可视化表达是把三维地形表面投影到屏幕上， 并用约定的方式进行表达。常用的二维表达方式有等高 线法、明暗等高线、高程分层设色等。
5.3.1等高线法：等高线是高程相等的相邻点的连线，是地 形表达最为常用的形式，能较为科学地反映地面高程、山 体、坡度、坡形、山脉走向等基本的地貌形态及其变化。
5.3.3分层设色法：地形的分层设色包含两种类型，即 基于常规的高程分带设色和基于高程数据的灰度影像 （半色调符号表示法）。 （1）基于高程的分带设色：根据等高线划分出地形的 高程带，逐层设置不同的颜色，用以表示地势起伏的 一种方法。高程带的选择主要根据用途及制图区域的 地势起伏特征。
设色基本要求： 各色层颜色既要有区别又要渐变过渡，以保证地势起 伏的连续性；
（3）技术角度分为静态可视化和交互式动态可视化 静态可视化将整个地形区域范围以二维或三维图形图像形 式显示成一幅图像。 动态可视化利用计算机动画技术，实现交互式地形浏览。
（4）地形角度分为真实地形和模拟地形
真实地形是现实世界中真实地形的再现，具有非常高的 真实度，一般是基于DEM实现的，特点是精度高，结构 复杂，图形生成速度慢。 模拟地形是当对地形的逼真度要求不高，只要满足感官 上的要求，速度快，但不能和客观地形相对应。
5.1.2地形可视化
计算机图形学发展初期：限于计算机处理速度和显示器分辨 率等，只能绘制以线划符号表示的三维地形图，一般采用透视 变换原理，按剖面方向消隐，地形表面没有经过光照模拟处理 ，虽然其地形起伏的立体感较强，但内容单调、信息贫乏、真 实感差。 20世纪60年代末以来：引用光照模型，绘制具有表面明暗灰 度连续变化的地形实体模型图，其立体效果比三维线划图好并 且具有一定的真实感，但其信息量和实用性不够。 20世纪90年代：随着计算机图形显示性能的提高，高度真实 感图形生成算法不断出现和完善，地形可视化显示进入高度真 实感立体图绘制时期。
DEM Hillshade 表达高程（简化的晕渲制作方法）
5.4地形三维可视化表达的理论基础
5.4.1地形（DEM）三维显示的基本流程： （1）DEM三角形分割（TIN不需要此步骤）：三角形是最 小的图形单元，大多数图形系统都以三角形作为运算的 基本单元。
格网细化处理：当DEM格网较大时地形模拟容易失真，进行逐层细 化，每次进行二分处理（内插——一变四），细化的终止条件是每 个DEM格网单元在计算机屏幕上的投影面积在4个像素之内。 格网三角划分：DEM的格网三角划分一般采用单对角线或双对角线 剖分法，前者分为两个三角形，后者为4个三角形，对角线交点高程 通过内插算法实现——当格网单元足够细时，不同剖分方案对可视 化效果影响不大。