GIS第六章数字地面模型分析

Kp fk (up , vp )(k 1, 2, 3 , m;p=1,2, n)
地理信息系统
数字地 形分析
6.1 概述
2、DEM（Digital Elevation Model） DEM即是数字高程模型。当数字地形模型中地 形属性为高程时称其为数字高程模型。
Vi ( X i ,Yi , Zi )(i 1,2,3,, n)
➢ TIN与真实地形表面可能存在一定差距；
➢ 在进行大规模大区域的规范化管理以及与 UGIS空间数据或遥感影像数据进行联合分析时 存在一些困难。
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数字地 形分析
§6.3 不规则三角网TIN的建立
4、三角剖分准则
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数字地 形分析
6.1 概述
3、DEM与DTM之间的关系
DEM是DTM的特例。它是DTM的基础数据，其它 的地形要素可由DEM直接或间接导出，因此DTM 又称为DEM的派生数据。显然，DEM的质量好坏 直接决定着DTM的精确性。
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数字地 形分析
6.1 概述
6.1.2 DEM的表示方法 整体
➢ 模型精度高——TIN采样点能够有效地分布在各种地性线 上，从而有效逼近真实地形表面。
➢ 有利于地形分析——可以直接在TIN上进行坡度、坡向、 光照强度等计算。
➢ 三维显示——可以直接以三维方式显示，计算较简单。
➢ 可以派生其它类型的地面模型。
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数字地 形分析
不规则三角网
缺点：
➢ TIN生成的计算时间较长；
数学方法 （面）
局部
DEM表 示方法
傅里叶级数
高次多项式 规则分块
不规则分块 规则： 密度一致，密度不一致
点
不规则： 三角网，邻近网
图形法
典型特征：山峰、洼坑、隘口、边界 水平线
线
垂直线
典型线：山脊线，谷底线，海岸线
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数字地 形分析
6.2 DEM的主要表示模型
6.2.1 规则格网模型 将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网 单元对应一个数值，数学上可表示为一个矩阵， 在计算机实现上则是一个二维数组。
3 67.2 23.9 62.6 8
:
:
:
::
10 10.0 90.0 81.0 36
坐标与高程值表
No
12
23
34
45
59
63
71
8
:
:
9
37 8
38 6
No P1 P2 P3
11
2
3
21
3
4
34
5
1
:：：
：
11 6
7
8
三角形表
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数字地 形分析
3、特点
优点：
➢ 数据存储量较小——可根据地形起伏变化和地形复杂性 决定采样点的位置和采样点的密度，地形起伏小的地区只需 要较少数据。
6.2 DEM的主要表示模型
6.2.2 等高线
等高线通常被存成一个有序的坐标点对序列，可以 认为是一条带有高程属性的简单多边形或多边形弧 段。由于等高线仅表达了区域的部分高程值，往往 需要一种插值方法来计算落在等高线外的其它点的 高程。
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数字地 形分析
6.2 DEM的主要表示模型
6.2.3 不规则三角网（TIN）
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数字地 形分析
6.2 DEM的主要表示模型
对于格网内的值有两种不同的解释：
认为该格网单元的数值是其中所有点的高程值，即格 网单元对应的地面面积内高程是均一的高度，这种数字模 型是一个不连续的函数。
认为该网格单元内的数值是网格中心点的高程或该网 格单元的平均高程值。这就需要一个插值的方法来计算每 个点的高程。
➢ 三角形的顺序存储
一个记录包含：三角形的相关参数，三个顶点 的坐标，三个相邻三角形的相关参数。
➢ 用顶点和它们的邻点储存
顶点的存放方式：id码，坐标值，指向相邻顶 点的参数。
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不规则三角网
No P1 P2 P3
11
2
3
21
3
4
34
5
1
:：：
：
11 6
7
8
邻接三角形
2
4
0
3
6
1
7
2
0
：
：
：
8
0
10
No X
Y
Z
1 90.0 10.0 43.5
2 50.7 10.0 67.3
3 67.2 23.9 62.6
:
:
:
:
10 10.0 90.0 81.0
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数字地 形分析
不规则三角网
No X
Y
ZP
1 90.0 10.0 43.5 1
2 50.7 10.0 67.3 5
28 29 32 30 29 31 35 34 27 29 31 32 30 33 34 33 26 27 30 35 33 31 32 30 24 25 29 32 38 30 32 29 24 23 26 30 35 32 31 30 23 22 27 30 33 31 29 28 24 23 26 27 31 30 26 25 20 19 25 24 30 26 28 24
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数字二
地理信息系统
DEM格网建模
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6.2 DEM的主要表示模型
➢ 优点：
规则格网（GRID）表示法结构简单，很容易利 用计算机进行处理，特别是栅格数据结构的地理信 息系统，用它可以很容易的计算等高线、坡度坡向、 山坡阴影及自动提取流域地形等处理。
地理信息系统
张菊清 长安大学地测学院
第六章 数字地形分析
概述 DEM的主要表示模型 DEM模型之间的相互转换 DEM的建立 DEM的分析与应用
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数字地 形分析
6.1 概述
6.1.1 DTM和DEM
1、DTM（Digital Terrian Model）
DTM即数字地面（形）模型。它是地形表面形 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。DTM是在空间数据 库中存储并管理的空间地形数据集合的统称。
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6.2 DEM的主要表示模型
➢缺点： a. 地形简单的地区存在大量冗余数据； 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。
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数字地 形分析
1、概念
不规则三角网是用相互连接的三角平面来表示 地形表面，每个三角平面表示地形面的一部分。 三角形的形状和大小取决于不规则分布的高程 数据点的位置和密度。
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数字地 形分析
6.2 DEM的主要表示模型
1 5
3
2
4
1
7
2
3
6
4
6
5
9
9
8
7
11 8
10
10
地理信息系统
数字地 形分析
数据结构