(整理)数字地面模型原理及应用 (自动保存的)

《数字地面模型原理及应用》课程复习大纲

第一讲 概论

1. 熟练掌握地图表达地表形态的内容和基本特点；掌握等高线地形图的特性；

A 对客观存在的特征和变化规则的一种科学的概括（综合）和抽象。

基本特性：可量测性☪数学法则；一览性☪制图综合；直观性☪内容符号。

B 等高线地形图：用来准确描述地貌形态的地图。

特点：所有的地形信息都正交地投影在水平面上；用线化和符号表示缩小后的地物；地物高度和地形起伏信息有选择

性的用等高线进行表达。

2. 熟练掌握影像表达地表形态的特点和优势；

特点：周期短；覆盖面广；现势性强；能够重建实际地形的立体模型；能够进行精确的三维量测

优势：细节丰富；成像快速；直观逼真；

3. 熟练掌握模型的概念；熟练掌握模型的层次；

模型：用来表现其它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。

模型的层次：建模的初级阶段：概念模型（基于个人的经验与知识在大脑中形成的关于状况或对象的模型。），模拟的模型：物质模型，基于数字系统的定量模型：数学模型（根据问题的确定性和随机性可分为函数模型和随机模型。）。

4. 熟练掌握数字高程模型的概念；掌握数字高程模型的分类体系；熟练掌握数字高程模型的特点；

概念：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。

狭义概念：DEM 是区域地表面海拔高程的数字化表达。

广义概念：DEM 是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。

数学上的：DEM 是定义在二维空间上的连续函数H=f (x,y)，即区域D 的采样点或内插点P j 按某种规则ζ连接成的面片M 的集合 数字高程模型的研究内容：地形数据采集；地形建模与内插；数据组织与管理；地形分析与地学应用；DEM 可视化； 不确定性分析和表达。

数字高程模型分类体系：

5. 熟练掌握数字高程模型与数字地面模型的联系与区别；

数字地面模型：描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列。

数字地面模型是对某一种或多种地面特性空间分布的数字描述，是叠加在二维地理空间上的一维或多维地面特性向量空间，是地理信息系统（GIS ）空间数据库的某类实体或所有这些实体的总和。

数字地面模型的本质共性是二维地理空间定位和数字描述。

所有数字地面模型所包含的任何一个可转换为数字的地面特性数据，都与特定的二维地理坐标值相结合。

数字地面模型所包含的地面信息类型（GIS ）：地貌信息；基本地物信息；主要的自然资源和环境信息；主要的社会经济信息

特点：精度的恒定性；表

达的多样性；更新的实时

性；尺度的综合性。

6.熟练掌握地形高程数据的获取方法；

地形图数字化：主要数据源，可通过手工数字化、半自动等高线跟踪、扫描数字化等方式实现

影像数据：包括航空影像和卫星影像数据，是大范围、高精度、高分辨率DEM建立的最有价值的数据源

野外（地面测量）：可获得最精确的高程和平面数据，但工作量大、周期长、成本高

第二讲 DEM数据组织与管理

1.掌握空间数据模型设计的基本原则；

1)适用性：满足主要用户的需求，并充分兼顾潜在用户的需求；

2)运行性：快速显示和查询，保持正常运行，可以及时提供数据产品；

3)更新性：能对数据库中的数据进行增加、修改和删除，方便地扩充和进行数据更新；

4)相关性：保证与其它基础地理信息产品的相关性，使数据库在数学基础、坐标系统以及产品一致性方面相关；

5)相容性：与其它数据库系统兼容，可以共享或相互交换数据；

6)先进性：采用科学的技术手段，使系统保持一定的先进性；

7)高质量：与原始资料一致，数据质量可靠，数据标准、规范；

8)完备性：除了基本的数据体外，有完备的元数据内容；

9)安全性：有严密的权限控制机制。

2.熟练掌握镶嵌数据模型的概念和基本思想；掌握镶嵌数据模型的基本原理和构

造方法；

概念：

基本思想：空间对象可用相互连接在一起的网络来覆盖和逼近，或者说用在二维区域上的网络划分来覆盖整个区域。

基本原理：用规则的小面块集合来逼近不规则分布的地形曲面。

结构方法：用数学手段将研究区域进行网格划分，把连续的地理空间离散为互不覆盖的网格，然后对网格单元附加相应的属性信息。

3.熟练掌握规则镶嵌数据模型的优点和缺点；

优点：A 其数据结构为二维矩阵结构，格网单元表示二维空间位置，利用数学公式访问方便，算法多且成熟；

B 具有隐式坐标，不需要进行坐标数字化。

缺点：不管地形变化复杂还是简单，均采用相同的结构，导致数据冗余而给数据管理带来不便。

4.熟练掌握行程编码结构的基本思路；掌握块状编码结构的基本原理；熟练掌握

四叉树数据结构的基本思想；

行程编码结构的基本思路：对于一幅DEM，常常在行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的高程值，因而从第一列开始，

在格网单元数值发生变化时依次纪录该值以及重复的个数，应用时可利用重复个数恢复DEM矩

阵。

块状编码结构的基本原理：行程编码方案从一维到二维的扩展，采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相

邻的若干栅格。

四叉树数据结构的基本思想：首先把一幅图象或一幅栅格地图(2n×2n，n＞1)等分成4部分，逐块检查其栅格值，

若每个子区中所有栅格都含有相同值，则该子区不再往下分割，否则，将该区域再分

割成4个子区域，如此递归地分割，直到每个子块都含有相同的灰度或属性值为止，

称为自上往下(Top to Down)的四叉树。

四叉树数据结构实质：把原来大小相等的栅格集合转变成大小不等的正方形集合，并对不同尺寸和位置的正方

形集合赋予一个位置码。

熟练掌握规则格网DEM与不规则三角网（TIN）数据结构之间优缺点比较，

并熟练掌握模型采用何种结构主要考虑的因素；

5.熟练掌握元数据的概念；掌握DEM元数据的基本作用。

第三讲 DEM数据获取方法

1.掌握坡度的概念和计算方法；

坡度：表示地表面在该点倾斜程度的一个量。