数字地形分析1
第9章-数字地形模型与地形分析-第一讲
▪ DEM数据的高程分层设色显示 ▪ DEM数据与影像数据联结三维场景显示 ▪ 三维静态场景的输出功能 ▪ 三维动态飞行场景的录制与播放功能 ▪ 简单DEM模型分析功能
GIS 电子沙盘 ——高程分层设色
GIS DEM应用举例 ——城市景观
城市景观系统通过运用数字技术构造出某一区域的 虚拟场景来辅助人们进行观测, 是一个可视现实和虚拟 现实集成的系统。
垂直线 典型线
山脊线 谷底线 海岸线 坡度变换线
GIS 3.DEM的表示法
数学方法 整体拟合方法, 即根据区域所有的高程点
数据, 用傅立叶级数和高次多项式拟合统 一的地面高程曲面 局部拟合方法, 将地表复杂表面分成正方 形规则区域或面积大致相等的不规则区 域进行分块搜索, 根据有限个点进行拟合 形成高程曲面
➢DEM的表示方法
➢一个地区的地表 高程的变化可以
采用多种方法表
达
DEM 表示方法
➢用数学定义的表 面或点、线、影 像都可用来表示 DEM
数学方法 图形法
整体 局部 点数据
线数据
傅立叶级数 高次多项式
规则数学分块
不规则数学分块
密度一致
规则
密度不一致
不规则 典型特征 水平线
三角网 邻近网 山峰、洼坑
隘口、边界
点信息
ID
边1 边2 边3
1
E1
E3
E9
2
E2
E3
E4 面
3
E4
E5
E6
信 息
4
E6
E7
E8
5
E7
E9
E10
ID
起点
终点
左多 边形
右多 边形
数字地形上复习题
数字地形上复习题数字地形，也被称为数字地图，是一种用数字数据表示地面形状和地物属性的方法。
它在地理信息系统（GIS）和地形分析中被广泛应用。
数字地形包含了高程数据、坡度、坡向、流向等地理属性。
在本文中，我们将提供一系列数字地形复习题，以帮助您复习数字地形的相关概念和技术。
题目一：高程数据的表示方法1. 解释什么是高程数据。
2. 高程数据有哪些常见的表示方法？请简要描述每种方法的优缺点。
3. 数字高程模型（DEM）是一种常见的高程数据表示方法，请解释DEM的原理和应用。
题目二：地形参数的计算1. 什么是坡度和坡向？请分别给出它们的计算公式。
2. 解释地形指数（TI）和综合地形指数（STI）分别是如何计算的，并描述它们的应用。
3. 什么是流向？请简要解释流向的计算方法。
题目三：地面分析和地形表达1. 解释什么是地形分析。
2. 请列举并解释地形分析的常见应用。
3. 什么是地形表达？请简要描述几种地形表达方法。
题目四：数字地形的数据预处理1. 数字地形数据的预处理过程包括哪些方面？请简要描述每个步骤的作用。
2. 请解释数字地形数据的平滑处理方法，并描述它的优缺点。
3. 什么是数据融合？请简要解释数据融合的意义和常用的方法。
题目五：数字地形建模和应用1. 请解释数字地形建模的概念和目的。
2. 数字地形模型可以应用于哪些领域？请列举并简要描述几个常见的应用领域。
3. 数字地形模型中的三维可视化有哪些方法？请简要描述每种方法的原理和应用。
题目六：数字地形分析的工具和软件1. 数字地形分析中常用的工具有哪些？请列举并简要描述几种工具的功能。
2. 请解释地理信息系统（GIS）在数字地形分析中的作用。
3. 数字地形分析中常用的软件有哪些？请列举并简要描述几种软件的特点和应用领域。
总结：数字地形是地理信息系统和地形分析中的重要概念。
通过本文提供的数字地形复习题，您可以回顾数字地形的相关概念、数据表示方法、地形参数计算、地形分析和建模等各个方面的知识。
【ArcGIS空间分析】数字地形分析
【ArcGIS空间分析】数字地形分析⽂章⽬录数字地形分析原理基于ArcGIS的数字地形分析操作DEM的建⽴1 栅格表⾯的创建2 TIN的创建3 等⾼线的创建4 Terrain（地形数据集）的建⽴基本因⼦分析1 坡度（栅格表⾯与TIN表⾯的坡度不同）2 坡向（栅格表⾯与TIN表⾯的坡向不同）3 剖⾯曲率和平⾯曲率3 坡度变率（SOS）4 坡向变率（SOA）5 地形起伏度6 地表切割深度7 地表粗糙度8 ⾼程变异系数⽔⽂分析1 ⽆洼地DEM⽣成2 汇流累积量计算3 ⽔流长度计算4 河⽹提取5 流域的分割地形特征分析1 ⼭顶点2 ⼭脊线⼭⾕线2 鞍部点3 径流节点4 沟沿线可视性分析天际线天际线图天际线障碍构造通视线通视性数字地形分析原理1、数字地形分析–DEM2、DEM的建⽴3、数字地形分析–基本因⼦分析4、地形特征分析5、流域分析（⽔⽂分析）6、可视性分析7、DEM数字地形分析研究与应⽤进展基于ArcGIS的数字地形分析操作地形提取⽅法反地形max-dem&Abs(dem-2000)正负地形dem-mean正地形zhengfu>0负地形zhengfu<0因⼦提取⽅法坡度表⾯分析>坡度坡向表⾯分析>坡向表⾯分析>曲率平⾯曲率表⾯分析>曲率坡度变率坡度>坡度坡向变率坡向>坡度【（（SOA1+SOA2）-Abs（SOA1-SOA2））/ 2】地形起伏度max-min地表切割深度mean-min地表粗糙度1/cos(slope*3.14159/180)⾼程变异系数std/mean地形特征提取⽅法⼭顶点max-dem==0⼭脊线zhengfu>0&SOA>70 / flowacc0_neibor_rec*zhengdixing（重分类）⼭⾕线zhengfu<0&SOA>70 / flowaccfan0_neibor_rec*fudixing（重分类）鞍部点(flowac0*flowaccfan0)*zhengdixing（重分类）径流节点slope(streamnet_raster)>0（栅格转⽮量中点）(dem - dem_smooth)>0（栅格转⽮量、⾯转线）DEM的建⽴1 栅格表⾯的创建（1）由点创建栅格表⾯（插值）插值⼯具：点要素图层反距离权重插值法点要素插值结果栅格表⾯（2）地形转栅格插值2 TIN的创建可以⽤点、线和多边形要素作为创建TIN的数据源由⽮量数据创建TIN由栅格数据创建TIN由TIN创建栅格原始dem3 等⾼线的创建间距：200间距：10004 Terrain（地形数据集）的建⽴terrain数据集是⼀种多分辨率的基于TIN的表⾯数据结构，它是基于作为要素存储在地理数据库中的测量值构建⽽成的。
《数字地形图的应用》课件
数字地形图的未来发展趋势
1 高精度地形数据
随着遥感技术和测绘技术 的不断发展，数字地形图 将提供更高精度的地形数 据。
2 智能分析与应用
借助人工智能和大数据分 析，将数字地形图应用于 更多领域，提供更智能化 的地形解决方案。
3 虚拟现实体验
数字地形图将与虚拟现实 技术结合，提供身临其境 的地形体验，为仿真模拟 和游戏开发提供支持。
数字地形图的应用
数字地形图是一种以数字形式表示地球表面地形的图像。它可以通过地形数 据和卫星遥感等信息制作而成，并在许多领域得到广泛应用。
什么是数字地形图
精确的三维模型
数字地形图使用地理信息系统技术，以精确的三维模型呈现地球表面的地形特征，包括山脉、 河流和湖泊等。
详细的地形信息
它提供了详细的地形信息，如高程、坡度、坡向和地形曲率，有助于人们深入了解地球表面 的变化和特征。
1
旅游景点选择
数字地形图可用于选择适合旅游的地形特征，帮助规划旅游线路和景点。
2
登山活动的难度和风险，确保安全顺利。
3
旅游资源保护
数字地形图可用于分析旅游资源的分布和可持续利用，保护旅游资源的环境和文 化价值。
数字地形图在科学研究中的意义
数字地形图在科学研究中发挥着重要作用，如气候模拟、地质演化研究、新物种发现等，为科学家提供有价值 的工具和数据。
数字地形图在环境保护中的应用
生态环境评估
通过数字地形图可以评估生态环 境的地形特征，为环境保护和生 态修复提供依据。
水资源管理
数字地形图可用于分析水资源的 分布和流动，帮助合理管理和保 护水资源。
海岸线管理
通过数字地形图可以分析海岸线 的地形起伏，指导海岸线管理和 防灾工作。
使用数字高程模型进行地形分析的步骤和技巧
使用数字高程模型进行地形分析的步骤和技巧使用数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）进行地形分析可以帮助我们更深入地了解地球表面的形态和特征。
在这个过程中，我们需要遵循一系列的步骤和技巧，以确保我们能够获得准确和可靠的分析结果。
首先，进行地形分析的第一步是获取合适的DEM数据。
DEM数据可以从多个渠道获取，包括地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）数据提供机构、地方政府和学术机构等。
我们可以根据自己的需求选择合适的DEM数据集，确保数据的分辨率和精度能够满足我们的要求。
在获得DEM数据后，我们需要对数据进行预处理，以便使其更适合用于地形分析。
这包括数据的清理和修复，以去除潜在的错误或缺失值。
同时，我们还可以对DEM数据进行滤波平滑以去除噪声，并进行坡度校正，以便更准确地表示地形特征。
一旦我们获得了处理后的DEM数据，我们就可以开始进行地形分析了。
其中最常见的一项分析是计算地形坡度。
坡度是地形表面上某一点的下降速率，通常以百分比或度数表示。
我们可以使用坡度计算公式来计算不同地点的坡度，并根据坡度值的分布来理解地形的陡峭程度和地形特征。
另外，地形坡向是另一个重要的地形分析指标。
它指示了地表的方向，即水流的路径。
为了计算地形坡向，我们可以使用计算水流路径的算法，如D8流向算法或D-inf流向算法。
通过分析地形坡向，我们可以更好地了解地表水流的分布和汇集情况。
此外，地形曲率也是一个常见的地形分析指标。
地形曲率表示地表曲线在某一点的曲率程度，可以帮助我们理解地形特征的起伏和起伏的连续性。
为了计算地形曲率，我们可以使用基于邻域统计的计算方法，例如偏导数方法或滑动窗口方法。
通过分析地形曲率，我们可以更好地理解地形的起伏和地貌特征。
除了这些常见的地形分析指标之外，我们还可以根据自己的需求选择其他合适的地形分析方法和技术。
例如，我们可以使用地形剖面来展示地形剖面线上的高程变化情况，或者使用地形阴影来模拟地表在不同光照条件下的阴影效果。
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。
GIS概论7_DEM与数字地形分析
GIS概论
李伟涛 liweitao_801225@
DEM与数字地形分析
基本概念
数字高程模型、数字地形分析
DEM采集与建立 数字地形分析
基本因子分析、地形特征分析、流域分析、可视性分析
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DEM空间插值方法—局部分块内插
局部分块内插是将地形区域按一定的方法进行分块，对每 一分块，根据其地形曲面特征单独进行曲面拟合和高程内 插。 分块方法：一般按地形结构线或规则区域分块，分块大小 取决于地形复杂一定宽度的重 叠，或者对内插曲面补充一定的连续性条件。 优点：简化了地形的曲面形态，每一分块可用不同曲面表 达，同时得到光滑连续的空间曲面。不同的分块单元可使 用不同内插函数。 常用内插函数：线性内插、双线性内插、多项式内插、样 条函数、多层曲面叠加法等。
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DEM与数字地形分析
基本概念
数字高程模型、数字地形分析
DEM采集与建立 数字地形分析
基本因子分析、地形特征分析、流域分析、可视性分析
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数字地形分析
一、基本因子分析
1、坡度
2、坡向
3、曲率 4、宏观地形因子
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数字地形分析
一、基本因子分析
1、坡度
当具体进行坡度提取时，常采用简化的差分公式，完整的数学表示为：
28
数字地形分析
一、基本因子分析
2、坡向
对于地面任何一点来说，坡向表征了该点高程值改变量的最大变化方向。 在输出的坡向数据中，坡向值有如下规定：正北方向为0°，顺时针方向 计算，取值范围为0°～360°。
29
数字地形分析
一、基本因子分析
3、曲率
第八章 DEM分析
4、DEM应用
1）作为国家地理信息的基础数据； 2）土木工程、景观建筑与矿山工程规划与设计； 3）为军事目的而进行的三维显示； 4）景观设计与城市规划； 5）流水线分析、可视性分析； 6）交通路线的规划与大坝选址； 7）不同地表的统计分析与比较； 8）生成坡度图、坡向图、剖面图、辅助地貌分析、估计侵蚀和径流等； 9）作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以 进行显示与分析； 10）与GIS联合进行空间分析； 11）虚拟现实(Virtual Reality)；
在计算出各地表单元的坡度后，可对不同的坡度设定不同的灰度 级，可得到坡度图。
2、坡向
坡向是地表单元的法向量在水平面上的投影与X轴之间的夹角，
在计算出每个地表单元的坡向后，可制作坡向图，通常把坡向分为东、 南、西、北、东北、西北、东南、西南8类，再加上平地，共9类，用 不同的色彩显示，即可得到坡向图。
2）三角网法
对有限个离散点，每三个邻近点 联结成三角形，每个三角形代表一个 局部平面，再根据每个平面方程，可 计算各格网点高程，生成DEM。
2、DEM 生成 3）曲面拟合法
根据有限个离散点的高程，采用多项式或样条函数求 得拟合公式，再逐个计算各点的高程，得到拟合的DEM。 可反映总的地势，但局部误差较大。
（三）基于DEM的可视化分析
1、剖面分析
1）意义：
常常可以以线代面，研究区域的地貌形态、轮廓形状、 地势变化、地质构造、斜坡特征、地表切割强度等。
如果在地形剖面上叠加其它地理变量，例如坡度、土 壤、植被、土地利用现状等，可以提供土地利用规划、工 程选线和选址等的决策依据。
珠海市1：500数字化地形、地籍测量的精度分析
注 ： 级 界 址 点 为 市 区街 坊 外 围界 址 点 及 街 坊 内 明显 界 址 点 ， 级 界 址 点 为 街 坊 内部 隐 蔽 界 一 二
址点 ， 三级界址点为街坊内部特别隐蔽或特殊 困难地 区界址点。
△Ｄ ——界址 点坐标计 算 的边 长与 实量边 长 比较 的 限
差 ， 位 ｍ。 单
采 用 极 坐标 法进 行 数 据 采 集 时 ， 个 测 站 上 必 须 观 测 一 个 已知 每
为满足 以后城市建设及修补测的需要， 二级导线应基本沿 城区街 巷布设 ， 交叉 口、 主要 的巷 口、 单位和 厂区出入 口一般应 布设有点位 ， 较大 的小区、 单位也应布设有点位 ， 建成 区外围高 地 、 固 地 物 上 、 要 路 口等便 于 发 展 控 制 及 保 存控 制 点 的 位 坚 主 置也要考虑布设点位。
点作 为起始方 向， 同时观测另一 已知点的方向值和距离计算 坐 标值作检查。极坐标 法测定地物点坐标 时， 水平角施测半测 回，
平距测定一次。
（ 测站点至地 物点的距离应 不大于本站定 向边 的长度 ， ６） 且 距 离 最 长 不得 超 过 １０ ｍ。 ５ （ 当 自由导 线 的 点 数在 ２点 以 下 （ 括 ２点 ） ， 以 不往 ７） 包 时 可
专 Ｉ察测 与 试 术 栏 勘 、绘 测 技
珠海市 １ ０ 数字化地形 ：０ ５ 地籍测量的精度分析
口黄 毅
摘 要： 本文阐述 了 １５ ０数字化地形与地籍测量的基本情况及测量精度要求 ， ０ 分析 了全站 仪进行 三维碎部 点 坐标 测量 的精 度 。 关键词 ： 字化测图 ｉ 维坐标 数 三 点位 中误差ｉ 精度分析
可。
（） ２ 各等水准网中最弱点的高程 中误差相对于起算点不得
数字地形分析1
数字地形分析1第一章数字地面模型概述1.概念解析：数字高程模型、数字地面模型、4D产品数字地面模型是描述地面诸特征空间分布的有序数值阵列。
在最通常的情况下所记的地面特征是高程Z，它的空间分布由X，Y水平坐标系统来描述，也可用经纬度来描述海拔H的分布。
上述高程或海拔分布的数字地面模型又称为数字高程模型，以区别于描述其他地面特性的数字地面模型。
数字地面模型可以是每三个三维坐标值为一元组的散点结构，也可以是由多项式或傅里叶级数确定的曲面方程，特别值得注意的是：数字地面模型可以包括除等高线以外的诸如地价，土地权属，土壤类型，岩层深度以及土地利用等其他地面特性信息的数字数据基础地理信息数字产品(或称数字测绘产品)的四种基本模式（4D 产品）2.古往今来，人类一直在寻求如何描述周围及其大区域范围的地形地貌形态及其地表现象的有效表达方式，它们分别是？绘图方式地图与地形图实物模型摄影术遥感技术数字地形表达3.地图上表示地貌的具体要求是什么？便于确定地面上任意一个地面点的高程便于判断地面的坡向，坡度和量测其坡度便于清楚地识别各种地貌的类型、形态特征、分布规律和相互关系，量测其面积和体积4.地形图的立体表示有哪几种表现手段？写景法地貌晕滃法地貌晕渲法分层设色法5.数字地形表达的方式可分两大类：数学描述和图像描述。
使用傅立叶级数和多项式来描述地形是常用的数学描述方式。
规则格网、不规则格网、等高线、剖面图等是图像描述的常用方式6.数字高程模型、数字地貌模型与数字地面模型之间的关系，看图说明。
数字高程模型派生出数字地貌模型，数字地貌模型纳入数字地面模型而数字地面模型包括数字地貌模型和非地貌地面特性的数字地面模型7.数字地面模型描述地表的优点容易以多种形式显示地形信息。
地形数据经过计算机处理后，产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图精度不会损失容易实现自动化、实时化8.基础地理信息数字产品(或称数字测绘产品)的四种基本模式（4D产品）。
对数字化地形图测量的特点及不足的分析
对数字化地形图测量的特点及不足的分析贵州省毕节市勘测设计研究院测绘部叶毕升 551700关键词:数字化地形图测量特点误差来源摘要：通过对现在数字化地形图测量和原来测图方法特点的介绍，分析数字化地形图测量过程中数据误差来源情况及不足之处，提出一些建议和意见，以供测量过程中的参考。
随着GPS、GIS等相关测绘技术的发展，以及各种精度类型的全站仪的在测绘领域普遍应用，特别是在全站仪、RTK仪器和成图软件的价格大幅下降，使得这一新的测量技术得到了迅速的发展和应用。
数字化地形图测量速度快，精度高，为经济建设、城市发展提供了可靠的数据信息。
为此，根据多年的测量经验及在测量过程中所遇的问题，结合大比例尺地形图测量这几十年的发展历程，对数字化地形图测量与原来的测图方法所形成的特点及其自身的误差来源和不足作一个简单的分析。
1.大比例尺地形图测量方法运用的基本发展状况大比例尺地形图测量包括控制测量和碎部测量两大内容。
控制测量主要是指布设等级控制网和加密测图图根控制的测量工作；碎部测量主要是指在各级控制网测设和计算完成后在控制点的基础上对相关范围内的各类地形特征和地物进行测量工作，以便确定其相对的数字属性（包括坐标、高程、形状、类别等属性）。
常规所指的大比例尺地形图测量方法，主要是以碎部测量的方法成图的方法命名的。
在我从事测绘工作以来，大比例尺地形图测量方法主要是从原来的白纸测图（平板仪测图及经纬仪加小平板测图）时期和现在的全站仪数字化测图时期。
在白纸测图时期，它主要采用解析法和极坐标法，其精度也因视距误差、刺点误差、图纸伸缩误差、转描绘误差等大为降低，再加上其劳动强度大、成图周期长、使用不方便等原因，使之在98年以前还是主要的测量成图方法。
到今天，数字化测图已经发展为使用全站仪和RTK仪器进行的时代，这也是现代测绘技术新潮流、新趋势和结果。
2.数字化地形图测量的主要特点数字化地形图测量主要充分利用先进的测量仪器和自动化成图软件，采用各种灵活的定位方法进行的以数字信息表示地图信息的测图工作，它的成果为模型式的数字图。
5数字地形模型(DTM)分析 (1)
11
பைடு நூலகம்
3 DEM的数据采集
3.1 DEM数据源类型
1)航空和航天遥感资料 航空：可量取密集高程数据用来建立DEM，适用于大比例尺的 数字地形制图； 航天：主要用于小比例尺数字地形数据源 2)各种地形图 3)地面实测记录 地面实测记录得到的大比例尺数据，如全站仪、测距经纬仪、 GPS等 4)数字摄影测量数据 立体测图仪或立体坐标仪，解析测图仪(半自动立体测图仪)及数 字测量系统 12
3 DEM的数据采集
3.3 数字摄影测量获取DEM 4）选择采样 为了准确反映地形，可根据地形特征进行选择采样，例如沿山脊 线、山谷线、断裂线进行采集以及离散碎部点（如山顶）的采 集。这种方法获取的数据尤其适合于不规则三角网 DEM 的建 立。 5）混合采样 为了同步考虑采样的效率与合理性，可将规则采样（包括渐进采 样）与选择性采样结合进行混合采样，即在规则采样的基础上 再进行沿特征线、点采样。 6）自动化DEM数据采集 上述方法均是基于解析测图仪或机助制图系统利用半自动的方法 进行 DEM 数据采集，现在已经可以利用自动化测图系统进行 完全自动化的DEM数据采集。 16
a1：用格网计算坡度、坡向的算法： 第三种：由Sharpnack等(1969) 提出，也采用直接与中心点单元邻 接的八个单元，但每个单元的权重相同都为1。 S=(((e1+e4+e6)-(e3+e5+e8))2+((e6+e7+e8)-(e1+e2+e3))2)0.5/6d ei为邻接单元值，d为单元大小。C0的nx分量为((e1+e4+e6)(e3+e5+e8)) ， C0的ny分量为((e6+e7+e8)-(e1+e2+e3)) ，将S乘以 100可算得C0点的坡度百分数。 S的方位角D计算公式为： D=arctan(((e6+e7+e8)-(e1+e2+e3)) /((e1+e4+e6)-(e3+e5+e8))) 采用同上面的算法把D转化成坡度，即变为以北为0度的度数制。 e1 e4 e6 e2 C0 e7 e3 e5 e8 21
数字地形图测绘中问题分析
数字地形图测绘中问题分析南京市210000摘要：目前，先进技术和仪器设备源源不断地被研发出来，在实际的建筑领域得到有效的利用和良好的成效。
数字地形图测绘技术作为其中十分重要的一项技术，可以降低外在误差，提高数据采集的精确度和容易性，然而在实际应用中仍然存在一些问题。
关键词：数字化；地形图测绘；解决方案引言：运用信息技术对地形图进行测绘，可以实现地形图测绘管理和服务的数字化应用，以更好地为建筑行业进行服务。
数字地形图测绘技术不仅可以提高地形图测绘的精确度，同时提高在外作业的效率。
一、数字地形图测绘的优点（一）具有高精度的优点与传统地形图相比，数字地形图测绘技术具有精度高的优点，传统的测绘技术主要采用光学工具进行测绘。
测量是按分类的基本原则组织的，会出现分层现象，直接影响测量的精度，而且设计过程中主要是手工绘制，精度无法保证。
在数字化信息技术快速发展的现在，全站仪测量方法可以在地形测绘中发挥作用，能有效地控制测量的精度，测量过程中控制水平基本可以降低，不受设计变形的影响，从而绘制出拥有高精度的数字地形图。
（二）具有低劳动强度的优点在正常情况下，数字地形测绘技术本身自动化程度高，相关人员的劳动强度降低，传统的测绘技术在应用过程中会涉及到更多的手工方法和设计工作，影响测绘水平和精度，班组工作强度也相对较高，施工人员可在室内应用数字测绘技术，由于科学技术和信息技术的先进，大部分工作可以通过人机通信、科学测图和计算机来完成，测绘工作更科学，工人只需完成大部分的计算机绘图工作，此外，为了减少运动站的数量，测量员也可以在地形测绘过程中充分利用全站仪，不仅可以扩大监测范围，而且保证正常的映射和映射进程，大多数站点都有芯片，该芯片可以有效地存储观测数据和信息，减少测量和注册表的工作负载。
二、数字地形图测绘的问题（一）存在缺乏精确收集的资料的问题根据实际调查，相关检查人员在设计数字地形图之前，如果没有收集到准确的数据和相关资料，没有及时发现原始地形图的缺陷的问题所在，这将导致原始地形图与实际建筑场地之间存在较大差距，而实际施工中不可避免地会受到诸多因素的影响，导致施工异常。
数字地形图测绘要点解析
数字地形图测绘要点解析摘要：为了提高数字地形图测绘工作的质量，给各项工作的开展奠定良好基础。
本文在阐述数字地形图测绘价值的同时，对数字地形图测绘的问题现状以及相关措施进行了解析，具体内容如下分析。
关键词：数字地形图；测绘技术；工作要点引言在测绘经济高速发展的今天，计算机和数字化技术的应用已经越来越广泛，数字化测绘技术也因高科技的融入，测图技术得到相应的提高，数字化测绘技术因其测图精准，采集数据的便捷快速得到广泛的应用。
方便了工作人员的工作，大大的提高了测绘的工作效率。
一、数字地形图测绘价值体现（一）高精度在过去传统的测绘工作中，测量数据主要靠工作人员借助一些工具来利用人工收集，绘图人员再根据得出的数据加以分析和计算，在这个过程中，需要投入大量的人力物力，不仅耗费的时间长，过程复杂，而且误差率也居高不下，降低了测绘的工作效率。
而新兴的数字化测绘技术，利用计算机来实现图形的绘制和误差率低的分析，能非常高效迅速的完成测绘工作，其得出数据的精准度和完整性也是远远高于传统的测绘工作的，很大程度的提高了测绘技术的效率。
（二）低劳动强度新型的数字化测绘技术在现有的工程实际操作中已经得到普遍的应用，并且获得非常高的评价和认可，该技术改进了工作人员的工作环境，实际操作的工作人员不需要到户外操作，可以利用航拍技术来对地形加以拍摄，利用得到的影像资料，综合计算机专业的图形处理软件，对图形分析计算然后出图，而且由此操作得出的数字图形清晰准确，测绘工作的效率大大的提高，操作成本也相对的降低，而传统的测绘技术应用，在实际的操作过程中需要工作人员到实地进行测绘，以此来获得数据，进行计算得出图形，整个工作过程工作量大，工作人员也是非常的辛苦，而且因为整个的过程都是人工操作，存在误差也是常有的事。
二、数字地形图测绘的问题现状（一）存在缺乏精确收集的资料的问题传统的测绘技术在实际测绘过程中，需要用到相关的工具来实现数据的采集，该方法受外在因素的影响，具有很大的局限性，测量数据的准确性无法得到保证，在后续的工作中，如果把有误差的数据应用到地图绘制当中去，就会出现地形图的误差，导致后续的工作也出现偏差，影响施工的顺利进行。
网格化数字地形模型的构建与分析方法
网格化数字地形模型的构建与分析方法数字地形模型（Digital Terrain Model，DTM）是通过数字化地表高程数据构建的地形模型。
随着技术的发展，越来越多的研究和应用领域开始需要高精度和高分辨率的数字地形模型。
网格化数字地形模型的构建与分析方法成为研究和应用领域的关注点之一。
本文将就网格化数字地形模型的构建方法、性能评估以及相关的分析方法进行探讨。
一、数字地形模型构建方法1. 激光雷达扫描法激光雷达扫描法是一种常用的数字地形模型构建方法。
通过激光雷达设备对地面进行扫描，获取多个点云数据，然后通过点云数据的处理与过滤，提取出地面点，最终构建数字地形模型。
这种方法具有高精度、高效率的特点，被广泛应用于地形测绘、城市规划等领域。
2. 遥感影像解译法遥感影像解译法是另一种常用的数字地形模型构建方法。
通过分析遥感影像中的地物特征，如纹理、颜色等，利用图像处理算法提取出地面特征，构建数字地形模型。
这种方法适用于大范围、连续的地形建模，具有覆盖范围广、成本较低的优势。
3. 高精度测量法高精度测量法是一种精度要求较高的数字地形模型构建方法。
通过使用全站仪、GPS等高精度测量设备，对地表进行多个采样点的测量，然后通过插值算法将测量数据进行空间插值，得到数字地形模型。
这种方法适用于对特定区域进行高精度建模，如交通规划、基础设施建设等领域。
二、数字地形模型性能评估1. 精度评估数字地形模型的精度是衡量其质量的重要指标。
可以通过与实地测量数据进行对比，计算出误差值，进而评估数字地形模型的精度。
同时也可以利用地形分析工具，进行地形曲率、坡度、坡向等指标的计算，从而评估数字地形模型的几何特征。
2. 数据密度评估数据密度是指数字地形模型中数据点的分布情况。
数据密度评估可以通过统计每个网格单元内的数据点数量，并计算出平均密度值。
高密度的数字地形模型能够更准确地反映地形的细节特征。
3. 数据分辨率评估数据分辨率是指数字地形模型中每个网格单元的大小。
《数字地形处测量学》课件
传统地形测量学和数字地形测量学的 区别
1 数据获取
2 数据处理
传统地形测量学依赖 于野外测量和地面观 测，而数字地形测量 学通过遥感技术和地 理信息系统获取数据。
传统地形测量学采用 人工处理和手工绘制 地图，而数字地形测 量学通过计算机处理 和自动化生成地图。
矢量模型
基于点、线、面等几何要素表示地表特征， 适合于空间分析。
• 拓扑结构 • 数据量小 • 数据精度可调整
数字地形测量学的数据源及处理流程
卫星影像
利用卫星获取地表影像，并 进行预处理和校正。
激光雷达点云
通过激光雷达扫描地面，生 成原始点云数据。
地形建模软件
使用地形建模软件将原始数 据进行处理和分析，生成数 字地形模型。
栅格模型和矢量模型的比较
栅格模型
使用栅格矩阵表示地表特征，适合于表面分 析。
• 高度精确度 • 计算效率高 • 数据量大
发展趋势
随着遥感、地理信息系统和计算机图形学 的发展，数字地形测量学正迅速发展，应 用范围不断扩大。
数字地形测量学的发展历程
1970s 1980s 1990s 2000s
现在
开始出现数字高程模型方法和相关软件
建立了数字地形数据库和数字地图制图技术
应用遥感技术获取高分辨率数字地形模型
引入激光雷达和全球导航卫星系统进行地 形测量
《数字地形处测量学》PPT课件
数字地形测量学概述：
定义和目标
数字地形测量学是研究地球表面形态及其 变化规律的学科，目标是获取、分析和可 视化地形数据。
研究内容
研究对象包括地面、水体、植被等自然界 上的地物，通过数字技术进行数据采集、 处理和应用。
地形分析1
第11章地形分析数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM），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。
DEM是数字地形模型（Digital Terrain Model，简称DTM）的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生，如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性。
DEM还可以计算地形特征参数，包括山峰、山脊、平原、位面、河道和沟谷等。
建立DEM的方法有多种。
按数据源及采集方式主要有：（1）直接从地面测量，例如用GPS、全站仪?、野外测量等；（2）根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获取，如立体坐标量测仪观测及空三加密法、解析测图、数字摄影测量等；（3）从现有地形图上采集，如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集，然后通过内插生成DEM等方法。
DEM的内插方法很多，常用的有整体内插、分块内插和逐点内插三种。
下表对比了几种创建DEM的主要方法。
表几种DEM创建方法汇总i方法优点缺点航空摄影测量成熟的方法，精度高，可获取大比例尺DEM。
?成本高，周期长，且受航空管制。
高程点或者等高线差值? 成本低，操作简单。
受数据源限制大，很多地区无高程点或等高线数据。
卫星遥感?可以大范围获取DEM。
?受天气影响较大，目前可获取的比例尺较小。
?干涉雷达技术可以大范围获取DEM，不受天气影响。
? 目前获取大比例尺DEM较困难，随着德国高分辨率雷达卫星TanDEM-X的上天会有所突破。
激光雷达技术? 精度高，可获取大比例尺DEM。
?起步阶段，技术门槛高。
?要想快速的获取大范围的DEM数据，卫星遥感是一种较好的方法。
随着卫星传感器的飞速发展，获取的DEM精度越来越高。
如目前商业卫星最高分辨率的米GeoEye-1，在使用高质量控制资料时，垂直精度的中误差可达到米，可满足1:5000的地图比例尺生产。
可以立体成像的卫星主要有ASTER，ALOS?PRISM，CARTOSAT-1，FORMOSAT-2，IKONOS，KOMPSAT-2，?OrbView-3，?QuickBird，RapidEye，?GeoEye-1，WorldView-1/2，SPOT?5/6，Pleiades，以及国产的资源三号、资源一号02C星、天绘卫星等。
对1-500数字地形图的平面精度的数据分析
对1:500数字地形图的平面精度的数据分析摘要：本文主要对1：500数字地形图测图结束后,在最终检验中出现的问题，特别对影响地形图平面精度的原因以实例等进行分析，并对产生的不同问题提出不同的改正措施。
关键词：地形图；平面数学精度；数据分析。
Abstract: this paper mainly to 1:500 digital topographic map surveying ended, in the final test problems, especially to influence the accuracy of the topographic map plane reason in the example is analyzed, and the problems to produce different put forward different correct measures.Keywords: topographic map; Plane mathematical precision; Data analysis.1引言测绘项目完成后，根据ISO 9001质量管理系统中的8.4条，必须进行数据分析，以确保对成果中存在的错漏的问题进行修改，及对质量管理体系各过程的持续改正。
而数据分析的主要内容以：项目的工作量大小，完成任务所需的时间，分析生产任务安排是否合理，作业定额和作业率的高低；控制测量的精度指标情况，还存在哪些问题；地形图的平面、高程精度指标情况，还存在哪些问题，错漏产生原因及改正措施等。
因测绘项目的数据分析内容较多，数据量较大，本文只对测绘项目中的1：500数字地形图的平面数学精度的数据，进行数据分析。
2数据来源及数据统计2.1数据来源以永康市石柱镇等八城镇数字地籍调查（地形测量部分）项目为例，对1：500数字地形图的平面数学精度的数据进行分析。
项目总测图面积为24.82 km2，折合满幅图幅397幅，最终检查时抽取35幅图样本，进行外业实地巡视检查，其中21幅图用高等级仪器到实地采点检测。
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产品形式一般是模拟产品，即主要是描绘在纸上的线划地图或印在相纸上的影象图
10.数字摄影测量的概念解释，请简述数字摄影测量系统(DigitalPhotogrametrySystem, DPS)的主要功能、作业步骤及主要作业产品
把各种模拟的影像变成为能为计算机处理的数字影像，然后由计算机实现摄影测量，进行自
7.摄影测量技术发展的三个阶段分别是？
模拟摄影测量-解析摄影测量-数字摄影测量
8.航空摄影是中心投影成像，中心投影的构像规律会由于像片倾斜、地形起伏而引起像点的移位和方向偏差。因此有必要研究像片的几何特性。
9.解析摄影测量与模拟摄影测量的比较图表。
比较项目模拟摄影测量解析摄影测量
不同点投影方式物理投影数字投影
数字线划地图DLG（Digital Line Graphic)
9.“DEM已经成为独立标准的基础产品，越来越广泛地用来代替传统地形图中等高线对地形的描绘。”如何理解上面的描述（从地形表达手段的技术发展历程及当前的进展入手）？
第二章 数字地面模型的数据获取
1.概念解析：航摄像片的方位元素、数字摄影测量、渐进采样法
6.数字高程模型、数字地貌模型与数字地面模型之间的关系，看图说明。
数字高程模型派生出数字地貌模型，数字地貌模型纳入数字地面模型
而数字地面模型包括数字地貌模型和非地貌地面特性的数字地面模型
7.数字地面模型描述地表的优点
容易以多种形式显示地形信息。地形数据经过计算机处理后，产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图
5.Delaunay三角网生成的算法分哪几类，简要叙述其主要技术思路
6.三角形生长算法（重点掌握）。
三角网生长法的操作过程是任选一点，找到与它距离最近的点相连成为一条Delaunay边。按Delaunay条件寻找与此边构成Delaunay三角形的第3个顶点。重复进行这一过程直到所有数据都被连接进三角网中。因搜索第3个顶点的方法不同，这一算法有多种实现
基本准则：
空圆法则：任何一个Delaunay三角形的外接圆的内部不能包含其他任何点，也称狄洛尼法则
Lawson的“最大化最小角原则”：每两个相邻的三角形构成的凸四边形的对角线，在相互交换后，六个内角的最小角不再增大
Lawson的“局部最优方法(LOP)”：交换凸四边形的对角线，可获得等角性较好的三角网。
定义：有公共边的V-多边形称为相邻的V-多边形。连接所有相邻的Ｖ-多边形的生长中心所形成的三角网称为D-三角网
特点：外边界是一个凸多边形，它由连接V中的凸集形成，通常称为凸壳
性质：空外接圆性质：在由点集V所形成的D-三角网中，其每个三角形的外接圆均不包含点集P中的其他任意点；
最大的最小角度性质：在由点集P所能形成的三角网中，D-三角网中三角形的最小角度之和是最大的
6.从数据源获取DEM的原始数据是建立数字高程模型的第一道工序，请简述其重要性。
不论从哪种数据源、采用何种数据采集方法，原始数据采集所需的工作量和经费，都要占去总工作量的绝大部分，尤其是手工采集和半自动采集，是总工作流程中劳动强度最大的工序
数字高程模型产品的精度很大程度上决定于原始数据点集的密度和分布方式。点集密度决定数据采集的工作量，而好的点位分布方式又要求对测区地貌特征有很好的理解，并一定程度上取决于测区地貌的复杂程度
航摄机上物镜像方节点(投影中心)S相对于负片平面P的位置如左图。S点至P面的垂距fk、垂足o(像主点)在像面坐标系中的坐标x0,y0三个数值称为航摄机的内方位元素，又称航摄像片的内方位元素
确定投影中心与像片所构成的光束在摄影瞬间的空间位置的数据称为航摄像片的外方位元素
为了使采样点分布合理，即平坦地区样点较少，地形复杂地区的样点较多，可采用渐进采样方法。先按预定的比较稀疏的间隔进行采样，获得一个比较稀疏的格网，然后分析是否需要对格网进行加密
7.根据Delaunay三角网生成等值线图的算法。
在三角形边上内插等值点
寻找等值线的起迄点，并追踪等值点
在等值线上标注数值
调用曲线光滑算法，绘制开、闭等值线
第六章规则格网(Grid)的生成
如果对某一函数g(x)以间隔DX进行抽样，则函数高于1/(2DX)的频率部分将不能通过对采样数据的重建而恢复
13.使用GPS、激光扫描、干涉雷达等新型技术进行DEM数据采集是很有发展前景的DEM采集方式。
12.了解目前主要的DEM数据产品（如DTED、SRTM等官方提供的标准DEM产品），并选择其中一种，描述其主要产品特点与技术指标（请结合课件，并查询相关网站）。
便于清楚地识别各种地貌的类型、形态特征、分布规律和相互关系，量测其面积和体积
4.地形图的立体表示有哪几种表现手段？
写景法地貌晕滃法地貌晕渲法分层设色法
5.数字地形表达的方式可分两大类：数学描述和图像描述。使用傅立叶级数和多项式来描述地形是常用的数学描述方式。规则格网、不规则格网、等高线、剖面图等是图像描述的常用方式
它的精度与地面实测数据的获取方法、密度以及分布特征相关；
可以方便地进行一些地形分析，如坡度坡向分析、地形通视分析、等高线自动生成与三维显示等；
缺点有：
数据存储方式较复杂且不统一；
数据生成及维护过程复杂，需要大量的计算机资源；
算法的通用程度不高，一般依赖于数据存储结构；
4.Delaunay三角网的定义、特点、性质及产生的基本准则。
第三章 数字高程模型内插
1.概念解析：DEM内插、移动拟合法
DEM内插就是根据若干相邻参考点的高程求出待定点上的高程值，在数学上属于插值问题
移动拟合法是经典的逐点内插方法。对于每个待插的点，可选取其邻近的n个数据点(参考点)拟合一个多项式曲面，来表示该点附近的地表面
2.按内插点的分布范围，可以将内插分为整体内插、分块内插和逐点内插三类（或分整体内插和局部内插两大类）。根据二元函数逼近数学面和参考点的关系，内插又可以分为纯二维内插和曲面拟合内插两种
Voronoi图：平面上一个点集P的VORONOI图是对平面的一个划分，每个分区表示一些点的轨迹，这些点到P的一个元素比到其它元素更近
Delaunay三角网：有公共边的V-多边形称为相邻的V-多边形。连接所有相邻的Ｖ-多边形的生长中心所形成的三角网称为D-三角网
2.不规则三角网的基本要求？
外接圆性质：在由点集V所形成的D-三角网中，其每个三角形的外接圆均不包含点集P中的其他任意点
模型精度能反映地形总体，忽略特征部位能反映地形特点
立体图显示算法简单算法复杂
第五章不规则三角网(TIN)的生成
1.概念解析：不规则三角网（TIN模型）、Voronoi图、Delaunay三角网
不规则三角网：对于不规则分布的高程点，可以形式化地描述为平面上的一个无序的点集P，点集中每个点p对应于它的高程值。不规则三角网是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
测图仪器纯光学、机械型的模拟测图装置计算机控制的坐标量测装置
操作方式完全的手工操作计算机辅助的人工操作
代表性产品自动光学测图仪（模拟摄影测量仪器）解析测图仪
相同点应用理论基础基于“共线方程”的模拟或数字解算，统称为全能法航空摄影测量技术，实现航空摄影像对的几何反转。
数据源都使用摄影的正片(或负片)或像片
主要功能
动化DEM制作与正射影像图生成的全过程
影像数字化
影像处理
单像量测：特征提取与定位
多像量测：影像匹配
摄影测量解算
数字表面内插与DEM建立
等值线自动绘制
机助测量与解译
交互编辑
作业步骤
影像数字化或数字影像获取
定向参数的计算
内定向
相对定向
绝对定向
空三自动测量与区域网平差（适用于测区多影像定向）
核线影像生成
2.数字地面模型的数据来源主要包括哪些？
航空航天遥感影像地形图数字化直接从地面采集其他数据源
3.请列举能获取立体地形数据的遥感数据源（结合课件，并查询相关网站），简要说明其特色。
QuickBird是美国DigitalGlobe公司发射的高分辨率遥感卫星，其空间分辨率达到了0.61米，是目前全球最高分辨率商业卫星，除了分辨率高优势之外，快鸟还在多光谱成像（1个全色通道、4个多光谱通道）、成像幅宽（16.5公里X16.5公里）、成像摆角等方面具有显著的优势。
第一章 数字地面模型概述
1.概念解析：数字高程模型、数字地面模型、4D产品
数字地面模型是描述地面诸特征空间分布的有序数值阵列。在最通常的情况下所记的地面特征是高程Z，它的空间分布由X，Y水平坐标系统来描述，也可用经纬度来描述海拔H的分布。上述高程或海拔分布的数字地面模型又称为数字高程模型，以区别于描述其他地面特性的数字地面模型。数字地面模型可以是每三个三维坐标值为一元组的散点结构，也可以是由多项式或傅里叶级数确定的曲面方程，特别值得注意的是：数字地面模型可以包括除等高线以外的诸如地价，土地权属，土壤类型，岩层深度以及土地利用等其他地面特性信息的数字数据
一、简介SRTM数据主要是由美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)联合测量的，SRTM的全称是Shuttle Radar Topography Mission，即航天飞机雷达地形测绘使命，2000年2月11日上午11时44分，美国“奋进”号航天飞机在佛罗里达州卡那维拉尔角的航天发射中心发射升空，“奋进”号上搭载的SRTM系统共计进行了222小时23分钟的数据采集工作，获取北纬60度至南纬56度之间，面积超过1.19亿平方公里的9.8万亿字节的雷达影像数据，覆盖全球陆地表面的80%以上，该计划共耗资3.64亿美元，获取的雷达影像数据经过两年多的处理，制成了数字地形高程模型，SRTM地形数据按精度可以分为SRTM1和SRTM3，分别对应的分辨率精度为30米和90米数据（目前公开数据为90米分辨率的数据）。即现在的SRTM地形产品数据。此数据产品2003年开始公开发布，经历多修订，目前的数据修订版本为V4.1版本。（STRM高程数据的产品的精度表见下图）