数字高程模型ppt课件
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数字高程模型PPT演示课件
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第二节 DEM的主要表示模型
规则格网模型 等高线模型 不规则格网模型
760
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8 60
94 0
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21
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2.1规则格网模型
些地图便是数字高程模型的现成数据源， 可以通过数字化好的等高线数据插值得到 格网DEM。
一般有三种方法： 等高线离散化法 等高线内插法 等高线构建TIN法
36
3.3.1等高线离散化法 – 所谓的等高线离散化法，实际上就是用等高线 上的高程点插值，并将这些高程点看作是不规 则分布数据，并不考虑等高线特性。
则Delaunay三角网的排列得到的数值最大，从这个意义上 讲，Delaunay三角网是“最接近规则化”的三角网。
参考 邬伦 地理信息系统－－原理、方法和应用
30
Delaunay三角形网的通用算法－逐点插入算法 1. 构造初始三角形。 2. 将点集中的其它散点依次插入，如插入点P，在
三角形链表中找出其外接圆包含插入点P的三角 形（称为该点的影响三角形），删除影响三角形 的公共边，将插入点同影响三角形的全部顶点连 接起来，从而完成一个点在Delaunay三角形链表 中的插入。
19
数字地貌模型（Degital Geomorphology Model,DGM）
• 高程是地球表面起伏形态最基本的几何量，除高程外，地形表 面形态还可通过坡度、坡向、曲率等进行地貌因子描述，这些 地貌因子是高程直接或间接的函数，通过DEM可以提取这些地 貌因子。对DEM的格网单元，在保持平面位置不变的情况下， 用相应位置上的地貌因子取代高程，就可以得到该地貌因子的 数字模型，如，用坡度取代高程，则形成数字坡度模型。
第二节 DEM的主要表示模型
规则格网模型 等高线模型 不规则格网模型
760
780 830
9 20 9 40 970
7 90
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890 820
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2.1规则格网模型
些地图便是数字高程模型的现成数据源， 可以通过数字化好的等高线数据插值得到 格网DEM。
一般有三种方法： 等高线离散化法 等高线内插法 等高线构建TIN法
36
3.3.1等高线离散化法 – 所谓的等高线离散化法，实际上就是用等高线 上的高程点插值，并将这些高程点看作是不规 则分布数据，并不考虑等高线特性。
则Delaunay三角网的排列得到的数值最大，从这个意义上 讲，Delaunay三角网是“最接近规则化”的三角网。
参考 邬伦 地理信息系统－－原理、方法和应用
30
Delaunay三角形网的通用算法－逐点插入算法 1. 构造初始三角形。 2. 将点集中的其它散点依次插入，如插入点P，在
三角形链表中找出其外接圆包含插入点P的三角 形（称为该点的影响三角形），删除影响三角形 的公共边，将插入点同影响三角形的全部顶点连 接起来，从而完成一个点在Delaunay三角形链表 中的插入。
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数字地貌模型（Degital Geomorphology Model,DGM）
• 高程是地球表面起伏形态最基本的几何量，除高程外，地形表 面形态还可通过坡度、坡向、曲率等进行地貌因子描述，这些 地貌因子是高程直接或间接的函数，通过DEM可以提取这些地 貌因子。对DEM的格网单元，在保持平面位置不变的情况下， 用相应位置上的地貌因子取代高程，就可以得到该地貌因子的 数字模型，如，用坡度取代高程，则形成数字坡度模型。
第九章数字高程模型-48
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DEM最普通的形式是高程格网（GRID）或规则矩形 格网，其生成可 有三种方法： • 高程数据直接由解析立体测图仪从立体航片上定量测 量（Kelly等1977）。 • 高程格网也可由规则或不规则离散数据点内插产生。 • 等高线内插生成高程矩阵（格拉茨地面模型）
* 不规则三角网由连续的三角面组成，三角面的形状和大小取决于不 规则分布的观测点(或称为节点)的密度和位置。
*
不规则三角网能随地形起伏变化的复杂性改变采样点的密度和采样
点的位置。
*
不规则三角网方法能按照地形特征点,如山脊线、山谷线、地形变化
线等获得DEM数据，并达到精度要求。
* 在不规则三角网方法中，建立三角形之间的拓扑关系，并与属性数 据联结起来。
9.5 GRID生成
• 将离散DEM数据经插值计算转换为格网DEM数据的 过程称为DEM数据网格化，也就是说，需要用离散的 观测点值去估算未知的格网点的值 .
9.5.1网格尺寸的确定
• 样点的密度基本上决定了网格点密度。网格点数宜大于或接近 样点数。在采集优选点情况下，可考虑： n〈 N〈 2n 式中N为网格点数，n为采样点数。 • 网格尺寸的选定还应分析地形形态特征，原等高线明显地反映 了微地形特征，若是采用L边长的网格，则这些特征将消失，再 现的等高线必定是一条平直的曲线。
MAPGIS离散数据det文件
NOTGRID 100.300003,200.500000,45.599998 1014.299988,720.799988,45.200001 43.799999,734.500000,8.900000 987.599976,48.500000,35.599998 578.599976,489.399994,78.900002 548.599976,34.500000,35.700001 983.500000,398.000000,45.000000 245.600006,320.600006,45.000000 235.699997,489.500000,12.300000 283.399994,725.799988,20.600000 10.200000,706.299988,87.400002 978.400024,12.500000,63.5.500000 75.599998,196.500000,35.599998
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DEM最普通的形式是高程格网（GRID）或规则矩形 格网，其生成可 有三种方法： • 高程数据直接由解析立体测图仪从立体航片上定量测 量（Kelly等1977）。 • 高程格网也可由规则或不规则离散数据点内插产生。 • 等高线内插生成高程矩阵（格拉茨地面模型）
* 不规则三角网由连续的三角面组成，三角面的形状和大小取决于不 规则分布的观测点(或称为节点)的密度和位置。
*
不规则三角网能随地形起伏变化的复杂性改变采样点的密度和采样
点的位置。
*
不规则三角网方法能按照地形特征点,如山脊线、山谷线、地形变化
线等获得DEM数据，并达到精度要求。
* 在不规则三角网方法中，建立三角形之间的拓扑关系，并与属性数 据联结起来。
9.5 GRID生成
• 将离散DEM数据经插值计算转换为格网DEM数据的 过程称为DEM数据网格化，也就是说，需要用离散的 观测点值去估算未知的格网点的值 .
9.5.1网格尺寸的确定
• 样点的密度基本上决定了网格点密度。网格点数宜大于或接近 样点数。在采集优选点情况下，可考虑： n〈 N〈 2n 式中N为网格点数，n为采样点数。 • 网格尺寸的选定还应分析地形形态特征，原等高线明显地反映 了微地形特征，若是采用L边长的网格，则这些特征将消失，再 现的等高线必定是一条平直的曲线。
MAPGIS离散数据det文件
NOTGRID 100.300003,200.500000,45.599998 1014.299988,720.799988,45.200001 43.799999,734.500000,8.900000 987.599976,48.500000,35.599998 578.599976,489.399994,78.900002 548.599976,34.500000,35.700001 983.500000,398.000000,45.000000 245.600006,320.600006,45.000000 235.699997,489.500000,12.300000 283.399994,725.799988,20.600000 10.200000,706.299988,87.400002 978.400024,12.500000,63.5.500000 75.599998,196.500000,35.599998
数字高程模型及地学分析的原理与方法(共83张PPT)
DEM，(Digital Elevation Models)，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，它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列
，即地表单元上高程的集合，数学表达为：z=f(x，y)。
DEM功能与应用需求的关系
●数字地形模型(Digital 数字高程模型的概念与理解
DEM功能与应用需求的关系
?DEM及地学分析?第一章
第一节
地表形态表达：从模拟到数字
数字地面模型与其他学科的关系
测绘 遥感 军事 水文 土木工程 农林规划 地质
第二节 数字高程模型的概念与理解
2、数字高程模型定义
DEM，(Digital Elevation Models)，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， 它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列， 即地表单元上高程的集合，数学表达为：z=f(x，
DEM数据采样的根本原那么是通 过最少的采样点来恢复和重建 地形外表
2.空间数据内插方法
空间数据内插技术实现了在离散采样点 根底上的连续外表建模，同时也可对未 采样点处的属性值进行估计，是分析地 理数据空间变化规律和趋势的有力工具。
DEM作为一类特殊的统计外表，高度逼 真的地形建模技术和快速的内插算法是 DEM研究领域长期以来的追求目标。
非地形特性应用〔重力、气压、磁场、降水、地价、土壤类型、工农业产值 〕
2、数字高程模型定义 从技术角度地形可视化有静态可视化和交互式动态可视化两种〔〕
1、基于DEM的信息提取
然后按选定的垂直比例尺和水平比例尺，按距离和高程绘出剖面图。
2、等高线的绘制 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
，即地表单元上高程的集合，数学表达为：z=f(x，y)。
DEM功能与应用需求的关系
●数字地形模型(Digital 数字高程模型的概念与理解
DEM功能与应用需求的关系
?DEM及地学分析?第一章
第一节
地表形态表达：从模拟到数字
数字地面模型与其他学科的关系
测绘 遥感 军事 水文 土木工程 农林规划 地质
第二节 数字高程模型的概念与理解
2、数字高程模型定义
DEM，(Digital Elevation Models)，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， 它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列， 即地表单元上高程的集合，数学表达为：z=f(x，
DEM数据采样的根本原那么是通 过最少的采样点来恢复和重建 地形外表
2.空间数据内插方法
空间数据内插技术实现了在离散采样点 根底上的连续外表建模，同时也可对未 采样点处的属性值进行估计，是分析地 理数据空间变化规律和趋势的有力工具。
DEM作为一类特殊的统计外表，高度逼 真的地形建模技术和快速的内插算法是 DEM研究领域长期以来的追求目标。
非地形特性应用〔重力、气压、磁场、降水、地价、土壤类型、工农业产值 〕
2、数字高程模型定义 从技术角度地形可视化有静态可视化和交互式动态可视化两种〔〕
1、基于DEM的信息提取
然后按选定的垂直比例尺和水平比例尺，按距离和高程绘出剖面图。
2、等高线的绘制 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
数字高程模型第四章DEM表面建模PPT课件
例如实际地形曲面一般是比较粗糙的，DEM 应 首先满足保凸性和逼真性，而对于飞机、汽车等 制造业而言，首先考虑的却是光滑性。
CHENLI
8
4.2DEM表面重建
DEM是地形表面的“数学/数字模型”—根据 不同数据集采用一个或多个“数学函数”表 示，数学函数通常被认为是内插函数
对地形表面进行表达的各种处理称为表面重建 或表面建模，重建的表面即为DEM表面。
➢ 三角形在形状、大小方面灵活，能容易地融合 断裂线等特殊数据，又能生成线或其他任何数 据（任意形状多边形可分为一系于一次的多
项式，形成的三角形不是平面，而是曲面三角
形。
CHENLI
16
3）基于格网的表面建模
通用多项式中的前三项与a3XY项一起使用，至少 需要4个点以确定一个表面。这种表面称双线 性表面。
CHENLI
13
基于点的表面建模的特点：
➢ 这种方法简单，只涉及独立的点，可用于 处理所有类型的数据，难点在如何确定相 邻点之间边界。但由于建立表面的不连续 性，并不是一种真正实用的方法。
CHENLI
14
2）基于三角形的表面建模
分析多项式的前三项（两个一次项和一个零次 项），这三个点可生成一个平面。为决定这三 项的系数，最少需要三个点。
因此：地形表面重建=DEM表面重建/表面生成
CHENLI
9
DEM内插与DEM表面重建概念的细微差别：
➢ 内插：包括估计一个新点高程的整个过程，这个 新点可能随后被用于表面重建
➢ 表面重建：强调重建表面的实际过程，该过程可 以不包括内插的计算。
➢ 表面重建：强调“如何重建表面、哪类表面被建 立或是否为一个连续表面”
• 然而地形表面存在的各种特殊地貌如断裂线、绝壁、 尖峰、竖井、洞穴等，并不满足单值、连续光滑的数 学函数条件。
CHENLI
8
4.2DEM表面重建
DEM是地形表面的“数学/数字模型”—根据 不同数据集采用一个或多个“数学函数”表 示，数学函数通常被认为是内插函数
对地形表面进行表达的各种处理称为表面重建 或表面建模，重建的表面即为DEM表面。
➢ 三角形在形状、大小方面灵活，能容易地融合 断裂线等特殊数据，又能生成线或其他任何数 据（任意形状多边形可分为一系于一次的多
项式，形成的三角形不是平面，而是曲面三角
形。
CHENLI
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3）基于格网的表面建模
通用多项式中的前三项与a3XY项一起使用，至少 需要4个点以确定一个表面。这种表面称双线 性表面。
CHENLI
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基于点的表面建模的特点：
➢ 这种方法简单，只涉及独立的点，可用于 处理所有类型的数据，难点在如何确定相 邻点之间边界。但由于建立表面的不连续 性，并不是一种真正实用的方法。
CHENLI
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2）基于三角形的表面建模
分析多项式的前三项（两个一次项和一个零次 项），这三个点可生成一个平面。为决定这三 项的系数，最少需要三个点。
因此：地形表面重建=DEM表面重建/表面生成
CHENLI
9
DEM内插与DEM表面重建概念的细微差别：
➢ 内插：包括估计一个新点高程的整个过程，这个 新点可能随后被用于表面重建
➢ 表面重建：强调重建表面的实际过程，该过程可 以不包括内插的计算。
➢ 表面重建：强调“如何重建表面、哪类表面被建 立或是否为一个连续表面”
• 然而地形表面存在的各种特殊地貌如断裂线、绝壁、 尖峰、竖井、洞穴等，并不满足单值、连续光滑的数 学函数条件。
数字高程模型概念介绍课件
WPS,a click to unlimited possibilities 演讲人
目录
01. 数字高程模型的基本概念 02. 数字高程模型的制作方法 03. 数字高程模型的应用案例
数字高程模型的定义
数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM） 是一种表示地面高程的数字模型。
DEM通常以网格的形式表示，每个网格单元都有一个 对应的高程值。
DEM可以用于各种地理信息系统（GIS）和遥感（RS） 应用，如地形分析、洪水模拟、土地利用规划等。
DEM的精度和分辨率可以根据实际需求进行调整，以1
规则格网数字 高程模型：将 地表划分为规 则格网，每个 格网内的高程 值相同
数据预处理：对数据进行清洗、去 噪、平滑等处理
数据融合：将不同来源的高程数据 融合，形成统一的高程模型
数据可视化：将高程数据以图形、 图像等形式展示，便于理解和分析
数据可视化
01 02 03 04
01
数字高程模型：将地形数据转化 为可视化的三维模型
02
数据来源：遥感影像、地形图、 实地测量等
03
数据处理：对数据进行预处理， 包括去噪、滤波等
伏等
城市规划：用于城 市规划，如土地利 用、交通规划、环
境评估等
水文分析：用于水 文特征分析，如流 域、河流、湖泊等
灾害预警：用于灾 害预警，如洪水、
滑坡、泥石流等
地质分析：用于地 质特征分析，如地 质构造、地层、岩
石等
军事应用：用于军 事应用，如战场地 形分析、军事设施
规划等
数据采集
地形测量：使 用GPS、激光 雷达等设备获 取地形数据
02
不规则三角网 数字高程模型： 将地表划分为 不规则三角网， 每个三角网内 的高程值相同
目录
01. 数字高程模型的基本概念 02. 数字高程模型的制作方法 03. 数字高程模型的应用案例
数字高程模型的定义
数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM） 是一种表示地面高程的数字模型。
DEM通常以网格的形式表示，每个网格单元都有一个 对应的高程值。
DEM可以用于各种地理信息系统（GIS）和遥感（RS） 应用，如地形分析、洪水模拟、土地利用规划等。
DEM的精度和分辨率可以根据实际需求进行调整，以1
规则格网数字 高程模型：将 地表划分为规 则格网，每个 格网内的高程 值相同
数据预处理：对数据进行清洗、去 噪、平滑等处理
数据融合：将不同来源的高程数据 融合，形成统一的高程模型
数据可视化：将高程数据以图形、 图像等形式展示，便于理解和分析
数据可视化
01 02 03 04
01
数字高程模型：将地形数据转化 为可视化的三维模型
02
数据来源：遥感影像、地形图、 实地测量等
03
数据处理：对数据进行预处理， 包括去噪、滤波等
伏等
城市规划：用于城 市规划，如土地利 用、交通规划、环
境评估等
水文分析：用于水 文特征分析，如流 域、河流、湖泊等
灾害预警：用于灾 害预警，如洪水、
滑坡、泥石流等
地质分析：用于地 质特征分析，如地 质构造、地层、岩
石等
军事应用：用于军 事应用，如战场地 形分析、军事设施
规划等
数据采集
地形测量：使 用GPS、激光 雷达等设备获 取地形数据
02
不规则三角网 数字高程模型： 将地表划分为 不规则三角网， 每个三角网内 的高程值相同
相关主题
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
王之卓 （1979）
地形表面用X、Y、Z坐标的数字形式的一种表达
Burrough 数字形式表示的局部地球表面的量化模型，有时也成为
(1986)
数字地形模型DTM
Weibel (1991)
局部地形表面的数字化表达
10
DEM DHM
DGM DTM DTED
数字地面模型有关术语
Digital Elevation Model
数字高程模型： DEM(Digital Elevation Model)
区域地形表面海拔高度的数字化表达（狭义） 或 地理空间 中地理对象表面海拔高度的数字化表达（广义）。
传统的高程模型数字高程模型：
• 数字化： 数字计算机只识数字，一切必须数字化 • 离散化： 数字计算机容量有限，必须采样离散化 • 结构化： 借助计算机表达与处理，模型必须结构化
矢量叠加
三维表示与分析
18
地形数字化表达方式
l 数学描述 l 图形表达 l 图像表达
19
地形数字化表达方式
地 数学描述 全局
形
数
局部
字 化
图形方式
点
表
达
线
方
式
图像方式 直接
傅里叶级数 多项式函数 规则的分块数据 不规则的分块数据 不规则分布网络 规则分布网络 特征点（山顶、山脊、山谷） 等高线 特征线（山脊线、山谷线等） 剖面线 航空影像、遥感影像
通过对这些数据和图形的解译和发现，可获取 在地形图上没有直接表现的知识。
7
地表形态表达:从模拟到数字
象形绘图法
写景表示法
数字高程模型
等高线图示法 8
DEM的概念与理解
传统的高程模型－－等高线地形图：
高程用来描述地形表面的起伏形态；传统的高程模型是等高 线，其数学意义是定义在二维地理空间上的连续曲面函数。
9
DEM定义
Miller (1958)
利用一个任意坐标场中大量选择的已知X、Y、Z的坐标 点对连续地面的一个简单统计表示
Doyle （1978）
描述地面诸特征空间分布的有序数值阵列，在一般情况 下，所记录的地面特征为高程值，他的空间分布由x、y 平面坐标系统来描述，也可通过经度和维度进行描述海
拔分布。
以绝对高程或海拔表示的地形 模型
Digital Height Model
以任意高程表示的地形模型， 包括绝对高程和相对高程，为
德国所使用
Digital Ground Model
Digital Geomorphology Model
具有连续变化特征的地表实体 模型，为英国所使用
除高程外的其他地貌形态模型， 如坡度、坡向等
22
DEM的可视化
主要包括：
l 二维可视化:等高线地形图、分层 设色图、剖面图等。
l 三维可视化：三维地形透视图、晕 渲图、纹理影射、地形细节层次模 型，以及在其他信息辅助下的地形 三维景观图、地形三维造型图、地 形场景仿真等
23
DEM主要功能
主要包括：
l 高程内插： l 拟合曲面内插： l 等高线内插： l 可视区域分析； l 面积体积计算； l 坡度、坡向、曲率计算 l 晕渲图
1
参考教材
《数字高程模型及地学分析的原理与方法》
汤国安
《数字地形分析》
周启明
《数字高程模型》
李志林
《数字高程模型原理和方法》 刘修国
2
课程主要内容M原始数据采集 DEM表面建模 数字高程模型内插 DEM数据质量分析与控制 DEM基本地形分析 DEM三维可视化及应用 数字高程模型的应用 数字高程模型发展方向和展望
区别与联系：
数字地面模型中地形属性为高程时，称为数字 高程模型。都是地球表面地形地貌离散数字的一 种数学表达；DEM是DTM的一个子集。
DEM不再仅是一种数据产品，而是数据及其相关 处理、表达和分析方法的统一体。
12
DEM的信息特征
l 数字高程模型是零阶单纯的单项数字地貌模型， 是数字地貌模型总体的滋生点。
3
实习内容
第一次 表面建模上机实习 第二次 地形分析上机实习
4
考核及成绩
考核内容： 1、 实习报告 2、平时成绩 3、考试成绩
5
第一讲、数字高程模型概述
横
远
看
近
成
高
岭
低
侧
各
成
不
峰
同
6
地形图
地理环境空间信息的载体和传输工具：
现实世界的缩影。人们在足不出户的情况下通 过阅图了解感兴趣区域的自然、社会、经济现象 和地势起伏等。
航空航天遥感资料 地形图 地面实测记录 … 综合性数字高程模型 区域性数字高程模型 专题性数字高程模型 … 规则格网数字高程模型
空间多边形数字高程模型
等值线数字高程模型
…
15
DEM研究内容与体系
地形数据采样
地形表面
地形数据组织与管理
DEM建立
地形建模与内插
DEM
地形分析与地学应用
DEM操作
地形数据可视化
Digital Terrain Model
泛指地形表面自然、人文、社 会景观模型
Digital Terrain Elevation Model
为美国国防制图局所使用的地 形模型，强调模型的格网结构
特征
11
DTM与DEM
数字地面模型：DTM(Digital Terrain Model)
地表二维地理空间位置和其相关的地表属 性信息的数字化表达。
l 构筑数字高程模型和由它派生数字地貌模型的 方法，有比较一般的应用意义。
数
单项数字地面模型 数
字
单项数字地面模型 字
地
高
…
面 模
单项数字地面模型
程 模
型
单项数字地面模型 型
13
DEM数据的特点
数据精度的恒定性 表达的多样性 更新的实时性 尺度的综合性
14
DEM的分类
数字高程模型
数据源 内容 结构
24
DEM与GIS的关系
间接 透视图
晕眩图
20
DEM的操作
主要包括： l 编辑处理 l 滤波 l 合并 l 拼接 l 叠加 l 不同格式DEM之间的转换。
21
DEM的分析
主要包括： l 基本地形信息计算：坡度、坡向、
地表粗糙度、地形起伏度、剖面曲 率、平面曲率等地形描述因子。 l 复杂地形信息计算：可视域分析、 地形特征提取、水系特征分析等。
DEM可视化 DEM分析
DEM的不确定性分析
与表达
DEM应用
数据采集 数据处理 应用
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DEM数据的来源
地形图数字化 影像数据 野外地面测量
17
DEM建立流程
航摄相片
地形图
全数字化摄影测量
正射影象
提 交
影象 数据库
纹理映射
DEM
提 交
DEM 数据库
透 视
数字等高线
扫
描
移动曲面
数 字
化
矢量 数据库