三角网数字地面模型的构建
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离散的点 规则格网（优缺点） 不规则三角网TIN （triangulated irregular network） 混合形式
§2 DEM的数据获取
一、数据来源 1.影像 航测一直是地形图测绘和更新的最有效和最主要的 手段。航摄影像是高精度、大范围DEM生产最有效的 数据源。遥感影像(SPOT)也是快速生产DEM的有效手 段，但精度较低。目前高分辨率卫星影像 （Quickbird）、雷达图像也已用于生产DEM。
Vi ( Xi , Yi , Zi )
当该序列中各向量的平面点位是规则格网排 列时，则平面坐标可省略，ＤＥＭ简化为 一维向量序列：
( Zi, i 1,2,3....n)
4.DEM的优点： 数字形式，可直接输入计算机，便于各种计 算机辅助系统利用； 容易以多种形式显示地形信息； 精度不会损失； 便于存储、更新、传播。
一、基于矩形格网的DEM多项式内插 用已知规则格网点坐标内插出更密的规则 格网点（或其它点）的高程。方法是由4点或 更多的周边的相邻点拟合一个曲Hale Waihona Puke Baidu（平面）， 然后计算待定点的高程。曲面必须连续甚至 光滑。
第七章 数字地面模型
§1 概述
一、数字地面模型的定义和特点
1.数字地面模型的定义 数字地面模型是描述地球表面形态多种信息空间分 布的有序数据阵列。用公式表示为： m; p 1, 2,3,..... n) kp fk (up, vp) (k 1,2,3,.....
式中：Kp为第p号地面点上第k类地面特征信息的取值 （如高程值、土壤类型等）； up、vp为第p号地面点的二维坐标（地图投影平面坐标、 经纬度、矩阵行列号） m为地面特征信息类型的数目,n为地面点的个数。
地形图数字化 生产DEM
地 形 图 地图扫描 人机交互等高线矢量化 加测注记点 等高线地形图 地图扫描 等高线自动矢量化 加测注记点
等高线高程赋值与检查
周边等高线地图数据获取 构成TIN 内插成格网 DEM DEM存储 等高线地形图数字化生成格网DEM的工作流程 质量检测与元数据文件记录
2.摄影测量方法 常用：等高线法、规则格网法、选择采样法、 渐进采样法、混合采样法、自动采集法（全 数字摄影测量） 沿等高线采样法 适合于地形复杂地区、不 适合平坦地区，有等距离间隔和等时间间隔 两种方式。
5.DEM的应用 作为国家地理信息的基础数据 数字线划图DLG、数字高程模型DEM、数字正射影像 DOM、地理名称、数字栅格图，前三Ｄ为我国国家空 间数据基础设施（NSDI）的框架数据。 测绘领域 工程 军事 规划、环境 遥感
6.DEM的生产流程 数据采集、数据处理、DEM应用
二、DEM的形式
选择性采样 为了准确反映地形，根据地形特征选择采样， 沿山脊线、山谷线、断裂线和离散特征点 （山顶）采点。优点是，少量的点即能反映 地面的主要特征；缺点是，效率低，速度慢。 混合采样 混合采样是把规则格网采样（渐进采样）与 选择性采样结合起来，以提高精度。
全数字摄影测量系统采集数据点 由数字摄影测量系统，根据影像匹配原理， 经自动相对定向、绝对定向后，建立数字立 体模型，采集规则格网的数字地面模型。
规则格网采样 采样点的平面坐标由计算机控制，是一 种简单、效率较高的方法，缺点是不能反映 地形特征点、线。 渐进采样法 是一种使采样点分布合理、减少数据量的 方法。
渐进采样法
此法先以较稀的间隔采样， 得到p1、p3、p5点，再判 断p1、p3间是否需要加密。 条件是，两点间中点的二次 插值与线性插值之差是否超 限。如超限，则加密格网点。 h’’2=1/8(6h3+3h1-h5) h’ 2 =1/2(h3+h1) △ h 2 =1/8(2h3-h1-h5) 如 △ h 2 > T 则内插p2、p4两点。
五、数据分块 目的是提高数据处理（内插）的速度，避免检索 不必要的数据点。
§4 DEM的内插
目的 DEM的内插就是根据已知数据点的高程，计 算其它待定点的高程。 原因 由于DEM产品是一种密集的规则格网形式表 示地面高程，而采集的数据点，通常是稀疏格网或沿 等高线采样或沿地形线采样或任意采样。 方法 由已知点的高程，建立一个数学模型（求 待定系数），求出待定点的高程。常用方法有整体函 数内插、局部函数内插和逐点内插三种。
由SRTM－C波段获取DEM再与TM图像叠加的结果
2.地形图 地形图是DEM的另一个主要数据来源。 存在的问题：地图符号的数字化、现势性差。 3.地面本身 GPS、全站仪、经纬仪＋计算机，用于小范围、 大比例尺（1/2000）数字测图、土方计算， 但工作量大。
二、数据采集方法 1.现有地形图 常用、低廉、快速，精度较低、现势性差。
2.数字地面模型的内容 地貌信息：高程、坡度、坡向等 基本地物信息：居民地、水系、道路境界线等 主要的自然资源和环境信息：土壤、植被、地 质、气候等 主要的社会经济信息：人口分布、工农业产值、 收入等
3.数字高程模型（ＤＥＭ） 数字高程模型是对地球表面起伏的一种离 散的数字表达，是数字地面模型中最基本 的部分。 ＤＥＭ可以表示成区域Ｄ上三维向量序列：
航摄负片
负片扫描
输入像片参数
像对定向
输入控制点坐标
影像自动相关获取格网DEM
人工编辑修改加测定特征线
内插成细格网DEM
修改、编辑、检查
多模型DEM镶嵌
DEM存储
质量检测与元数据文件记录
图7-2-3 交互式数字摄影测量生产DEM的工作流程
§3 DEM数据预处理
DEM数据预处理是数据处理的工作之一，是 DEM数据内插的前的准备工作。预处理包括： 数据格式的转换； 坐标系统的变换； 数据的编辑； 栅格数据的矢量化； 数据的分块。
一、格式转换 由于数据采集的软件、硬件不同，所采集 的数据各有自己的格式，要被某一专业软件 处理，建立DEM，必须首先进行数据格式的转 换。 如GeoTin软件只能处理God格式的数据，其 它格式（txt/dxf/E00）的原始数据，都要转 成God形式的。
二、坐标变换 非地面坐标系变换为国家同一的地面坐标系 或局部坐标系。 三、数据编辑 将采集的数据绘图输出或显示，以检查数据 是否有错、遗漏和重复。 四、栅格数据的矢量化 可用自动矢量化软件实现。
§2 DEM的数据获取
一、数据来源 1.影像 航测一直是地形图测绘和更新的最有效和最主要的 手段。航摄影像是高精度、大范围DEM生产最有效的 数据源。遥感影像(SPOT)也是快速生产DEM的有效手 段，但精度较低。目前高分辨率卫星影像 （Quickbird）、雷达图像也已用于生产DEM。
Vi ( Xi , Yi , Zi )
当该序列中各向量的平面点位是规则格网排 列时，则平面坐标可省略，ＤＥＭ简化为 一维向量序列：
( Zi, i 1,2,3....n)
4.DEM的优点： 数字形式，可直接输入计算机，便于各种计 算机辅助系统利用； 容易以多种形式显示地形信息； 精度不会损失； 便于存储、更新、传播。
一、基于矩形格网的DEM多项式内插 用已知规则格网点坐标内插出更密的规则 格网点（或其它点）的高程。方法是由4点或 更多的周边的相邻点拟合一个曲Hale Waihona Puke Baidu（平面）， 然后计算待定点的高程。曲面必须连续甚至 光滑。
第七章 数字地面模型
§1 概述
一、数字地面模型的定义和特点
1.数字地面模型的定义 数字地面模型是描述地球表面形态多种信息空间分 布的有序数据阵列。用公式表示为： m; p 1, 2,3,..... n) kp fk (up, vp) (k 1,2,3,.....
式中：Kp为第p号地面点上第k类地面特征信息的取值 （如高程值、土壤类型等）； up、vp为第p号地面点的二维坐标（地图投影平面坐标、 经纬度、矩阵行列号） m为地面特征信息类型的数目,n为地面点的个数。
地形图数字化 生产DEM
地 形 图 地图扫描 人机交互等高线矢量化 加测注记点 等高线地形图 地图扫描 等高线自动矢量化 加测注记点
等高线高程赋值与检查
周边等高线地图数据获取 构成TIN 内插成格网 DEM DEM存储 等高线地形图数字化生成格网DEM的工作流程 质量检测与元数据文件记录
2.摄影测量方法 常用：等高线法、规则格网法、选择采样法、 渐进采样法、混合采样法、自动采集法（全 数字摄影测量） 沿等高线采样法 适合于地形复杂地区、不 适合平坦地区，有等距离间隔和等时间间隔 两种方式。
5.DEM的应用 作为国家地理信息的基础数据 数字线划图DLG、数字高程模型DEM、数字正射影像 DOM、地理名称、数字栅格图，前三Ｄ为我国国家空 间数据基础设施（NSDI）的框架数据。 测绘领域 工程 军事 规划、环境 遥感
6.DEM的生产流程 数据采集、数据处理、DEM应用
二、DEM的形式
选择性采样 为了准确反映地形，根据地形特征选择采样， 沿山脊线、山谷线、断裂线和离散特征点 （山顶）采点。优点是，少量的点即能反映 地面的主要特征；缺点是，效率低，速度慢。 混合采样 混合采样是把规则格网采样（渐进采样）与 选择性采样结合起来，以提高精度。
全数字摄影测量系统采集数据点 由数字摄影测量系统，根据影像匹配原理， 经自动相对定向、绝对定向后，建立数字立 体模型，采集规则格网的数字地面模型。
规则格网采样 采样点的平面坐标由计算机控制，是一 种简单、效率较高的方法，缺点是不能反映 地形特征点、线。 渐进采样法 是一种使采样点分布合理、减少数据量的 方法。
渐进采样法
此法先以较稀的间隔采样， 得到p1、p3、p5点，再判 断p1、p3间是否需要加密。 条件是，两点间中点的二次 插值与线性插值之差是否超 限。如超限，则加密格网点。 h’’2=1/8(6h3+3h1-h5) h’ 2 =1/2(h3+h1) △ h 2 =1/8(2h3-h1-h5) 如 △ h 2 > T 则内插p2、p4两点。
五、数据分块 目的是提高数据处理（内插）的速度，避免检索 不必要的数据点。
§4 DEM的内插
目的 DEM的内插就是根据已知数据点的高程，计 算其它待定点的高程。 原因 由于DEM产品是一种密集的规则格网形式表 示地面高程，而采集的数据点，通常是稀疏格网或沿 等高线采样或沿地形线采样或任意采样。 方法 由已知点的高程，建立一个数学模型（求 待定系数），求出待定点的高程。常用方法有整体函 数内插、局部函数内插和逐点内插三种。
由SRTM－C波段获取DEM再与TM图像叠加的结果
2.地形图 地形图是DEM的另一个主要数据来源。 存在的问题：地图符号的数字化、现势性差。 3.地面本身 GPS、全站仪、经纬仪＋计算机，用于小范围、 大比例尺（1/2000）数字测图、土方计算， 但工作量大。
二、数据采集方法 1.现有地形图 常用、低廉、快速，精度较低、现势性差。
2.数字地面模型的内容 地貌信息：高程、坡度、坡向等 基本地物信息：居民地、水系、道路境界线等 主要的自然资源和环境信息：土壤、植被、地 质、气候等 主要的社会经济信息：人口分布、工农业产值、 收入等
3.数字高程模型（ＤＥＭ） 数字高程模型是对地球表面起伏的一种离 散的数字表达，是数字地面模型中最基本 的部分。 ＤＥＭ可以表示成区域Ｄ上三维向量序列：
航摄负片
负片扫描
输入像片参数
像对定向
输入控制点坐标
影像自动相关获取格网DEM
人工编辑修改加测定特征线
内插成细格网DEM
修改、编辑、检查
多模型DEM镶嵌
DEM存储
质量检测与元数据文件记录
图7-2-3 交互式数字摄影测量生产DEM的工作流程
§3 DEM数据预处理
DEM数据预处理是数据处理的工作之一，是 DEM数据内插的前的准备工作。预处理包括： 数据格式的转换； 坐标系统的变换； 数据的编辑； 栅格数据的矢量化； 数据的分块。
一、格式转换 由于数据采集的软件、硬件不同，所采集 的数据各有自己的格式，要被某一专业软件 处理，建立DEM，必须首先进行数据格式的转 换。 如GeoTin软件只能处理God格式的数据，其 它格式（txt/dxf/E00）的原始数据，都要转 成God形式的。
二、坐标变换 非地面坐标系变换为国家同一的地面坐标系 或局部坐标系。 三、数据编辑 将采集的数据绘图输出或显示，以检查数据 是否有错、遗漏和重复。 四、栅格数据的矢量化 可用自动矢量化软件实现。