数字地形模型(DTM)与地形分析.共52页文档

重点一数字地形模型1．数字地形模型的定义数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)是定义于二维区域上的一个有限的向量序列(矩阵) ，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。

DTM，简单地说，就是用数字化的形式表达的地形信息。

2．DTM 在形式上分为：规则格网(Grid)不规则三角网(TIN)数字等高线、等深线、地形特征线(山脊线、谷底线等)3．规则网格法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。

数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。

每个格网单元或数组的一个元素，对应一个高程值。

规则网格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。

对于每个网格的数值有两种不同的解释。

第一种认为该格网单元的数值是其中所有点的高程，即格网单元对应的地面面积内高程是均一的高度。

这种数字地形模型是一个不连续的函数，一般用来表示离散空间。

第二种认为该格网单元的数值是网格中心点的高程或该网格单元的平均高程值，这样则需要用一种插值方法来计算每个点的高程。

4．等高线模型等高线是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段。

需要用插值方法来计算落在等高线以外的其他点的高程。

如：美国USGS DEM 数据；我国 1 ：1 万、1 ：5 万、1 ：25 万、1 ：50 万、1 ：100 万DEM 数据5．TIN 模型TIN(Triangulated Irregular Network) 利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点连接成相互连续的三角面。

连接原则：尽可能地确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等—Delaunay 。

不规则三角网是另外一种表示数字高程模型的方法，它既减少规则格网方法带来的数据冗余，同时在计算(如坡度)效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。

TIN 模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。

数字地形模型的生成方法与应用数字地形模型（Digital Terrain Model, DTM）是一种通过数字技术生成地形模型的方法，可以用于各种应用，如地形分析、工程设计、环境评估等。

本文将介绍数字地形模型的生成方法以及其在实际应用中的价值和挑战。

一、数字地形模型的生成方法1. 遥感技术遥感技术是一种通过卫星、航测等手段获取地表信息的方法。

利用遥感技术，可以获取地表的高程数据，从而生成数字地形模型。

常用的遥感技术包括激光雷达、雷达干涉测量、测量影像匹配等。

2. 全站仪技术全站仪技术是一种测量地形高程的方法，它利用全站仪仪器和测量棒测量地面点的三维空间坐标，进而计算出地形的高程。

全站仪技术可以实现对地形的高精度测量，尤其适用于小范围地貌测量。

3. 自动化测量技术自动化测量技术是一种通过自动化仪器和算法实现地形高程测量的方法。

自动化测量技术包括GPS、INS（惯性导航系统）等。

这些技术可以实现大范围地貌的高效测量，但相对于全站仪技术，其测量精度有所降低。

4. 数学建模技术数学建模技术是一种通过建立地形高程的数学模型，利用现有的地形数据进行拟合和插值计算，从而生成数字地形模型的方法。

数学建模技术可以通过插值方法、回归分析等统计算法，构建地形高程的数学模型，并生成数字地形模型。

二、数字地形模型的应用价值数字地形模型在地质、环境、工程等领域具有广泛的应用价值：1. 地质学研究数字地形模型可以提供地质学研究的基础数据，如地表高程、坡度、坡向等信息。

研究人员可以通过分析数字地形模型，了解地表地貌特征，进而研究地壳运动、地貌演化等问题。

2. 地形分析与规划数字地形模型可以为城市规划、交通设计等提供依据。

通过分析数字地形模型，可以评估地形对于城市规划和交通规划的影响，优化规划方案，提高城市和交通的安全性和效率。

3. 工程设计与施工在工程设计和施工中，数字地形模型可以提供工程设计和施工的依据数据。

通过分析数字地形模型，可以评估地形对工程的影响，如土地平整度、坡度等，从而制定合理的工程设计方案和施工方案。

数字地形模型与地貌分析技术介绍与应用案例一、引言地貌是地球表面形态的总称，对于地形的研究对于我们了解地球的结构和演化过程具有重要意义。

而数字地形模型（Digital Elevation Model，DEM）与地貌分析技术则提供了一种高分辨率和高精度的地貌表征与研究方法。

本文将介绍数字地形模型的基本原理以及地貌分析技术的应用案例。

二、数字地形模型的原理数字地形模型是利用地球表面高程数据构建的计算机模型。

常见的数据来源有航空摄影测量、卫星遥感、雷达全地球扫描仪等技术手段。

其原理是通过收集地表高度数据，建立高程模型，实现对地球表面形态的数字化描述。

数字地形模型主要有两种类型：离散点模型和连续模型。

离散点模型使用一系列离散的高程点来表示地表形态，常见的如地图上的等高线。

而连续模型则通过对离散点进行插值处理，构建连续的地表高程模型。

三、数字地形模型的应用1. 地形分析与地貌研究利用数字地形模型，地学家可以对地面的高程、坡度、坡向等地形参数进行计算和分析。

通过地形参数的分析，可以揭示地球表面的动力学过程和地貌演化的规律，进而研究地球的演化历史。

2. 地形辅助决策数字地形模型在城市规划、水资源管理、环境保护等领域起着重要作用。

通过对地形进行模拟和分析，可以确定最佳的建设位置，减轻自然灾害对城市的影响，提高城市的抗灾能力。

同时，数字地形模型可用于流域的水资源管理和河道的治理设计，为环境保护和生态恢复提供科学依据。

四、地貌分析技术的应用案例1. 山地地貌研究数字地形模型为山地地貌研究提供了有力工具。

以喀斯特地貌为例，通过对地形参数的分析，可以揭示喀斯特地貌的形成机制和发育过程。

同时，数字地形模型还能够为山地旅游规划和生态环境保护提供参考依据。

2. 海岸地貌研究海岸地貌是陆地与海洋交界处的地貌形态。

数字地形模型可以对海岸线进行精确测绘，分析海洋侵蚀与沉积的地貌特征，并预测海岸地貌演化趋势。

这对于海岸沿线的开发利用和防止沿海灾害具有重要意义。

测绘技术中的数字地形模型与地理分析近年来，随着科技的不断发展，测绘技术在地理信息系统（GIS）领域的应用也愈发广泛。

数字地形模型（DTM）作为地理分析的基础，扮演着非常重要的角色。

本文将探讨数字地形模型的定义、建模方法以及与地理分析之间的关系。

首先，我们必须了解数字地形模型的概念。

数字地形模型是一种用数字方式来表示地球表面形状和地形特征的模型。

它可以通过测量、遥感和其他技术手段来获取高程数据，然后以数字化的形式呈现出来。

数字地形模型能够提供关于地形高度、坡度、坡向等信息，为地理分析提供了基础数据。

在数字地形模型的建模过程中，有几种常见的方法。

首先是插值方法，通过采样点的高程数值推算出整个地形表面的高程数值分布。

在插值方法中，有许多不同的算法可供选择，比如三角网、反距离权重法和克里金插值法等。

这些算法有各自的优缺点，研究者们根据不同的需求和数据特点选择适合的方法。

其次是倾斜摄影测量方法，通过倾斜摄影测量技术获取地表高程数据并建立数字地形模型。

这种方法在城市规划、土地利用和建筑设计等领域有着广泛的应用。

最后，还有激光雷达测量方法，该方法利用激光仪器对地表进行扫描，通过计算激光回波的时间差来确定地面表面的高程数据。

激光雷达测量方法具有高精度、高效率和非接触性等优点，目前在测绘技术中得到了广泛应用。

数字地形模型的建立为地理分析提供了坚实的基础。

地理分析是指通过对地理现象进行统计和空间分析，以发现地理规律和解决实际问题的过程。

数字地形模型的高程数据为地理分析提供了重要的信息，可以用于地形分析、景观分析和自然资源管理等方面。

地形分析是利用数字地形模型数据进行的各种地形参数计算和地形特征分析。

通过地形分析，我们可以了解地面的坡度、曲率、高程等信息，以便于研究地形演化和地质灾害等问题。

景观分析是对地表形态、地貌单位和景观结构进行定量分析和描述的过程。

通过对数字地形模型的分析，可以获得区域的景观特征、空间分布和格局等信息。

如何进行数字地形模型的生成和分析数字地形模型（DTM）的生成和分析是现代地理信息系统（GIS）和遥感技术的重要应用之一。

DTM通过获取地面表面的数字高程和坐标数据，以三维形式呈现地形特征，为各种领域的研究和决策提供支持。

本文将介绍数字地形模型的生成和分析的基本原理和方法。

一、数字地形模型的生成1.高程数据的获取生成DTM的首要任务是获得地面的高程数据。

常用的获得高程数据的方法有测量和遥感技术。

测量方法包括全站仪测量、GPS测量和实地勘测等，适用于较小范围的地形特征获取。

而遥感技术则通过卫星、飞机和无人机等平台获取地表高程数据，具有较大范围和高时效性的优势。

2.数据预处理获取到的高程数据通常会包含一些噪声和孤立点，需要经过预处理来提高数据的可靠性和准确性。

预处理的方法包括数据滤波、数据插值和数据平滑等。

数据滤波可以去除噪声和异常点，数据插值可以填补缺失的数据，数据平滑可以减小数据之间的不规则性。

3.数据格式转换在进行数字地形模型生成之前，还需要将高程数据转换为标准的数字格式。

常用的数据格式有ASCII格式、LAS格式和DEM格式等。

ASCII格式是一种简单的文本格式，适用于小范围的数据；LAS格式是一种用于存储激光雷达数据的二进制格式，适用于大范围的数据；DEM格式是一种常用的栅格格式，适用于进行地形分析和可视化。

二、数字地形模型的分析1.地形特征提取数字地形模型可以提供详细的地形信息，可以通过分析和挖掘这些信息来获得有关地形特征的辅助信息。

常用的地形特征包括地形起伏度、坡度、坡向和几何形状等。

地形起伏度可以反映地形的变化强度，坡度可以反映地表的陡峭程度，坡向可以反映地表的朝向特征，几何形状可以反映地表的几何特征。

2.地形分析利用数字地形模型可以进行各种地形分析，以支持不同领域的研究和决策。

其中包括：（1）水文分析：通过分析地形的坡度、坡向和流向等特征，可以模拟水文过程和预测洪灾等水文灾害。

（2）土壤侵蚀分析：通过分析地形起伏度和坡度等特征，可以评估土壤侵蚀的潜力和风险。

07第七讲数字地形模型（DTM）_591102579数字地形模型（DTM ）Copyright All right reserved LiuZhaoDTM(Digital Terrain Model)概述DEM 数据获取?DEM 建模?Copyright All right reserved LiuZhaoDEM 内插地形因子提取与分析?三维可视化?DEM 应用概述DTM 的含义：–地形表面简单的数字表示–描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列–数学描述：Copyright All right reserved LiuZhao ?DEM 的含义：Digital Elevation Model–对地面高程的描述–函数形式：DEM 特点：–多种形式显示地形信息?Copyright All right reserved LiuZhao –精度不会损失–容易自动化、实时化–适合定量分析与三维建模DTM 分类：–按区域分类：综合性、区域性、专题性–按结构形式分类：规则格网、平面多边形、曲面DTM 、空间多边形、等值线、散点?Copyright All right reserved LiuZhao –按内容分类：数字地貌模型、非数字地貌模型–根据模型的连续性分类：不连续、连续、光滑Copyright All right reserved LiuZhao应用范畴：–作为国家地理信息的基础数据–土木工程、景观建筑与矿山工程的规划与设计–为军事目的（军事模拟等）而进行的地表三维显示–景观设计与城市规划流水线分析可视性分析?Copyright All right reserved LiuZhao–流水线分析、可视性分析–交通路线的规划与大坝的选址–不同地表的统计分析与比较–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．–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，以进行显示与分析应用范畴–为遥感、环境规划中的处理提供数据–辅助影像解译、遥感分类–将DEM 概念扩充到表示与地表相关的各种属性，如人口、交通、旅行时间等–与GIS 联合进行空间分析–虚拟现实（VR ）?Copyright All right reserved LiuZhao–派生产品：平面等高线图?立体等高线图?等坡度图?晕渲图?通视图纵、横断面图?三维立体透视图?三维立体彩色图?景观图数据获取数据源：–影像–地形图?Copyright All right reserved LiuZhao –地面实测数据–专题地图–统计报表和行政区域图–其它：气压测高、地质勘探、重力测量数据采集方法：–摄影测量采样：等高线法、规则格网点法、选择采样法、渐进采样法、剖面法、混合采样法?Copyright All right reserved LiuZhao数字摄影测量自动采集–从现有地形图获取：手扶跟踪数字化扫描数字化或屏幕数字化–由等高线地形图生成格网DEM 的方法Copyright All right reserved LiuZhao DEM 建模建立DEM 表面的几种方法–通用多项式函数Copyright All right reserved LiuZhaoCopyright All right reserved LiuZhao –基于点的表面建模–基于三角形的表面建模–基于格网的建模–混合表面的建模?Copyright All right reserved LiuZhaoCopyright All right reserved LiuZhao ?三角网生成（TIN）–TIN的基本要求TIN是唯一的；Copyright All right reserved LiuZhao力求最佳的三角形几何形状，每个三角形尽量接近等边形状；保证最邻近的点构成三角形，即三角形的边长之和最小Copyright All right reserved LiuZhao构成三角网?Copyright All right reserved LiuZhao–Delaunay 三角网定义：狄洛尼三角网为相互邻接且互不重叠的三角形的集合，每一三角形的外接圆内不包含其他的点。