太原理工大学数字高程模型第十三章数字高程模型的应用

1、数字高程模型的应用DEM应用应用DTM地理信息基础数据工程设计摄影测量与遥感军事上用于导航或导弹制作2022-3-262数字摄影测量数字摄影测量4D产品产品DOM-Digital Orthophoto Model 数字正射影像数字正射影像DLG-Digital Line Graphs 数字线划图数字线划图DEM-Digital Elevation Model 数字高程模型数字高程模型DRG-Digital Raster Graphs 数字栅格图数字栅格图2022-3-263 数字高程模型数字高程模型的应用非常广泛，在测绘中可用的应用非常广泛，在测绘中可用于绘制等高线、坡度和坡向图、立体透视图、

2、于绘制等高线、坡度和坡向图、立体透视图、制作正射影像图（制作正射影像图（DOM）、立体景观图、立体）、立体景观图、立体匹配片、立体地形模型及地图的修测。匹配片、立体地形模型及地图的修测。 在各种工程中可用于体积、面积的计算、各种在各种工程中可用于体积、面积的计算、各种剖面图的绘制及线路的设计。剖面图的绘制及线路的设计。 军事上可用于导航、通讯、作战任务的计划。军事上可用于导航、通讯、作战任务的计划。 在遥感中可作为分类辅助的数据。在遥感中可作为分类辅助的数据。 在环境与规划中可用于土地利用现状的分析、在环境与规划中可用于土地利用现状的分析、各种规划及洪水险情预报。各种规划及洪水险情预报。202

3、2-3-2642022-3-265公路虚拟景观动态漫游技术2022-3-2662022-3-267主要内容 基于DEM信息的提取 在工程中的应用 土石方计算 剖面分析 数字城市 行业应用 城市规划 数字交通 地貌分类 淹没分析 遥感影像的纠正 基于DEM的气候资源的空间推算（以区域规划为例） 地质灾害一、一、 基于基于DEMDEM的信息提取的信息提取1 1、坡度、坡度 定义定义为地表单元的法向与为地表单元的法向与Z Z轴的夹角，即轴的夹角，即切平面与水平面的夹角。切平面与水平面的夹角。 在在计算出各地表单元的坡度后，可对不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。

4、同的坡度设定不同的灰度级，可得到坡度图。2022-3-268 2 2、坡向、坡向 坡向是地表单元的法向量在水平面上的投坡向是地表单元的法向量在水平面上的投影与影与X X轴之间的夹角，轴之间的夹角， 在计算出每个地表单元的坡向后，可制作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、东坡向图，通常把坡向分为东、南、西、北、东北、西北、东南、西南北、西北、东南、西南8 8类，再加上平地，共类，再加上平地，共9 9类，用不同的色彩显示，即可得到坡向图。类，用不同的色彩显示，即可得到坡向图。 （Grid DEMGrid DEM上制作坡度、坡向图上制作坡度、坡向图）2022-3

5、-269Grid DEMGrid DEM上制作上制作坡度、坡向图坡度、坡向图 通常用通常用3 3* *3 3的格网窗的格网窗口在口在DEMDEM数据矩阵中连数据矩阵中连续移动计算完成。续移动计算完成。 2022-3-2610数字地面模型应用数字地面模型应用坡度坡向坡度坡向的计算的计算2022-3-2611 3 3、地表粗造度（破碎度）、地表粗造度（破碎度） 是反映地表的起伏变化和侵蚀程度的指是反映地表的起伏变化和侵蚀程度的指标，一般定义为地表单元的曲面面积与其标，一般定义为地表单元的曲面面积与其水平面上的投影面积之比。水平面上的投影面积之比。2022-3-26124、高程变异分析、高程变异分析

6、 包括平均高程、相对高程、高程标准差，高程变异。包括平均高程、相对高程、高程标准差，高程变异。 高程变异：为格网顶点的高程变异：为格网顶点的高程标准差高程标准差与与平均高程平均高程的的比值比值。2022-3-26132022-3-26145、地貌形态的自动分类、地貌形态的自动分类DEMDEM计算地表形态要素计算地表形态要素H,HH,H, ,坡度、坡向等坡度、坡向等地形分类标准表地形分类标准表地形自动分类地形自动分类平地平地岗丘岗丘丘陵丘陵低山低山高山高山绝对绝对h h400600400600相对相对h h100100100-200100-200坡向坡向336、等高线、等高线的绘制的绘制 在格网

7、在格网DEMDEM上上自动绘制自动绘制等高线主要包括两个步骤：等高线主要包括两个步骤：1 1、等高线追踪、等高线追踪，利用，利用DEMDEM矩形格网点的高程内插矩形格网点的高程内插出出格网边上格网边上的等高线点，并将这些等高线点的等高线点，并将这些等高线点排序排序；2 2、等高线光滑、等高线光滑，进一步，进一步加密加密等高线点并绘制光滑等高线点并绘制光滑曲线。曲线。 2022-3-26152022-3-2616等高线等高线绘制绘制2022-3-26177 基于基于DEM的可视化分析的可视化分析（1 1）、）、剖面分析剖面分析1 1）意义）意义：可以：可以以线代面以线代面，研究区域的地貌形态、轮

8、廓形状、，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。地势变化、地质构造、斜坡特征、地表切割强度等。 如果如果在地形剖面上在地形剖面上叠加叠加其它地理变量，例如坡度、土其它地理变量，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。选线和选址等的决策依据。 2022-3-26182022-3-2619 2 2）绘制）绘制 可在可在格网格网DEMDEM或或三角网三角网DEMDEM上进行。上进行。 已知已知两点的坐标两点的坐标A(xA(x1 1，y y1 1) )，B(xB(x

9、2 2，y y2 2) )，则可求出，则可求出两点两点连线连线与与格网格网或或三角网三角网的的交点交点，并，并内插内插交点上的高程，以及交点上的高程，以及各交点之间的距离。然后按各交点之间的距离。然后按选定选定的垂直比例尺和水平比例的垂直比例尺和水平比例尺，按尺，按距离距离和和高程高程绘出剖面图。绘出剖面图。 剖面图剖面图不一定不一定必须沿直线绘制，也可沿一条必须沿直线绘制，也可沿一条曲线绘制曲线绘制。(2)(2)、通视分析通视分析 通视分析是指以通视分析是指以某一点某一点为观察点，研究为观察点，研究某一区域某一区域通视情况通视情况的地形分析。的地形分析。1）方法）方法：a a、以以O O为为

10、观察点观察点，对格网，对格网DEMDEM或三角网或三角网DEMDEM上的上的每个点每个点判断通判断通视与否，通视赋值为视与否，通视赋值为1 1，不通视赋值为，不通视赋值为0 0。由此可形成属性值。由此可形成属性值为为0 0和和1 1的格网或三角网。的格网或三角网。 b b、以以观察点观察点O O为轴，以一定的为轴，以一定的方位角间隔方位角间隔算出算出0 0360360的的所有方位线上所有方位线上的通视情况。对于每条方位线，通视的地方的通视情况。对于每条方位线，通视的地方绘线，不通视的地方断开，或相反。这样可得出射线状的通绘线，不通视的地方断开，或相反。这样可得出射线状的通视图。视图。 2022

11、-3-26202022-3-26212）关键算法关键算法 均是判断格网或三角网上的某一点是否通均是判断格网或三角网上的某一点是否通视（即视（即两点是否可见两点是否可见）。）。(两点是否可见的两点是否可见的算法算法)两点是否可见的算法：两点是否可见的算法：a a）倾角法）倾角法格网格网DEMDEM为例，为例，O(xO(xo o，y yo o，z zo o) )为为观察点观察点，P(xP(xp p,y,yp p,z,zp p) )为某一为某一格网点格网点，OPOP与格网的与格网的交点交点为为A A、B B、C C。 OPOP的的倾角倾角为为 观察点与观察点与各交点各交点的的倾角倾角为为 i i (

12、i(iA,B,C)A,B,C)若若tgtgmax(tgmax(tgi i , i, iA A、B B、C)C)，则，则OPOP通视通视 ,否则，不通视。否则，不通视。A A2022-3-26222022-3-2623b) b) 剖面图剖面图 两点连线是否与剖面相交。两点连线是否与剖面相交。A AB B3）通视分析示例）通视分析示例观察点观察点不通视不通视通视通视雷雷达达盲盲区区飞飞行行 可可视视域域的的三三维维显显示示2022-3-2624(3)、地形三维图绘制地形三维图绘制 DEMDEM高程点高程点建立几建立几何模型何模型透视透视变换变换隐藏线、隐藏线、面的消除面的消除光照光照模型模型计算计

13、算贴贴纹纹理理图形图形输出输出开放式图形标准库（开放式图形标准库（OpenGLOpenGL）。）。2022-3-2625三维景观三维景观2022-3-2626数码城市和虚拟现实数码城市和虚拟现实City ModelDOMDEMDLGAttribute RDB2022-3-2627数字深圳数字深圳2022-3-26283D 3D 建筑建筑2022-3-2629DEM+DOM+DLG2022-3-2630交通行业：数字公路交通行业：数字公路2022-3-2631(4)、地貌晕渲图绘制地貌晕渲图绘制资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统教程地理信息系统教程所配光盘所配光盘2022-3-

14、2632数字地面模型应用数字地面模型应用晕渲图的制作晕渲图的制作2022-3-2633(5)(5)、模拟飞行模拟飞行2022-3-2634数字地面模型应用数字地面模型应用透视图的绘制透视图的绘制2022-3-263536DEMDEM的土石方的土石方计算：计算：计算线路挖土、石方计算线路挖土、石方量量二、在工程中的应用二、在工程中的应用2022-3-262022-3-2637数码深圳数码深圳数字城市数字城市“9.11”事件前后世贸大厦的数字高程图2022-3-26382022-3-2639聊城市规划管理三维辅助决策虚拟城市系统 该系统是以高精度数字正射影像数据、地形数据和三维建筑模型数据为核心，充分利用影像和GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统）、RS（遥感系统）技术的特点和优势，与虚拟仿真技术进行技术集成建立的城市三维地理信息平台。其主要特点是利用虚拟现实技术，在三维、立体、可视化、多角度、大环境中，实现局部的规划和建筑设计方案与区域景观的实时、多方案综合分析与判断，使方案的确定直观化、与周边环境协调化，克服凭主观经验“拍脑袋”决策的局限性，利于确定最佳方案。行业应用行业应用2022-3-2640交通行业：数字公路交通行业：数字公路行业应用行业应用2022-3-2641基于DEM的地貌分类流程图行业应用行