地形图的应用课件

数字地面模型数字地面模型数字地面模型(DigitalTerrainModel,缩写为DTM)是对地形起伏形态的数字表达，代表着地形特征的空间分布，它由对地形表面取样所得到的，并按一定结构组织在一起的一组点的平面位置和高程数据以及一套对地面进行连续表示的算法所组成。由于地形起伏形态通常是用高程来表示的，所以DTM也常称为数字高程模型（DEM)。一、基本概念2.与DTM密切相关的学科和技术测绘学、应用数学、计算机科学1.定义数字地面模型(DigitalTerrainModel二、ＤＴＭ的表示方法

２、规则格网表示法把DTM表示成高程矩阵DTM={Hij},i=1,2,…,m；j=1,2,…,n

１、数学分块曲面表示法把地面分成若干个块，每块用一种数学函数表示，并使函数曲面通过离散采样点。主要用于复杂表面模拟，一般不用。120.6117.4122.8123.7121.7121.7125.2124.5121.7121.7123.7130.8129.5113.4125.8120.7二、ＤＴＭ的表示方法２、规则格网表示法把DTM表示成缺点地形简单的地区存在大量冗余数据；如不改变格网大小，则无法适用于起伏程度不同的地区；由于删格过于粗略，不能精确表示地形的关键特征，如山顶、山脊、山谷等。优点数据结构简单缺点地形简单的地区存在大量冗余数据；如不改变格网大小，则３、不规则三角网（TIN）表示法

（TriangulatedIrregularNetwork,简写为TIN）由连续的相互联接的三角形组成，三角形的形状和大小取决于不规则分布的高程点的位置和密度。３、不规则三角网（TIN）表示法由连续的相互联接的三角形组成优点

能充分体现地形特征点和特征线数据冗余小缺点数据结构较为复杂，构建时计算量大优点能充分体现地形特征点和特征线数据冗余小缺点三、DTM的数据源与采集方法

1.以摄影测量立体像对为数据源◆仪器:全能型联机精密立体测图仪(数字摄影测量工作站）◆采点方式:断面扫描

三、DTM的数据源与采集方法1.以摄影测量立体像对为数据源◆步骤：内定向相对定向绝对定向扫描.采样.记录DEM数据的形成输出格式转换确定X0,Y0,Δx,Δy◆步骤：内定向相对定向绝对定向扫描.采样.记录DEM数据的形逐点采样法渐进采样法分批互补采样法筛选采样法部分迭代法采样方法

逐点采样法采样方法

渐进采样法的基本步骤:(B0MaKarovic马卡洛维奇提出)（1）子区划分和基底网结构点采样（2）加密判断(δhij<阈值δht08δ0高程中的误差)特点：精度不受地貌复杂程度的影响、自动、只须双线性内插、每次采样是等权的.渐进采样法的基本步骤:2.以地形图为数据源的数字高程原始数据采样

作业方法人工方格膜片逐点判估.记录法手扶数字化仪采集扫描数字化半自动采集2.以地形图为数据源的数字高程原始数据采样

作业方法地形图扫描二值化细化整体自动跟踪屏幕手工自动化输出模式转换拼接定向编辑检查赋属性图形叠加编辑扫描数字化的作业步骤地形图扫描二值化细化整体自动跟踪屏幕手工自动化输出模式转换拼3.野外实测获取数字高程模型原始数据

◆仪器:经纬仪+PC1500+标尺全站式电子速测仪◆方法 选用沿地性线或等高线量取地貌特征点的采点方式4.用近景摄影测量立体像对获取DEM3.野外实测获取数字高程模型原始数据4.用近景摄影测量立体地形图的应用课件地形图的应用课件地形图的应用课件四、ＤＴＭ的建立方法四、ＤＴＭ的建立方法１、由离散点建立格网ＤＴＭ（１）、线性内插z=a0+a1x+a2y系数a0、a1、a2可利用3个邻近的已知点求得基本思想：用被插值点P最临近的3个点构成一个平面，然后再内插P点高程。DTM的建立方法随数据源和DTM类型的不同而不同已知：(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)…..(xn，yn，zn)求：(x，y，？)１、由离散点建立格网ＤＴＭ（１）、线性内插（２）、多项式内插内插点附近的曲面函数为z=a0+a1x+a2y+a3xy+a4x2+a5y2系数a0，…，a5，可以用被插值点附近的6个离散点代入上式来确定

（２）、多项式内插内插点附近的曲面函数为（３）、距离加权平均内插ci是距离加权函数，常用的形式是ci=1/di2=1/[(x-xi)2+(y-yi)2]基本思想：用被插值点P附近参考点的高程和到被插点的距离来内插点P的高程。(xi,yi,zi),i=1,…，n，为被插值点P(x,y,z)附近的一组参考点坐标，P的高程插值计算公式为：（３）、距离加权平均内插ci是距离加权函数，常用的形式是基本２、由等高线建立格网ＤＴＭ的方法（１）、基本思想按照待求格网点的平面位置寻找该点上的最大坡度方向，求取过该点的最大坡度线与其两侧相邻两条等高线的交点，最后根据这两条等高线的高程线性内插出待求格网点的高程。pp1p2２、由等高线建立格网ＤＴＭ的方法（１）、基本思想pp1p2(２)、实用方法在水平和垂直两个方向上进行与相邻等高线的求交计算，并近似地将相应两点距离短的方向作为内插格网点高程的方向。(２)、实用方法在水平和垂直两个方向上进行与相邻等高线的（３）、遇到的问题Ａ、两个方向上所求得的交点对都位于高程不同的等高线上；Ｂ、一个方向上的交点对所在等高线高程相同，另一方向上的交点对所在等高线高程不同；（３）、遇到的问题Ａ、两个方向上所求得的交点对都位于高程不同Ｃ、两个方向上的交点对所在等高线高程均相同，且两个方向上的高程值不同；

z=(zh+zv)/2

Ｄ、两个方向上的交点对所在等高线高程均相同，且两个方向上的高程值相同；

z=zh

或z=zvＥ、一个方向上存在交点对，另一方向上只有一个交点。Ｃ、两个方向上的交点对所在等高线高程均相同，且两个方向上的高３、由离散点建立ＴＩＮ的方法主要有两种方法：当离散点均为地形特征点，需要根据实际地形人工构网；当离散点密度较大时，根据一定的法则自动构网。ａ、由泰森多边形构建ＴＩＮ；ｂ、根据距离最近法建立ＴＩＮ。３、由离散点建立ＴＩＮ的方法主要有两种方法：（1）由泰森多边形构建ＴＩＮ用泰森多边形分割离散点分割原则：每个多边形内只有一个点多边形内任一点到对应离散点的距离最短相临泰森多边形内的离散点连线（1）由泰森多边形构建ＴＩＮ用泰森多边形分割离散点（2）距离最近法则建立ＴＩＮ步骤：找两个距离最近的点，以这两个点连线为基线寻找与基线最近的点构成三角形按同样的法则把三角形的三条边作为基线进行扩展（2）距离最近法则建立ＴＩＮ步骤：找两个距离最近的点，以这两数字高程模型的应用一、利用DTM绘制等高线（讲过）二、DTM绘制地面晕渲图三、透视立体图的绘制四、求地表面积五、求体积六、基于DTM的地形分析

数字高程模型的应用一、利用DTM绘制等高线（讲过）二、DTM绘制地面晕渲图

晕渲图是以通过模拟实际地面本影与落影的方法反映实际地形起伏特征的重要的制图方法。传统的人工描绘：费工、费时，而且带有很大的人工因素。用DTM数据作为信息源，以地面光照通量为依据，计算对应栅格所输出的灰度值，由此产生的晕渲图具有相当逼真的立体效果二、DTM绘制地面晕渲图

晕渲图是以通过模拟实际地面本三、透视立体图的绘制立体图是表现物体三维模型最直观形象的图形，它可以生动逼真地描述对象在平面和空间上分布的形态特征和构造关系三、透视立体图的绘制立体图是表现物体三维模型最直观形象的图形地形图的应用课件四、求地表面积若格网中有特征高程点，则可将格网分解为若干个小三角形，求出它们斜面面积之和作为格网的表面积。若格网中没有高程点，则可计算格网对角线交点处的高程，用四个共用顶点的斜三角形面积之和作为格网的表面积。四、求地表面积若格网中有特征高程点，则可将格网分解为若干个地形图的应用课件五、求体积DEM体积由四棱柱（无特征高程点格网）与三棱柱体积累加得到，下表面为水平面或参考平面，计算公式为：

V3=A3(h1+h2+h3)/3

V4=A4(h1+h2+h3+h4)/4式中，hi为各地表点相对于下表面点的高差，A3与A4分别是三棱柱与四棱柱的底面积。

五、求体积DEM体积由四棱柱（无特征高程点格网）与三棱柱体六、基于DTM的地形分析1．坡度和坡向分析2．地表粗糙度的计算3．地表曲率的计算(1)地面剖面曲率的计算(2)地面平面曲率的计算4．谷脊特征分析5．通视分析(1)两点之间的通视计算(2)面域的通视计算6、其它应用

六、基于DTM的地形分析1．坡度和坡向分析1．坡度和坡向分析坡度定义为水平面和地形表面之间的正切值；坡向为坡面法线在水平面上的投影与正北方向的夹角。2．地表粗糙度的计算反映地表的起伏变化和侵蚀程度的指标定义：为地表单元的曲面（地表）面积与其在水平面上的投影面积之比。

1．坡度和坡向分析

3．谷脊特征分析

判断某点位于分水线或合水线上？当(Hi,(j-1)–Hi,j)(Hi,(j+1)-Hi,j)>0时，若Hi,(j+1)>Hi,j则Vr(i,j)=-1若Hi,(j+1)<Hi,j则Vr(i,j)=1当(H(i-1),j–Hi,j)(H(i+1),j-Hi,j)>0时，若H(i+1),j>Hi,j则Vr(i,j)=-1若H(i+1),j<Hi,j则Vr(i,j)=1在其它情况下，Vr(i,j)=0

其中Vr(i,j)=-1表示谷点Vr(i,j)=1表示脊点，Vr(i,j)=0表示其它点3．谷脊特征分析4．通视分析

4．通视分析面通视面通视5．其它应用

5．其它应用地形图的应用课件地形图的应用课件地形图的应用课件地形图的应用课件地形图的应用课件地形图的应用课件数字地面模型数字地面模型数字地面模型(DigitalTerrainModel,缩写为DTM)是对地形起伏形态的数字表达，代表着地形特征的空间分布，它由对地形表面取样所得到的，并按一定结构组织在一起的一组点的平面位置和高程数据以及一套对地面进行连续表示的算法所组成。由于地形起伏形态通常是用高程来表示的，所以DTM也常称为数字高程模型（DEM)。一、基本概念2.与DTM密切相关的学科和技术测绘学、应用数学、计算机科学1.定义数字地面模型(DigitalTerrainModel二、ＤＴＭ的表示方法

２、规则格网表示法把DTM表示成高程矩阵DTM={Hij},i=1,2,…,m；j=1,2,…,n

１、数学分块曲面表示法把地面分成若干个块，每块用一种数学函数表示，并使函数曲面通过离散采样点。主要用于复杂表面模拟，一般不用。120.6117.4122.8123.7121.7121.7125.2124.5121.7121.7123.7130.8129.5113.4125.8120.7二、ＤＴＭ的表示方法２、规则格网表示法把DTM表示成缺点地形简单的地区存在大量冗余数据；如不改变格网大小，则无法适用于起伏程度不同的地区；由于删格过于粗略，不能精确表示地形的关键特征，如山顶、山脊、山谷等。优点数据结构简单缺点地形简单的地区存在大量冗余数据；如不改变格网大小，则３、不规则三角网（TIN）表示法

（TriangulatedIrregularNetwork,简写为TIN）由连续的相互联接的三角形组成，三角形的形状和大小取决于不规则分布的高程点的位置和密度。３、不规则三角网（TIN）表示法由连续的相互联接的三角形组成优点

能充分体现地形特征点和特征线数据冗余小缺点数据结构较为复杂，构建时计算量大优点能充分体现地形特征点和特征线数据冗余小缺点三、DTM的数据源与采集方法

1.以摄影测量立体像对为数据源◆仪器:全能型联机精密立体测图仪(数字摄影测量工作站）◆采点方式:断面扫描

三、DTM的数据源与采集方法1.以摄影测量立体像对为数据源◆步骤：内定向相对定向绝对定向扫描.采样.记录DEM数据的形成输出格式转换确定X0,Y0,Δx,Δy◆步骤：内定向相对定向绝对定向扫描.采样.记录DEM数据的形逐点采样法渐进采样法分批互补采样法筛选采样法部分迭代法采样方法

逐点采样法采样方法

渐进采样法的基本步骤:(B0MaKarovic马卡洛维奇提出)（1）子区划分和基底网结构点采样（2）加密判断(δhij<阈值δht08δ0高程中的误差)特点：精度不受地貌复杂程度的影响、自动、只须双线性内插、每次采样是等权的.渐进采样法的基本步骤:2.以地形图为数据源的数字高程原始数据采样

作业方法人工方格膜片逐点判估.记录法手扶数字化仪采集扫描数字化半自动采集2.以地形图为数据源的数字高程原始数据采样

作业方法地形图扫描二值化细化整体自动跟踪屏幕手工自动化输出模式转换拼接定向编辑检查赋属性图形叠加编辑扫描数字化的作业步骤地形图扫描二值化细化整体自动跟踪屏幕手工自动化输出模式转换拼3.野外实测获取数字高程模型原始数据

◆仪器:经纬仪+PC1500+标尺全站式电子速测仪◆方法 选用沿地性线或等高线量取地貌特征点的采点方式4.用近景摄影测量立体像对获取DEM3.野外实测获取数字高程模型原始数据4.用近景摄影测量立体地形图的应用课件地形图的应用课件地形图的应用课件四、ＤＴＭ的建立方法四、ＤＴＭ的建立方法１、由离散点建立格网ＤＴＭ（１）、线性内插z=a0+a1x+a2y系数a0、a1、a2可利用3个邻近的已知点求得基本思想：用被插值点P最临近的3个点构成一个平面，然后再内插P点高程。DTM的建立方法随数据源和DTM类型的不同而不同已知：(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)…..(xn，yn，zn)求：(x，y，？)１、由离散点建立格网ＤＴＭ（１）、线性内插（２）、多项式内插内插点附近的曲面函数为z=a0+a1x+a2y+a3xy+a4x2+a5y2系数a0，…，a5，可以用被插值点附近的6个离散点代入上式来确定

（２）、多项式内插内插点附近的曲面函数为（３）、距离加权平均内插ci是距离加权函数，常用的形式是ci=1/di2=1/[(x-xi)2+(y-yi)2]基本思想：用被插值点P附近参考点的高程和到被插点的距离来内插点P的高程。(xi,yi,zi),i=1,…，n，为被插值点P(x,y,z)附近的一组参考点坐标，P的高程插值计算公式为：（３）、距离加权平均内插ci是距离加权函数，常用的形式是基本２、由等高线建立格网ＤＴＭ的方法（１）、基本思想按照待求格网点的平面位置寻找该点上的最大坡度方向，求取过该点的最大坡度线与其两侧相邻两条等高线的交点，最后根据这两条等高线的高程线性内插出待求格网点的高程。pp1p2２、由等高线建立格网ＤＴＭ的方法（１）、基本思想pp1p2(２)、实用方法在水平和垂直两个方向上进行与相邻等高线的求交计算，并近似地将相应两点距离短的方向作为内插格网点高程的方向。(２)、实用方法在水平和垂直两个方向上进行与相邻等高线的（３）、遇到的问题Ａ、两个方向上所求得的交点对都位于高程不同的等高线上；Ｂ、一个方向上的交点对所在等高线高程相同，另一方向上的交点对所在等高线高程不同；（３）、遇到的问题Ａ、两个方向上所求得的交点对都位于高程不同Ｃ、两个方向上的交点对所在等高线高程均相同，且两个方向上的高程值不同；

z=(zh+zv)/2

Ｄ、两个方向上的交点对所在等高线高程均相同，且两个方向上的高程值相同；

z=zh

或z=zvＥ、一个方向上存在交点对，另一方向上只有一个交点。Ｃ、两个方向上的交点对所在等高线高程均相同，且两个方向上的高３、由离散点建立ＴＩＮ的方法主要有两种方法：当离散点均为地形特征点，需要根据实际地形人工构网；当离散点密度较大时，根据一定的法则自动构网。ａ、由泰森多边形构建ＴＩＮ；ｂ、根据距离最近法建立ＴＩＮ。３、由离散点建立ＴＩＮ的方法主要有两种方法：（1）由泰森多边形构建ＴＩＮ用泰森多边形分割离散点分割原则：每个多边形内只有一个点多边形内任一点到对应离散点的距离最短相临泰森多边形内的离散点连线（1）由泰森多边形构建ＴＩＮ用泰森多边形分割离散点（2）距离最近法则建立ＴＩＮ步骤：找两个距离最近的点，以这两个点连线为基线寻找与基线最近的点构成三角形按同样的法则把三角形的三条边作为基线进行扩展（2）距离最近法则建立ＴＩＮ步骤：找两个距离最近的点，以这两数字高程模型的应用一、利用DTM绘制等高线（讲过）二、DTM绘制地面晕渲图三、透视立体图的绘制四、求地表面积五、求体积六、基于DTM的地形分析

数字高程模型的应用一、利用DTM绘制等高线（讲过）二、DTM绘制地面晕渲图

晕渲图是以通过模拟实际地面本影与落影的方法反映实际地形起伏特征的重要的制图方法。传统的人工描绘：费工、费时，而且带有很大的人工因素。用DTM数据作为信息源，以地面光照通量为依据，计算对应栅格所输出的灰度值，由此产生的晕渲图具有相当逼真的立体效果二、DTM绘制地面晕渲图

晕渲图是以通过模拟实际地面本三、透视立体图的绘制立体图是表现物体三维模型最直观形象的图形，它可以生动逼真地描述对象在平面和空间上分布的形态特征和构造关系三、透视立体图的绘制立体图是表现物体三维模型最直观形象的图形地形图的应用课件四、求地表面积若格网中有特征高程点，则可将格网分解为若干个小三角形，求出它们斜面面积之和作为格网的表面积。若格网中没有高程点，则可计算格网对角线交点处的高程，用四个共用顶点的斜三角形面积之和作为格网的表面积。四、求地表面积若格网中有特征高程点，则可将格网分解为若干个地形图的应用课件五、求体积DEM体积由四棱柱（无特征高程点格网）与三棱柱体积累加得到，下表面为水平面或参考平面，计算公式为：

V3=A3(h1+h2+