第四章空间表面建模

第四章空间表面建模1第1页，共12页，2023年，2月20日，星期三数字地面模型概念数字地面模型（DigitalTerrainModel，DTM）：描述地面特性的空间分布的有序数值阵列。数字高程模型（DigitalElevationModel，DEM）：地面特性为高程的DTM地面特性高程、地价、土地权属、土壤类型、土地利用类型岩层深度、地貌特征等2第2页，共12页，2023年，2月20日，星期三数字高程模型3第3页，共12页，2023年，2月20日，星期三数字地面模型的实现七类数字地面模型规则格点（格网）数字地面模型散点数字地面模型等值线数字地面模型曲面数字地面模型线路数字地面模型平面多边形数字地面模型空间多边形数字地面模型4第4页，共12页，2023年，2月20日，星期三三种常见数字地面模型的实现1

——TIN的生成TIN（TriangleIrregularNet）的生成方法首先取其中任意一点P1，在其余各点中搜寻与些点最近的点P2，连接P1与P2构成第一条边然后在其余所有点中寻找与这条边最近的点，找到后即可构成第一个多边形以三角形新生成的两边为底边分别寻找它们最近的点构成第二个、第三个三角形依此类推，直到把所有的点都连入三角网中示例全国气象站点5第5页，共12页，2023年，2月20日，星期三TIN的生成6第6页，共12页，2023年，2月20日，星期三三种常见数字地面模型的实现2

——格网的生成格网（Grid）的生成方法在采样点不足的情况下，通过空间插值的方法生成格网，利用有限数据的样本点来估计未知点的值。为什么要插值：降低花费插值的前提假设：所有空间地物是彼此关联的，即离得近的地物点其属性较为相近。几种常用的插值方法：反距离权重法、双线性内插法、趋势面插值、样条插值、克里金插值反距离权重法（IDW)基本思路：距离越远对待插点的影响越小基本公式：7第7页，共12页，2023年，2月20日，星期三三种常见数字地面模型的实现2

——格网的生成双线性插值线性插值(假设：高程在直线上呈比例变化)基本公式：不规则点双线性插值规则点双线性插值ABCDCPABEFAPDECB8第8页，共12页，2023年，2月20日，星期三三种常见数字地面模型的实现2

——格网的生成趋势面插值思路：用一个通过各个空间采样点的空间曲面来模拟地形表面，常用的是二次多项式基本公式：样条(Spline)插值思路：利用样本点，采用一定的数学函数拟合出一个光滑曲面，使该曲面曲率最小，且通过所有的样本点。相当于扭曲一条橡皮让它通过所有的点，同时曲率最小。两种样条插值方法：规则样条和张力样条9第9页，共12页，2023年，2月20日，星期三三种常见数字地面模型的实现2

——格网的生成克里金插值（Kriging）思路：首先考虑空间属性在空间位置上的变异分布，确定对一个待插点值有影响的距离范围，然后用此范围内的采样点来估计待插点属性值是一种求最优线性无偏内插估计量的方法（线性、无偏、最小估计方差）基本步骤：输入原始数据数据检验与分析直方图的计算计算变异函数克里金插值演示10第10页，共12页，2023年，2月20日，星期三三种常见数字地面模型的实现3

——等值线的生成等值线的生成TIN生成等值线确定各边上有无等值点等值点的追踪格网法绘制等值线等值点位置的确定等值点的追踪ABCFE11第11页，共12页，2023年，2月20日，星期三实习十二数字地面模型创建TIN表面在ARCMAP中添加气象站点的数据，并打开3DAnalyst工具条，设置选项（options）在工具条上点击3DAnalyst>create/modifyTIN>CreateTINfromfeatures调整TIN的显示属性用TIN生成等值线（contour）空间插值在ARCMAP中添加气象站点的数据，并打开3DAnalyst工具条，设置选项（options）分别采用IDW、Spline、Kriging法对降水数据进行插值（在工具条上点击3DAnalyst>Interpolatetoraster比较三种方法所得结果的不同，分析不同插值方法的特点用插值后的结果生成降水等值线，并将800、1600、2400、3200、4000的等值线加粗表示将全国行政区划数据加载到图中（略）DEM的三维显示打开Arcscene，加载C:\arcgis\ArcTutor\Spatial中的Elevation数据设置显示所用的高程（在该数据图层上点击右键，properties>base