數(shù)字高程 模型

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1、+第一章緒論數(shù)字地形圖：在測繪領(lǐng)域，地形圖是一個(gè)專有名詞。國內(nèi)的地形圖（國外的不了解）一般特指那些特定比例尺系列、有著固定分幅范圍的、全面表達(dá)地表面的地形、地物特征的地圖。其內(nèi)容特點(diǎn)是全面、均衡、不突出表達(dá)某種要素。一般包括：測量控制點(diǎn)、居民地、水系、交通、管線、地貌、植被等內(nèi)容。數(shù)字地形圖的歷史形態(tài)是模擬地形圖，一般是紙質(zhì)的。數(shù)字高程模型(DEM)：地形圖上的地貌是用等高線、高程點(diǎn)、陡坎、陡崖等表達(dá)的。等高線和高程點(diǎn)，外加陡坎、陡崖及其比高構(gòu)成了一種“高程模型”。通過對他們的判讀，可以得到對地表高程的總體印象，是對實(shí)

2、際地貌的一種模擬。數(shù)字地形圖上的等高線和高程點(diǎn)是數(shù)字高程模型的一種。不規(guī)則三角網(wǎng)、規(guī)則格網(wǎng)都可以是數(shù)字高程模型，其核心特點(diǎn)是都可以對地表高程信息進(jìn)行完整的模擬。數(shù)字地面(地形)模型(DTM)：地形是“地表形態(tài)”或“地貌形態(tài)”的簡稱。地形可以用高程來描述，也可以用坡度、坡向等信息來描述。數(shù)字地形模型包括數(shù)字高程模型、數(shù)字坡度模型、數(shù)字坡向模型等。數(shù)字表面模型(DSM)：DEM必須是高程信息，是對地形和地貌的模擬，DSM可以是地物表面的模擬，包括植被表面、房屋的表面，對DSM進(jìn)行加工，去掉房屋、植被等信息，可以形成DEM。

3、模型（Model）:用來表現(xiàn)其它事物的一個(gè)對象或概念，是按比例縮減并轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蚶斫獾氖挛锉倔w。模型可用來表示系統(tǒng)或現(xiàn)象的最初狀態(tài)，或表現(xiàn)某些假定或預(yù)測的情形。三個(gè)層次：概念模型----基于個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)在大腦中形成的關(guān)于狀況或?qū)ο蟮哪Ｐ?。物質(zhì)模型----模擬的模型。如沙盤，塑料地形模型。數(shù)學(xué)模型----基于數(shù)字系統(tǒng)的定量模型。用數(shù)學(xué)的語言、方法去近似地刻劃實(shí)際，是由數(shù)字、字母或其它數(shù)學(xué)符號(hào)組成的，描述現(xiàn)實(shí)對象數(shù)量規(guī)律的數(shù)學(xué)公式、圖形或算法。?（1）按照模型的應(yīng)用領(lǐng)域（或所屬學(xué)科）如人口模型，生物模型，生態(tài)模型，交通模

4、型，作戰(zhàn)模型等。?（2）按照建立模型的數(shù)學(xué)方法（或所屬數(shù)學(xué)分支）如初等模型，微分方程模型、網(wǎng)絡(luò)模型、運(yùn)籌模型、隨機(jī)模型等。?（3）按照模型的表現(xiàn)特征又有幾種分法：靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型：取決于是否考慮時(shí)間因素引起的變化解析模型和數(shù)值模型：取決于是用數(shù)學(xué)理論和定律去推導(dǎo)和演繹數(shù)學(xué)模型的解還是用數(shù)值法求解。離散模型和連續(xù)模型：取決于變量是離散的還是連續(xù)的。確定性模型和隨機(jī)性模型：取決于變量是確定的還是隨機(jī)的。?（4）按照建模的目的分如描述模型、分析模型、預(yù)測模型、決策模型、控制模型等數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點(diǎn)：（1）是理解現(xiàn)實(shí)世界和發(fā)現(xiàn)自

5、然規(guī)律的工具；（2）提供了考慮所有可能性、評價(jià)選擇性和排除不可能性的機(jī)會(huì)；（3）幫助在其它領(lǐng)域推廣或應(yīng)用解決問題的結(jié)果；（4）幫助明了思路，集中精力關(guān)注問題重要之處；（5）使得問題的主要成分能夠被更好地觀察，同時(shí)確保交流，減少模糊，并提供關(guān)于問題一致性看法的機(jī)會(huì)。非測繪領(lǐng)域中，數(shù)字地面模型中所包含的地面特性信息類型豐富，主要分為：?(1)地貌信息,如高程、坡度、坡向、坡面形態(tài)以及其他描述地表起伏情況的更為復(fù)雜的地貌因子。?(2)基本地物信息，如水系、交通網(wǎng)、居民點(diǎn)和工礦企業(yè)以及境界線等。?(3)主要的自然資源、環(huán)境信息

6、，如土壤、植被、地質(zhì)、氣候等。?(4)主要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息，如人口分布、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、國民收入等。DTM是利用一個(gè)坐標(biāo)場中大量選擇的已知X、Y、Z的坐標(biāo)點(diǎn)對連續(xù)地面的一個(gè)簡單的統(tǒng)計(jì)表示，即DTM是地形表面簡單的數(shù)字表示。更一般定義：DTM是描述地球表面形態(tài)多種信息空間分布的有序數(shù)值陣列DEM的分類1）根據(jù)大小和覆蓋范圍局部DEMs，全局DEMs，地區(qū)DEMs（2）根據(jù)模型的連續(xù)性不連續(xù)DEMs:每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表相鄰范圍內(nèi)的值。連續(xù)DEMs：每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表的是連續(xù)表面上的采樣點(diǎn)，DEM是相互連在一起的一系列局部表面或面片，

7、形成地形整體的一個(gè)連續(xù)表面。光滑DEMs：表面具有一階以上的導(dǎo)數(shù)?？梢赃^也可以不過原始數(shù)據(jù)點(diǎn)。DEM的特點(diǎn)?1、易于以多種形式表示地形信息。2、精度不會(huì)損失。?3、易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、實(shí)時(shí)化。4、多比例特征。DEM的應(yīng)用?作為國家地理信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)DLG(數(shù)字線劃圖)，DEM(數(shù)字高程模型)，DOM(數(shù)字正射影像)，DRG(數(shù)字柵格地圖)?工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)、軍事、交通規(guī)劃、地表統(tǒng)計(jì)分析與比較、為遙感提供數(shù)據(jù)、與GIS聯(lián)合進(jìn)行空間分析、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）：如GoogleEarthDEM的派生產(chǎn)品平面等高線圖、立體等高線圖、等坡度

8、圖、暈渲圖、通視圖、縱、橫斷面圖、三維立體透視圖、三維立體彩色圖、景觀圖第二章DEM采樣理論地面形狀的幾何特征從地形學(xué)觀點(diǎn)來看，地球表面是由有限的地形要素組成的。一類是具有特征信息的地形要素（特征點(diǎn)、線）；另一類是一般要素（隨機(jī)點(diǎn)、線）。1、特征點(diǎn)：地形表面的局部極值點(diǎn)（山頂點(diǎn)、山谷點(diǎn)、鞍部點(diǎn)等）。2、特征線：特征點(diǎn)的連線（山脊線