太原理工大學(xué)數(shù)字高程模型第十三章數(shù)字高程模型的應(yīng)用_第1頁
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文檔簡介

1、數(shù)字高程模型的應(yīng)用DEM應(yīng)用應(yīng)用DTM地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)工程設(shè)計攝影測量與遙感軍事上用于導(dǎo)航或?qū)椫谱?022-5-42數(shù)字攝影測量數(shù)字攝影測量4D產(chǎn)品產(chǎn)品DOM-Digital Orthophoto Model 數(shù)字正射影像數(shù)字正射影像DLG-Digital Line Graphs 數(shù)字線劃圖數(shù)字線劃圖DEM-Digital Elevation Model 數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型DRG-Digital Raster Graphs 數(shù)字柵格圖數(shù)字柵格圖2022-5-43 數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型的應(yīng)用非常廣泛,在測繪中可用的應(yīng)用非常廣泛,在測繪中可用于繪制等高線、坡度和坡向圖、立體透視圖、于繪

2、制等高線、坡度和坡向圖、立體透視圖、制作正射影像圖(制作正射影像圖(DOM)、立體景觀圖、立體)、立體景觀圖、立體匹配片、立體地形模型及地圖的修測。匹配片、立體地形模型及地圖的修測。 在各種工程中可用于體積、面積的計算、各種在各種工程中可用于體積、面積的計算、各種剖面圖的繪制及線路的設(shè)計。剖面圖的繪制及線路的設(shè)計。 軍事上可用于導(dǎo)航、通訊、作戰(zhàn)任務(wù)的計劃。軍事上可用于導(dǎo)航、通訊、作戰(zhàn)任務(wù)的計劃。 在遙感中可作為分類輔助的數(shù)據(jù)。在遙感中可作為分類輔助的數(shù)據(jù)。 在環(huán)境與規(guī)劃中可用于土地利用現(xiàn)狀的分析、在環(huán)境與規(guī)劃中可用于土地利用現(xiàn)狀的分析、各種規(guī)劃及洪水險情預(yù)報。各種規(guī)劃及洪水險情預(yù)報。2022-

3、5-442022-5-45公路虛擬景觀動態(tài)漫游技術(shù)2022-5-462022-5-47主要內(nèi)容 基于DEM信息的提取 在工程中的應(yīng)用 土石方計算 剖面分析 數(shù)字城市 行業(yè)應(yīng)用 城市規(guī)劃 數(shù)字交通 地貌分類 淹沒分析 遙感影像的糾正 基于DEM的氣候資源的空間推算(以區(qū)域規(guī)劃為例) 地質(zhì)災(zāi)害一、一、 基于基于DEMDEM的信息提取的信息提取1 1、坡度、坡度 定義定義為地表單元的法向與為地表單元的法向與Z Z軸的夾角,即軸的夾角,即切平面與水平面的夾角。切平面與水平面的夾角。 在在計算出各地表單元的坡度后,可對不計算出各地表單元的坡度后,可對不同的坡度設(shè)定不同的灰度級,可得到坡度圖。同的坡度設(shè)定

4、不同的灰度級,可得到坡度圖。2022-5-48 2 2、坡向、坡向 坡向是地表單元的法向量在水平面上的投坡向是地表單元的法向量在水平面上的投影與影與X X軸之間的夾角,軸之間的夾角, 在計算出每個地表單元的坡向后,可制作在計算出每個地表單元的坡向后,可制作坡向圖,通常把坡向分為東、南、西、北、東坡向圖,通常把坡向分為東、南、西、北、東北、西北、東南、西南北、西北、東南、西南8 8類,再加上平地,共類,再加上平地,共9 9類,用不同的色彩顯示,即可得到坡向圖。類,用不同的色彩顯示,即可得到坡向圖。 (Grid DEMGrid DEM上制作坡度、坡向圖上制作坡度、坡向圖)2022-5-49Grid

5、 DEMGrid DEM上制作上制作坡度、坡向圖坡度、坡向圖 通常用通常用3 3* *3 3的格網(wǎng)窗的格網(wǎng)窗口在口在DEMDEM數(shù)據(jù)矩陣中連數(shù)據(jù)矩陣中連續(xù)移動計算完成。續(xù)移動計算完成。 2022-5-410數(shù)字地面模型應(yīng)用數(shù)字地面模型應(yīng)用坡度坡向坡度坡向的計算的計算2022-5-411 3 3、地表粗造度(破碎度)、地表粗造度(破碎度) 是反映地表的起伏變化和侵蝕程度的指是反映地表的起伏變化和侵蝕程度的指標,一般定義為地表單元的曲面面積與其標,一般定義為地表單元的曲面面積與其水平面上的投影面積之比。水平面上的投影面積之比。2022-5-4124、高程變異分析、高程變異分析 包括平均高程、相對高

6、程、高程標準差,高程變異。包括平均高程、相對高程、高程標準差,高程變異。 高程變異:為格網(wǎng)頂點的高程變異:為格網(wǎng)頂點的高程標準差高程標準差與與平均高程平均高程的的比值比值。2022-5-4132022-5-4145、地貌形態(tài)的自動分類、地貌形態(tài)的自動分類DEMDEM計算地表形態(tài)要素計算地表形態(tài)要素H,HH,H, ,坡度、坡向等坡度、坡向等地形分類標準表地形分類標準表地形自動分類地形自動分類平地平地崗丘崗丘丘陵丘陵低山低山高山高山絕對絕對h h400600400600相對相對h h100100100-200100-200坡向坡向336、等高線、等高線的繪制的繪制 在格網(wǎng)在格網(wǎng)DEMDEM上上自動

7、繪制自動繪制等高線主要包括兩個步驟:等高線主要包括兩個步驟:1 1、等高線追蹤、等高線追蹤,利用,利用DEMDEM矩形格網(wǎng)點的高程內(nèi)插矩形格網(wǎng)點的高程內(nèi)插出出格網(wǎng)邊上格網(wǎng)邊上的等高線點,并將這些等高線點的等高線點,并將這些等高線點排序排序;2 2、等高線光滑、等高線光滑,進一步,進一步加密加密等高線點并繪制光滑等高線點并繪制光滑曲線。曲線。 2022-5-4152022-5-416等高線等高線繪制繪制2022-5-4177 基于基于DEM的可視化分析的可視化分析(1 1)、)、剖面分析剖面分析1 1)意義)意義:可以:可以以線代面以線代面,研究區(qū)域的地貌形態(tài)、輪廓形狀、,研究區(qū)域的地貌形態(tài)、輪

8、廓形狀、地勢變化、地質(zhì)構(gòu)造、斜坡特征、地表切割強度等。地勢變化、地質(zhì)構(gòu)造、斜坡特征、地表切割強度等。 如果如果在地形剖面上在地形剖面上疊加疊加其它地理變量,例如坡度、土其它地理變量,例如坡度、土壤、植被、土地利用現(xiàn)狀等,可以提供土地利用規(guī)劃、工程壤、植被、土地利用現(xiàn)狀等,可以提供土地利用規(guī)劃、工程選線和選址等的決策依據(jù)。選線和選址等的決策依據(jù)。 2022-5-4182022-5-419 2 2)繪制)繪制 可在可在格網(wǎng)格網(wǎng)DEMDEM或或三角網(wǎng)三角網(wǎng)DEMDEM上進行。上進行。 已知已知兩點的坐標兩點的坐標A(xA(x1 1,y y1 1) ),B(xB(x2 2,y y2 2) ),則可求出

9、,則可求出兩點兩點連線連線與與格網(wǎng)格網(wǎng)或或三角網(wǎng)三角網(wǎng)的的交點交點,并,并內(nèi)插內(nèi)插交點上的高程,以及交點上的高程,以及各交點之間的距離。然后按各交點之間的距離。然后按選定選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,按距離距離和和高程高程繪出剖面圖。繪出剖面圖。 剖面圖剖面圖不一定不一定必須沿直線繪制,也可沿一條必須沿直線繪制,也可沿一條曲線繪制曲線繪制。(2)(2)、通視分析通視分析 通視分析是指以通視分析是指以某一點某一點為觀察點,研究為觀察點,研究某一區(qū)域某一區(qū)域通視情況通視情況的地形分析。的地形分析。1)方法)方法:a a、以以O(shè) O為為觀察點觀察點,對格網(wǎng),對格網(wǎng)DEMD

10、EM或三角網(wǎng)或三角網(wǎng)DEMDEM上的上的每個點每個點判斷通判斷通視與否,通視賦值為視與否,通視賦值為1 1,不通視賦值為,不通視賦值為0 0。由此可形成屬性值。由此可形成屬性值為為0 0和和1 1的格網(wǎng)或三角網(wǎng)。的格網(wǎng)或三角網(wǎng)。 b b、以以觀察點觀察點O O為軸,以一定的為軸,以一定的方位角間隔方位角間隔算出算出0 0360360的的所有方位線上所有方位線上的通視情況。對于每條方位線,通視的地方的通視情況。對于每條方位線,通視的地方繪線,不通視的地方斷開,或相反。這樣可得出射線狀的通繪線,不通視的地方斷開,或相反。這樣可得出射線狀的通視圖。視圖。 2022-5-4202022-5-4212)

11、關(guān)鍵算法關(guān)鍵算法 均是判斷格網(wǎng)或三角網(wǎng)上的某一點是否通均是判斷格網(wǎng)或三角網(wǎng)上的某一點是否通視(即視(即兩點是否可見兩點是否可見)。)。(兩點是否可見的兩點是否可見的算法算法)兩點是否可見的算法:兩點是否可見的算法:a a)傾角法)傾角法格網(wǎng)格網(wǎng)DEMDEM為例,為例,O(xO(xo o,y yo o,z zo o) )為為觀察點觀察點,P(P(x xp p,y,yp p,z,zp p) )為某一為某一格網(wǎng)點格網(wǎng)點,OPOP與格網(wǎng)的與格網(wǎng)的交點交點為為A A、B B、C C。 OPOP的的傾角傾角為為 觀察點與觀察點與各交點各交點的的傾角傾角為為 i i ( (i iA,B,C)A,B,C)若若

12、tgtgmax(max(tgtgi i , , i iA A、B B、C)C),則,則OPOP通視通視 ,否則,不通視。否則,不通視。A A2022-5-4222022-5-423b) b) 剖面圖剖面圖 兩點連線是否與剖面相交。兩點連線是否與剖面相交。A AB B3)通視分析示例)通視分析示例觀察點觀察點不通視不通視通視通視雷雷達達盲盲區(qū)區(qū)飛飛行行 可可視視域域的的三三維維顯顯示示2022-5-424(3)、地形三維圖繪制地形三維圖繪制 DEMDEM高程點高程點建立幾建立幾何模型何模型透視透視變換變換隱藏線、隱藏線、面的消除面的消除光照光照模型模型計算計算貼貼紋紋理理圖形圖形輸出輸出開放式圖

13、形標準庫(開放式圖形標準庫(OpenGLOpenGL)。)。2022-5-425三維景觀三維景觀2022-5-426數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實City ModelDOMDEMDLGAttribute RDB2022-5-427數(shù)字深圳數(shù)字深圳2022-5-4283D 3D 建筑建筑2022-5-429DEM+DOM+DLG2022-5-430交通行業(yè):數(shù)字公路交通行業(yè):數(shù)字公路2022-5-431(4)、地貌暈渲圖繪制地貌暈渲圖繪制資料來源于張超主編的資料來源于張超主編的地理信息系統(tǒng)教程地理信息系統(tǒng)教程所配光盤所配光盤2022-5-432數(shù)字地面模型應(yīng)用數(shù)字地面模型應(yīng)用暈渲圖的制作暈

14、渲圖的制作2022-5-433(5)(5)、模擬飛行模擬飛行2022-5-434數(shù)字地面模型應(yīng)用數(shù)字地面模型應(yīng)用透視圖的繪制透視圖的繪制2022-5-43536DEMDEM的土石方的土石方計算:計算:計算線路挖土、石方計算線路挖土、石方量量二、在二、在工程中的應(yīng)用工程中的應(yīng)用2022-5-42022-5-437數(shù)碼深圳數(shù)碼深圳數(shù)字城市數(shù)字城市“9.11”事件前后世貿(mào)大廈的數(shù)字高程圖2022-5-4382022-5-439聊城市規(guī)劃管理三維輔助決策虛擬城市系統(tǒng) 該系統(tǒng)是以高精度數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)和三維建筑模型數(shù)據(jù)為核心,充分利用影像和GIS(地理信息系統(tǒng))、GPS(全球定位系統(tǒng))、RS(遙感系統(tǒng))技術(shù)的特點和優(yōu)勢,與虛擬仿真技術(shù)進行技術(shù)集成建立的城市三維地理信息平臺。其主要特點是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù),在三維、立體、可視化、多角度、大環(huán)境中,實現(xiàn)局部的規(guī)劃和建筑設(shè)計方案與區(qū)域景觀的實時、多方案綜合分析與判斷,使方案的確定直觀化、與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)化,克服憑主觀經(jīng)驗“拍腦袋”決策的局限性,利于確定最佳方案。行業(yè)應(yīng)用行業(yè)應(yīng)用2022-5-440交通行業(yè):數(shù)字公路交通行業(yè):數(shù)字公路行業(yè)應(yīng)用行業(yè)應(yīng)用2022-5-441基于DEM的地貌分類流程圖

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