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第1节数字地形模型分析•数字地形模型（DigitalTerrainModel,DTM）简单地说就是用数字化的形式表达的地形信息。最早是为了自动设计高速公路由Miller于1956年提出的。•DTM在形式上可以分类为：–规则格网（Grid）–不规则三角网（TIN，TriangulatedIrregularNetwork）–数字等高线、等深线、地形特征线（如山脊线、谷底线和坡度变换线）等GRIDTIN等高线•演示格式转换•最常见的DTM是规则格网的形式，即二维区域上的一个矩阵，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。这种按平面上的等间距进行规则采样，或内插所建立的数字地形模型，称为基于栅格的数字地形模型，可以写成以下形式：–式中：z为栅格点（i,j）上的地面属性数据。njmiZDTMji,...,2,1,,...,2,1},{,•根据地面属性的内容，DTM又可以分类为：①数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)；②派生的地形模型。由DEM经过计算得到的地形因子数据。•坡度•坡向•曲面面积等2.5D曲面•DEM是各种地球科学分析、工程设计和辅助决策的重要基础数据，有着广泛的应用领域。–在地球科学分析中，用于自动提取各种地形因子，制作地形剖面图和划分地表形态类型等；–在工程勘测和设计中，可用于各种线路的自动选线、水库堤坝的选址，以及土方、库容和淹没损失的自动估算等；–DEM通过与各专业部门数据的匹配分析，还可进行遥感影像地形畸变的自动校正，以及进行土地利用规划的研究等。一、地形因子的计算•地形因子包括地形的坡度、坡向、曲面面积、地表粗糙度、高程变异，以及谷脊特征等与地形有关的信息。•（一）坡度和坡向的计算–局部地表面的坡度定义为水平面与局部地表面之间的角度，也可看成是局部地表面与周围的地表面之间最大的高程变化率。–坡向则是这个最大高程变化率所在的方向。•在DEM上计算坡度和坡向，就是利用DEM规则，生成栅格形式的坡度和坡向数据格网上的高程数值，来计算出每一个格网点或格网单元的坡度和坡向数值。–所以，坡度和坡向数据又可以看成是由DEM派生出来DTM数据。•计算坡度和坡向的方法，通常有：–计算平均坡度的空间矢量分析法（p148）–计算最大坡度的拟合曲面法（p150）•拟合曲面法–拟合曲面法一般采用二次曲面来拟合局部的地形表面，通常采用3X3的格网来计算中心格网点的坡度和坡向。Z5Z2Z6Z1Z0Z3Z8Z4Z7•中心格网点的坡度和坡向可按下式计算：–坡度的计算公式：–坡向的计算公式：式中：是x方向的坡度；是y方向的坡度。•对和的计算可以有不同的算法：算法1(效率最高)算法2(Arc/Info)算法3(ERDASImagine)为x轴方向的格网单元的长度；为y轴方向的格网单元的长度。•计算得到的坡度和坡向图•坡度的表示：可将用度数表示的坡度值转化为对应的百分比表示。p151•地形剖面线–地形剖面线表现的是在地表从一个点出发到另一个点沿途的地形变化情况。通常以横坐标表示平面上的距离，纵坐标表示地形的高度。–剖面线可以提供地貌形态、通视性等方面的地形特征信息。–剖面线的计算可以通过已知的DEM进行，主要是运用插值算法，在剖面上的两点间插值出相应的高程数据。•DEM的通视分析–通视分析就是利用DEM判断地形上任意两点之间是否可以相互可见的技术方法。–应用于架设通信基站等工程设计、旅游景点规划等应用领域。•通视分析的实现可以借助地形剖面线来完成，在任意两点间生成一条剖面线，再在两点间形成一条直线，判断直线与剖面线是否有交点，若有交点则两点不能通视；若没有交点，还要判断两点高程是否高于剖面线的高程，以此判定两点是否通视。分类为视线通视分析和视域通视分析前者判断任意两点之间能否通视，后者从任意一点出发，判断整个区域内所有其他点的通视状况。•视线分析（不考虑建筑物高度）•红色不可视•绿色可视•视线分析（考虑建筑物高度）•合并•红色不可视•绿色可视复习题•DTM的概念？有哪几种表示形式？•DEM的概念？从DEM可以派生出哪些数字地形数据？•坡度和坡向的概念？拟合曲面法的计算思路和算法？