文档介绍：地理空间实质是三维的,只是人们通常在二维地理空间上描述并进行分析。如在土地利用,土地分级等问题上,都用平面专题图来描述。
数字地面模型的提出,从时间上实际上早于GIS,但GIS的发展大大促进人们对数字地面模型的研究。
数字地面模型概述
DTM (Digital Terrain Model)数字地形模型
50年代由MIT摄影测量实验室提出,是用数字形式描述地形表面的模型。实质上这是对地面形态和属性信息的数字表达。
DEM(Digital Elevation Model)数字高程模型
当DTM模型中数字属性为高程时称DEM模型,即数字高程模型。
DEM模型是DTM模型的一种特例。
DEM模型是新一代的地形图,它通过存储在介质上的大量地面点空间数据和地形属性数据,以数字形式来描述地形地貌。
为了表示地形起伏必需存储三维数据,这首先必需研究三维数字地面模型。
从测绘的角度看
DEM的表示方法
DEM表示方法
数学方法
图形法
整体
局部
傅立叶级数
高次多项式
规则数学分块
不规则数学分块
点数据
线数据
规则
不规则
水平线
典型线
典型特征
密度一致
密度不一致
三角网
邻近网
山峰、洼坑
隘口、边界
垂直线
山脊线
谷底线
海岸线
坡度变换线
DEM的常用数据模型
规则格网模型将空间区域分成规则的等距离单元,每个单元对应一个数值,通常在数学上表示为一个矩阵,在计算机中表现为一个二维数组,每个格网单元或数组元素对应一个高程值。
用规则采样点数据(或把不规则采样点数据内插成规则点数据),而后,以矩阵形式来表地面形状。它已成为栅格数据结构中DEM的通用形式。
一、规则格网(grid)模型
按平面上等间距规则采样,或内插所建立的数字地面模型,称为基于栅格的数字地面模型,可以写成以下形式: DTM=│Zi,j│,i=l,2,…,m; j=1,2,n
式中,Z为栅格结点(i,j)上的地面属性数据,包括土地权属、土壤类型、土地利用等。当该属性为海拔高程时,则该模型即为数字高程模型。
规则格网(grid)模型
1)格网面元
组成格网的四个相邻格点在水平面上所包含的面积单元。
2)格网面元的趋势面
格网面元的四个角点高程支撑的数学面,通常该数学面用三种形式表示。
按最小二乘法将格网面元四个角点高程拟合为一个平面,称格网面元的平面趋势面。
将格网面元四个角点高程拟合为双线性趋势面。
将格网面元四个角点高程拟合为双三次趋势面。
3)格网点
针对格网点的值
( i, j ) ( i, j+1)
( i+1,j ) ( i+1, j+1)
( i, j ) ( i, j+1)
( i+1,j ) ( i+1, j+1)
2. 格网的含义
格网数据结构是典型的栅格数据结构,可采用栅格矩阵及其压缩编码的方法表示。其数据包括三部分:
1)元数据
描述DEM数据的数据,如数据表示的时间、边界、测量单位、投影参数。
2)数据头
DEM数据的起点坐标、坐标类型、格网大小、行列数等。
3)数据体
行列数分布的数据阵列。
3. 格网数据结构
规则格网数据模型的优点:
1)数据结构简单,算法实现容易,便于空间操作和存储。尤其适合在栅格数据结构的GIS系统中。
2)容易计算等高线、坡度、坡向、自动提取地域地形等。
规则格网是DEM最广泛使用的格式。目前,很多国家都以规则格网的数据矩阵作为DEM提供方式。
4、规则格网的优缺点