數字地面模型的概念與數據獲取,攝影測量學（下）第四章,武漢大學 遙感信息工程學院 攝影測量教研室, “測繪信息網”網友搜集,版權歸原權利人所有,概述 數字地面模型的發展 數字地面模型的概念與形式 數字地面模型的數據獲取,主要內容,概述,數字地面模型DTM（Digital Terrain Model）Miller教授1956年提出來。用于各種線路的設計、各種工程面積、體積、坡度的計算，任意兩點間可視性判斷及繪制任意斷面圖。, “測繪信息網”網友搜集,版權歸原權利人所有,在遙感中可作為分類的輔助數據。它是地理信息系統的基礎數據。,在測繪中被用于繪制等高線、坡度坡向圖、立體透視圖，制作正射影像圖與地圖的修測。,數字地面模型的應用領域,在軍事上可用于導航及導彈制導。,在工業上可利用DSM繪制出表面結構復雜的物體的形狀。, 50年代末是其概念的形成； 60年至70年代對DTM內插問題進行研究。 70年代中、后期對采樣方法進行了研究， 80年代以來，對DTM的研究涉及到DTM系 統的各個環節,數字地面模型的發展過程, “測繪信息網”網友搜集,版權歸原權利人所有,著名的DTM軟件包,德國Stuttgart大學研制的SCOP程序 Munich大學研制的 HIFI程序 Hannover大學研制的TASH程序 奧地利Vienna工業大學研制SORA程序 瑞士 Zurich工業大學研制的 CIP程序。,數字地面模型的概念,數字地面模型DTM是地形表面形態等多種信息的一個數字表示. DTM是定義在某一區域D上的m維向量有限序列： Vi,i=1,2,n 其向量Vi=（Vi1，Vi2，Vin）的分量為地形Xi，Yi，Zi（Xi，Yi） D）、資源、環境、土地利用、人口分布等多種信息的定量或定性描述。, “測繪信息網”網友搜集,版權歸原權利人所有,數字高程模型DEM（Digital Elevation Model）或 DHM(Digital Height Model)是表示區域D上地形的三維向量有限序列 Vi=（Xi，Yi，Zi），i=1，2，n 其中（Xi，Yi）D是平面坐標，Zi是（Xi，Yi）對應的高程.,數字高程模型的概念,數字高程模型DEM 表示形式,規則矩形格網,利用一系列在X，Y方向上都是等間隔排列的地形點的高程Z表示地形，形成一個矩形格網DEM。,存貯量最小、便于使用管理。缺點是有時不能準確表示地形的結構與細部，,Xi=X0+i*DX （i= 0，1，NX 1） Yi=Y0+j*DY （j= 0，1，NY 1）,規則矩形格網,(X0,Y0),D x,D y,不規則三角網TIN,若將按地形特征采集的點按一定規則連接成覆蓋整個區域且互不重疊的許多三角形，構成一個不規則三角網TIN表示的DEM,通常稱為三角網DEM或TIN。,能較好地顧及地貌特征點、線，表示復雜地形表面比矩形格網精確。缺點是數據量較大，數據結構較復雜，使用與管理也較復雜。,矩形格網三角同混合形式DEM,德國Ebner教授等提出了Grid-TIN混合形式的DEM,一般地區使用矩形網數據結構沿地形特征則附加三角網數據結構,Grid-TIN混合網,數字高程模型的數據獲取,為了建立DEM，必需量測一些點的三維坐標，被量測三維坐標的這些點稱為數據點。,DEM數據點的采集方法,1地面測量：利用自動記錄的測距經緯儀在野外實測,3空間傳感器:利用GPS、雷達和激光測高儀等進行數據采集,2現有地圖數字化 ：用數字化儀對已有地圖上的信息，進行數字化的方法。手扶跟蹤數字化儀;掃描數字化儀,DEM數據點的采集方法, “測繪信息網”網友搜集,版權歸原權利人所有,LIDAR(Light Detection and Ranging),LIDAR, “測繪信息網”網友搜集,版權歸原權利人所有,數字攝影測量的DEM數據采集方式,沿等高線采樣:沿等高線采樣可按等距離間隔記錄數據或按等時間間隔記錄數據方式進行 . 規則格網采樣 :方法簡單、精度較高、作業效率也較高；特征點可能丟失,等高線,漸進采樣:先按預定的比較稀疏的間隔進行采樣，獲得一個較稀疏的格網，然后分析是否需要對格網加密,沿斷面掃描 :獲取數據的精度比其它方法要差，特別是在地形變化趨勢改變處，常常存在系統誤差。,數字攝影測量的DEM數據采集方式, “測繪信息網”網友搜集,版權歸原權利人所有,漸進采樣（Progressive Sampling）,利用高程的二階差分是否超過給定閾值；,判斷方法 之一,計算兩點間中點的二次內插值與線性內插值之差，判斷該差值是否超過給定的閾值。當超過閾值時，則對格網進行加密采樣,判斷方法 之二,選擇采樣 :可根據 地形特征進行選擇采樣,混合采樣:將規則采樣與選擇采樣結合起來進行,數字攝影測量的DEM數據采集方式,自動化DEM數據采集:按影像上的規則格網利用數字影像匹配進行數據采集。,DEM的質量控制,數據采集是DEM的關鍵問題。內插方法不能彌補取樣不當造成信息損失,DEM的質量控制有許多方法 :由采樣定理確定采樣間隔，由