数字高程模型重点Word文件下载.docx

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按照地理学第一定律，空间的事物总在不同程度上相互联系与制约，而相近的事物之间的影响通常大于较远事物的影响。

这种现象被称为空间自相关。

等高线：

等高线指的是地形图上高程相等的各点所连成的闭合曲线。

不确定性：

不确定性是指对真值的认知或肯定的程度，是更广泛意义上的误差，包含系统误差、偶然误差、粗差、可度量和不可度量误差、数据的不完整性、概念的模糊性等。

9、地形可视化：

是地形的直观的图形表达，是人们了解和认识地形的基本工具。

10、地形因子：

地形因子是为定量表达地貌形态特征而设定的具有一定意义的数学参数或指标。

地形因子有坡向、坡度、坡位和海拔高度四个因素。

11、特征地形要素

特征地形要素，主要是指对地形在地表的空间分布特征具有控制作用的点、线或面状要素。

12、地形统计分析：

地形统计分析是指应用统计方法对描述地形特征的各种可量化的因子或参数进行相关、回归、趋势面、聚类等统计分析，找出各因子或参数的变化规律和内在联系，并选择合适的因子或参数建立地学模型，从更深层次探讨地形演化及其空间变异规律。

13、地学模型：

地学模型是地学原型的一种表现形式，是人们构建的主观思想框架对客观实际的反应，是对客观的地学世界的一种理解，是研究和解释地学问题的一种手段。

它也称为专题分析模型，在GIS中，专题分析模型是根据关于目标的知识将系统数据重新组织，得出与目标有关的更为有序的新的数据集合的有关规则和公式。

二、填空题

1、DEM的特点：

精度恒定性表达多样性更新实时性尺度综合性

2、DEM按其组织方式可分为：

基于面单元、基于线单元、基于点的DEM

3、DEM的组成:

数据采集、数据处理、应用

4、目前主要的地形表达有三类:

数学描述图形方式图像方式

5、DEM地形分析可分为:

基本地形信息计算和复杂地形信息计算

6、DEM操作内容包括:

编辑处理、滤波、合并、拼接、叠加

7、DEM数据模型设计一般遵循的基本原则

适用性运行性更新性相关性相容性先进性高质量完备性安全性

8、目前DEM的数据主要来源:

地形图航空、遥感影像地面测量

9、“4D”产品包括:

DOM（数字正射影像图）、DEM（数字高程模型）、

DRG（数字栅格地图）、DLG（数字线划地图）

10、我国DEM数据比例尺系列为:

1:

100万1:

25万1:

5万1:

1万

11、常用的地形二维表达方式有:

等高线法明暗等高线法分层设色法地形晕渲法

12、地形三维表达方法包括:

立体等高线模型三维线框透视模型地形三维表面模型

13、DEM的误差主要来源有:

地图数字化误差、野外测量误差、影像数据误差

14、DEM误差分析和精度研究经常涉及的术语:

误差精度不确定性

15、常用的微观坡面因子主要有:

坡度、坡向、坡度变率、坡向变率

平面曲率、剖面曲率、坡长

16、地形特征点主要包括：

山顶点凹陷点脊点谷点鞍点平地点

17、地学模型按其建立的方法主要有：

概念模型数学模型统计模型

三、简答论述题

1、DEM的研究内容

􀁺

（1）地形数据采集地形高程数据获取是数字高程的首要环节。

地形高程数据的分布、密度和精度对数字高程模型的质量有着非常重要的影响，数据采样策略、高精度快速数据采样技术等一直是DEM数据采样的主要研究内容之一。

（2）地形建模与内插DEM是对地形表面的数字化表示，实际上是一种数学建模过程，如果需要该数学表面上其他位置处的高程值，可应用内插方法来进行处理。

高度逼真、多尺度地形建模技术和快速高效的内插算法是数字高程模型永恒的主题。

（3）数据组织与管理DEM是按一定结构组织在一起的地形数据，数据结构的好坏直接影响DEM对地形的重建精度。

地形表面具有多尺度特征，多尺度地形的表达与组织是DEM面临的主要课题之一。

（4）地形分析与地学应用主要包括两个部分，即基本应用和地形分析应用，基本应用主要是在DEM上实现等高线地形图上的地形分析功能，如高程内插，坡度坡向计算，土方计算，地形结构识别等；

地学分析应用与具体学科相联系，主要研究基于DEM的地学模型，地学过程模拟等内容。

（5）DEM可视化实现以多种方式如等高线，晕渲图，线框透视，动画等在不同层面上对地形进行表达，观察和浏览。

（6）不确定性分析和表达数字高程模型的精度对DEM的生产者和使用者都有重要的意义。

DEM精度研究包括DEM数据源精度、数据内插精度、数据模型精度、各种误差在DEM数据操作过程中的传播问题以及DEM数据生产中的质量控制策略等。

2、DEM的特点

精度恒定性

表达多样性

更新实时性

尺度综合性

3、DEM的功能模块

（1）DEM模型建立

DEM建立的基础数据时地形高程数据，目前地形高程数据通过地形图数字化、影响数据和野外（地面测量）等方式获取。

地形图数字化是DEM的主要数据源；

遥感影像数据包括航空影像和卫星影像数据，是大范围、高精度、高分辨率DEM建立的最有价值的数据源；

野外测量可获得最精确的高程和平面数据。

（2）DEM模型操作

通过DEM操作可以保证DEM数据的正确性、现势性和灵活性，DEM操作内容包括编辑处理、滤波、合并、拼接、叠加以及不同格式DEM之间的相互转换。

DEM数据修改、数据更新通过对DEM数据点的删除、增加、移动、替换等编辑手段实现；

DEM滤波处理包括高通滤波和低通滤波，低通滤波实现对DEM数据的平滑处理，而高通滤波则突出地形的结构特征。

（3）DEM分析

DEM地形分析可分为基本地形信息计算和复杂地形信息计算两类。

基本地形信息主要包括坡度、坡长、坡向、地表粗糙度、地形起伏度、剖面曲率、平面曲率等地形描述因子；

复杂地形分析包括可视区域分析、地形特征提取、水系特征分析等。

地形分析的内容与地形模型紧密相关，不同结构的DEM，其地形信息的提取也不完全相同。

（4）DEM可视化

从内容上，dem可视化包括二维和三维地形的可视化，二维的有等高线地形图，分层设色图、剖面图等，三维的有三维地形透视图、晕渲图、纹理映射，地形三维构造图等。

从技术角度，地形可视化有静态可视化和交互式动态，静态可视化是将整个地形区域范围以二维或三维图形图像形式显示成一幅图像；

而对较大的地区或较长的路线，既要把握局部地形的详细特征，又要观察较大的范围以便获取地形地貌，这就需要计算机动画技术，即交互式动态可视化。

（5）DEM应用

DEM的应用功能是广泛的、多层次的。

目前许多软件都提供DEM的地形分析功能函数，如Arcview中的SpatialAnalyst、3Danalyst扩展模块，Arc/Info中的基于格网和不规则三角网的SpatialModeling模块MGE中的TerrainAnalyst分析模块等。

4、格网DEM与不规则三角网TIN的优缺点

DEM格网优点：

简单的数据存储结构；

与遥感影像数据的相合性；

良好的表面分析功能；

缺点：

计算效率较低；

数据冗余；

格网结构规则；

TIN的优点：

较少的点可获取较高的精度；

可变分辨率；

良好的拓扑结构；

表面分析能力较差；

构建比较费时；

算法设计比较复杂；

5、DEM数据的采样方法

（1）手工采样

（2）半自动采样（3）自动采样

6、DEM建立的一般过程

DEM的建立过程是一个模型建立过程，模型的建立首先是要为模型构造一个空间结构。

空间结构一般是规则的或不规则的，如格网和不规则三角网。

构建模型的内容和过程：

（1）采用合适的空间模型构造空间结构；

（2）采用合适的属性域函数；

（3）在空间结构中进行采样，构造空间域函数；

（4）利用空间域函数进行分析。

（1）基于不规则分布采样点的DEM建立

实际上是数据规则化处理过程，一般有直接法和间接法两种建模方案，直接法是直接通过采样点内插建立DEM，间接法是首先利用点数据建立TIN模型，然后再在TIN模型上通过线性内插等方法形成格网DEM

（2）基于规则格网分布采样点的DEM的建立

基于TIN的规则格网DEM建立首先根据采样点，建立研究区域的TIN,然后在上进行格网点的高程内插。

此过程有时也称为剖分内插，本质上也是局部分块内插的一种，只是分块范围是三角形。

在TIN上进行内插点计算，主要采用线性内插、精确拟合内插、连续双5次多项式内插、磨光内插等。

（3）基于等高线分布采样点的DEM建立

相对于不规则分布分采样点而言，基于规则格网分布采样点的DEM建立不需要搜索内插点的领域，而是通过简单的几何关系就可建立。

7、DEM的误差主要来源

（1）人为误差

（2）采点设备误差（3）数据源误差

8、DEM高程精度评定的实现途径

DEM高程精度评定通常有理论分析、实验分析两种途径：

实验分析师从数据源随机抽取样区或通过专家经验选取典型地貌样区，通过各种采样方式包括使用的仪器、采样点密度、采样点分布位置、作业员水平等因素考虑并直接依据地形情况选用高程内插数学模型，来估算所建数字高程模型的精度。

理论分析试图通过数学方法来寻求对地表起伏复杂变化的统一量度，以及各种内插数学模型的通用表达方式，使评定方法、评定所得的精度和某些规律性的结论有比较普遍的理论意义。

9、Arcview提取流域的一般过程

在Arcview中提取流域，其实就是直接选择汇入流域的最小栅格数，从而自动生成子流域。

提取过程如下：

首先对DEM数据进行填洼和削峰，然后确定每个栅格单元的水流方向，再根据各栅格单元的水流方向，计算出每个栅格单元的汇流能力，根据汇流能力采用阈值法确定河流网络，最后通过河流网络和流域出水口，快速识别出所有子流域。

10、DEM辅助地学模型分析的实现途径

DEM辅助地学模型分析即DEM是如何与模型的计算、判断、分析以及模拟等过程。

可以分为两种类型：

DEM的直接应用分析和DEM的扩展应用分析。

基于DEM的直接应用分析是指DEM在此类地学模型中，只是简单的用到其自身的数据特征、高程和位置信息，而DEM本身不需要进行任何复杂的操作与变换，是直接使用的结果，常见的地形模型有气候资源空间推算模型、土方计算模型等。

基于DEM的扩展应用分析是指DEM经过二次或多次变换后的结果作为数据源，或是作为模型分析的条件参与的运算，这里包含DEM提取的单地形因子、多地形因子以及多地形因子的组合三种方式。

DEM在此类地学模型中的作用各不相同：

作为模型运算的参量，如土壤侵蚀模型；

作为模型运算时判断的条件，如辅助RS影像的地物分类；

根据模型适应的地域范围划分，有滑坡、雪灾评价等。