DEM数据获取PPT课件.ppt

1、1HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number第第3章章 DEM数据获取方法数据获取方法2HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number内容提纲内容提纲3HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number 3.1 DEM数据源及特征 4HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number定义：定义：地形图（地形图（topographic maptopographic map）指的是地表起伏形态和）指的是地表起伏形态和地物位置、形状在水平面上的投影图。具体来讲，将地面上地物位置、形状在水平面上的投影图。具体来

2、讲，将地面上的地物和地貌按的地物和地貌按水平投影水平投影的方法，并按一定的比例尺缩绘到的方法，并按一定的比例尺缩绘到图纸上，这种图称为地形图。图纸上，这种图称为地形图。特点：特点： （1 1）具有统一的大地坐标系统和高程系统：具有统一的大地坐标系统和高程系统：例如，例如，“1980“1980年中国国家大地坐标系年中国国家大地坐标系”和和“19851985国家高程基准国家高程基准”。以参考椭。以参考椭球中心为原点、起始子午面和赤道面为基准面的地球坐标系球中心为原点、起始子午面和赤道面为基准面的地球坐标系。 （2 2）具有完整的比例尺系列和分幅编号系统：具有完整的比例尺系列和分幅编号系统：国家基本

3、地国家基本地形图含形图含1 1：5 5千、千、1 1：1 1万、万、1 1：2.52.5万、万、1 1：5 5万、万、1 1：1010万、万、1 1：2525万、万、1 1：5050万、万、1 1：100100万万8 8种比例尺地形图。国家基本地形种比例尺地形图。国家基本地形图，按统一规定的经差和纬差进行分幅，每幅图的内图廓皆图，按统一规定的经差和纬差进行分幅，每幅图的内图廓皆由经线和纬线构成，并在国际百万分之一地图分幅编号的基由经线和纬线构成，并在国际百万分之一地图分幅编号的基础上，建立了各级比例尺地形图的图幅编号系统。础上，建立了各级比例尺地形图的图幅编号系统。3.1.1 3.1.1 地形

4、图数据源及特征地形图数据源及特征5HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number6HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number我国地形图比例尺系列及其特征7HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number缺点：1)1)地形图现势性较差地形图现势性较差：纸质地形图制作工艺复杂，更新周期：纸质地形图制作工艺复杂，更新周期比较长，一般不及时反映局部地形地貌的变化情况。这种情比较长，一般不及时反映局部地形地貌的变化情况。这种情况在经济发达地区的表现尤为明显，但对于地形地貌变化较况在经济发达地区的表现尤为明显，但对于地形地貌变化较小

5、的地区，既有地形图是小的地区，既有地形图是DEMDEM物美价廉的数据源。物美价廉的数据源。2)2)地形图存储介质单一，容易变形地形图存储介质单一，容易变形：传统地形图多为纸质存：传统地形图多为纸质存储介质，存放环境（温度、湿度等）导致地形图图幅产生不储介质，存放环境（温度、湿度等）导致地形图图幅产生不同程度的变形，这种变形表现在不同方向上的长度变形和图同程度的变形，这种变形表现在不同方向上的长度变形和图幅面积上的变形。幅面积上的变形。3)3)地形图精度有限地形图精度有限：地形图精度决定着地形图对实际地形表：地形图精度决定着地形图对实际地形表达的可信度，与地形图比例尺、等高线密度（由等高距表示达

6、的可信度，与地形图比例尺、等高线密度（由等高距表示）、成图方法有关。不同比例尺的地形图，其所表示的几何）、成图方法有关。不同比例尺的地形图，其所表示的几何精度和内容详细程度有很大的差别。精度和内容详细程度有很大的差别。8HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number3.1.2 遥感数据源及特征航空摄影和航天遥感是目前获取航空摄影和航天遥感是目前获取DEMDEM的主要数据源，利的主要数据源，利用该数据源可获取和更新大面积的用该数据源可获取和更新大面积的DEMDEM数据。数据。航航 空空 照照 片片遥遥 感感 影影 像像9HONEYWELL - CONFIDENTIALFi

7、le Number3.1.2 遥感数据源及特征遥感：源于航空摄影测量，是一种利用地物反射或辐射电磁波的固有特性遥感：源于航空摄影测量，是一种利用地物反射或辐射电磁波的固有特性，通过观测电磁波，识别地物及其存在环境的技术。，通过观测电磁波，识别地物及其存在环境的技术。当前的遥感技术已经发展成为一种当前的遥感技术已经发展成为一种多平台多平台、多波段多波段、多分辨率多分辨率和和全天候全天候的的对地观测技术，并正朝着对地观测技术，并正朝着高空间分辨率高空间分辨率、高光谱分辨率高光谱分辨率和和高时间分辨率高时间分辨率的的方向发展。方向发展。高光谱分辨率：在紫外到中红外波段范围内，划分成许多非常窄且光谱连

8、高光谱分辨率：在紫外到中红外波段范围内，划分成许多非常窄且光谱连续的波段来进行探测的遥感系统。续的波段来进行探测的遥感系统。国际遥感界的共识是光谱分辨率在国际遥感界的共识是光谱分辨率在/10/10数量级范围的称为多光谱数量级范围的称为多光谱(Multispectral)(Multispectral)，这样的遥感器在可见光和近红外光谱区只有几个波段，这样的遥感器在可见光和近红外光谱区只有几个波段，如美国，如美国 LandsatMSS LandsatMSS，TMTM，法国的，法国的SPOTSPOT等等; ;而光谱分辨率在而光谱分辨率在/100/100的遥感的遥感信息称之为高光谱遥感信息称之为高光谱

9、遥感(HyPerspectral);(HyPerspectral);随着遥感光谱分辨率的进一步提随着遥感光谱分辨率的进一步提高，在达到高，在达到/1000/1000时，遥感即进入超高光谱时，遥感即进入超高光谱(ultraspeetral)(ultraspeetral)阶段阶段( (陈述陈述彭等，彭等，1998)1998)。10HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number11HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number遥感数据的不确定性来源遥感数据的不确定性来源p数据固有的不确定性数据固有的不确定性p数据获取过程的不确定性数据获取过程的不确定性

10、p数据处理的不确定性数据处理的不确定性p数据转换和传输中的不确数据转换和传输中的不确定性定性p数据分类和信息提取中的数据分类和信息提取中的不确定性不确定性12HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number13HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberIKONOS(IKONOS(伊科诺斯伊科诺斯) )卫星于卫星于19991999年年9 9月月2424日发射成功，是世界上日发射成功，是世界上第一颗提供第一颗提供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。IKONOSIKONOS卫星的成功发射不仅实现了卫星的成功发射不仅实现了提供

11、高清晰度且分辨率达提供高清晰度且分辨率达1 1米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快捷、米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快捷、更经济获得最新基础地理信息的途径，更创立了崭新的商业化卫星影像更经济获得最新基础地理信息的途径，更创立了崭新的商业化卫星影像的标准。的标准。IKONOSIKONOS是可采集是可采集1 1米分辨率米分辨率全色全色和和4 4米分辨率米分辨率多光谱多光谱影像的商业卫星，同影像的商业卫星，同时全色和多光谱影像可融合成时全色和多光谱影像可融合成1 1米分辨率的彩色影像。目前，米分辨率的彩色影像。目前，IKONOSIKONOS已采已采集超过集超过2.52.5亿亿KmKm2 2涉及每

12、个大洲的影像，许多影像被广泛用于国家防御，涉及每个大洲的影像，许多影像被广泛用于国家防御，军队制图，海空运输等领域。从军队制图，海空运输等领域。从681681千米高度的轨道上，千米高度的轨道上，IKONOSIKONOS的重访周的重访周期为期为3 3天，并且可从卫星直接向全球天，并且可从卫星直接向全球1212个地面站地传输数据。个地面站地传输数据。全色波段（全色波段（Panchromatic bandPanchromatic band），因为是单波段，在图上显示是灰度图），因为是单波段，在图上显示是灰度图片。全色遥感影象一般空间分辨率高，但无法显示地物色彩。片。全色遥感影象一般空间分辨率高，但无

13、法显示地物色彩。 实际操作实际操作中，我们经常将之与波段影象融合处理，得到既有全色影象的高分辨率中，我们经常将之与波段影象融合处理，得到既有全色影象的高分辨率，又有多波段影象的彩色信息的影象。，又有多波段影象的彩色信息的影象。14HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberSRTM DEM 原始高程数据原始高程数据 SRTM（Shuttle Radar Topography Mission），由美国），由美国太空总署（太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（）和国防部国家测绘局（NGA）联合测）联合测量。量。2000年年2月月11日，美国发射的日，美国发射的“奋进奋进

14、”号航天飞机上搭号航天飞机上搭载载SRTM系统，共计进行了系统，共计进行了222小时小时23分钟的数据采集工作分钟的数据采集工作，获取北纬，获取北纬60度至南纬度至南纬60度之间总面积超过度之间总面积超过1.19亿平方公亿平方公里的雷达影像数据，覆盖地球里的雷达影像数据，覆盖地球80%以上的陆地表面。以上的陆地表面。 SRTM系统获取的雷达影像的数据量约系统获取的雷达影像的数据量约9.8万亿字节，经过万亿字节，经过两年多的数据处理，制成了数字地形高程模型（两年多的数据处理，制成了数字地形高程模型（DEM），），即现在的即现在的SRTM地形产品数据。此数据产品地形产品数据。此数据产品2003年开

15、始公年开始公开发布，经历多修订，目前的数据修订版本为开发布，经历多修订，目前的数据修订版本为V4.1版本。版本。该版本由该版本由CIAT（国际热带农业中心）利用新的插值算法得（国际热带农业中心）利用新的插值算法得到的到的SRTM地形数据，此方法更好的填补了地形数据，此方法更好的填补了SRTM 90的数的数据空洞。插值算法来自于据空洞。插值算法来自于Reuter et al.（2007） SRTM地形数据按精度可以分为地形数据按精度可以分为SRTM1和和SRTM3，分别对，分别对应的分辨率精度为应的分辨率精度为30米和米和90米数据（目前公开数据为米数据（目前公开数据为90米米分辨率的数据）。分

16、辨率的数据）。15HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number16HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number Final Data Coverage Maps SRTM has collected data over most of the land surfaces that lay between 60 degrees north latitude and 54 degrees south latitude. Thats about 80% of all the land on the Earth. In the maps below,

17、 the colors of the swaths indicate the number of times the area was imaged by SRTM. For land, one-time coverage is green, twice is yellow- green and so on, as shown in the key at lower left. Over water, the color code is in shades of blue as shown in the key at lower right. Areas in red could not be

18、 mapped. SRTM is a topography mission, so data was mostly acquired over land. Small amounts of data were collected over the water for calibration purposes. 17HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number18HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number19HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number SRTM的数据组织方式为：每的数据组织方式为：每5度经纬度方格划

19、分一个文度经纬度方格划分一个文件，共分为件，共分为24行（行（-60至至60度）和度）和72列（列（-180至至180度）度）。文件命名规则为。文件命名规则为srtm_XX_YY.zip，XX表示列数（表示列数（01-72），），YY表示行数（表示行数（01-24）。示意图如下：）。示意图如下：20HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number21HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number22HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberSRTM DEM UTM 90米分辨率数字高程数据产品米分辨率数字高程数据产品 简

20、介：本数据集利用简介：本数据集利用SRTM3 V4.1版本的数据进行加工得版本的数据进行加工得来，是覆盖整个中国区域的空间分辨率为来，是覆盖整个中国区域的空间分辨率为90米的数字高米的数字高程数据产品。程数据产品。 关键词：中国，关键词：中国，90米，数字高程，海拔，米，数字高程，海拔，SRTM，DEM 数据时期：数据时期：2000年年 数据类型：数据类型：IMG 投影：投影：UTM/WGS84 覆盖范围：全球覆盖范围：全球 空间分辨率：空间分辨率：90米米 值域范围：值域范围：-152-8806米米 共享方式：免费共享方式：免费23HONEYWELL - CONFIDENTIALFile N

21、umber24HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberSRTM SLOPE 90米分辨率坡度数据产品米分辨率坡度数据产品 简介：此数据集利用中国境内简介：此数据集利用中国境内90米分辨率的数字米分辨率的数字高程数据加工而成，利用高程数据加工而成，利用Arcgis 9.2的的“Spatial Analyst”模块的模块的“Slope”函数进行处理，是覆盖函数进行处理，是覆盖整个中国区域的空间分辨率为整个中国区域的空间分辨率为90米的坡度数据产米的坡度数据产品。品。关键词：中国，关键词：中国，90米，坡度，米，坡度，SRTM，Slope数据时期：数据时期：2000年年

22、数据类型：数据类型：IMG投影：投影：UTM/WGS84覆盖范围：全球覆盖范围：全球空间分辨率：空间分辨率：90米米共享方式：免费共享方式：免费25HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number26HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberSRTM TPI 90米分辨率坡位数据产品米分辨率坡位数据产品 简介：此数据集利用简介：此数据集利用SRTM V4.1 90米分辨率数字高程数米分辨率数字高程数据加工而成，是覆盖中国区域的据加工而成，是覆盖中国区域的90米分辨率的坡位数据米分辨率的坡位数据产品。产品。 关键词：中国，关键词：中国，90米，坡

23、位，米，坡位，SRTM，TPI，Topographic Position Index 数据时期：数据时期：2000年年 数据类型：数据类型：GeoTiff 投影：投影：UTM/WGS84 覆盖范围：中国覆盖范围：中国 空间分辨率：空间分辨率：90米米 数据量：数据量：1.1GB 值域范围：值域范围：1-627HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number28HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number坡位指数介绍坡位指数介绍 坡位指数（坡位指数（Topographic Position Index（TPI），是），是2001年由年由Andrew

24、 Weiss提出，用来描述地形部位的一提出，用来描述地形部位的一个地形参数。其基本思想是：用某点高程与其周围一定个地形参数。其基本思想是：用某点高程与其周围一定范围内平均高程的差，结合该点的坡度，来确定其在坡范围内平均高程的差，结合该点的坡度，来确定其在坡面上所处的部位。它在地貌分类中具有十分重要的意义面上所处的部位。它在地貌分类中具有十分重要的意义。 TPI=(z-z，G) 其中，其中，TPI为坡位指数，为坡位指数，z为地表某点的为地表某点的高程，为该点周围一定范围的平均高程，高程，为该点周围一定范围的平均高程，G为该点的坡度为该点的坡度。坡位指数是。坡位指数是2001年年weiss（文档资

25、料中添加此文献）在（文档资料中添加此文献）在ESRI国际大会上提出来的一个概念，其主要思想是确定国际大会上提出来的一个概念，其主要思想是确定研究目标点与其周围地形的位置关系。研究目标点与其周围地形的位置关系。 29HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberTPI与坡位等级对应图与坡位等级对应图 30HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number31HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberSRTM ASPECT 90米分辨率坡向数据产品米分辨率坡向数据产品 数据集名称：中国数据集名称：中国90米分辨率坡向数据产品米

26、分辨率坡向数据产品 简介：此数据集利用中国境内简介：此数据集利用中国境内90米分辨率的数字高程数据加工而成米分辨率的数字高程数据加工而成，利用，利用ArcGIS 9.2“Spatial Analyst”模块的模块的“Aspect”函数进行处理函数进行处理，是覆盖整个中国区域的空间分辨率为，是覆盖整个中国区域的空间分辨率为90米的坡向数据产品。米的坡向数据产品。 关键词：中国，关键词：中国，90米，米，SRTM，坡向，坡向，Aspect 数据时期：数据时期：2000年年 数据类型：数据类型：GeoTiffs 投影：投影：UTM/WGS84 覆盖范围：中国及周边覆盖范围：中国及周边 空间分辨率：空

27、间分辨率：90米米 数据量：数据量：7.5GB 值域范围：值域范围：0-360 共享方式：免费共享方式：免费32HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number33HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number34HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberASTERASTER搭载在搭载在TerraTerra卫星上的星载热量散发和反辐射仪，是于卫星上的星载热量散发和反辐射仪，是于19991999年年1212月月1818日发射升空的，由日本国际贸易和工业部制造日发射升空的，由日本国际贸易和工业部制造。ASTERASTER是一

28、部是一部高分辨解析地表图像的传感器高分辨解析地表图像的传感器，其主要任务，其主要任务是通过是通过1414个频道获取整个地表的高分辨解析图像数据个频道获取整个地表的高分辨解析图像数据黑白黑白立体照片立体照片。在。在4 4到到1616天之内，当天之内，当ASTERASTER重新扫描到同一地区，重新扫描到同一地区，它具有重复覆盖地球表面变化区域的能力。它具有重复覆盖地球表面变化区域的能力。35HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberGDEM 30米数据米数据 简介：本数据集利用简介：本数据集利用ASTER GDEM第一版本（第一版本（V1）的数据进行加工）的数据进行加工

29、得来，是全球空间分辨率为得来，是全球空间分辨率为30米的数字高程数据产品。由于云覆盖米的数字高程数据产品。由于云覆盖，边界堆叠产生的直线，坑，隆起，大坝或其他异常等的影响，边界堆叠产生的直线，坑，隆起，大坝或其他异常等的影响，ASTER GDEM第一版本原始数据局部地区存在异常，所以由第一版本原始数据局部地区存在异常，所以由ASTER GDEM V1加工的数字高程数据产品存在个别区域的数据异加工的数字高程数据产品存在个别区域的数据异常现象，用户使用过程中需要注意。此全球常现象，用户使用过程中需要注意。此全球30米的数字高程数据产米的数字高程数据产品可以和全球品可以和全球90米分辨率数字高程数据

30、产品互相补充使用。米分辨率数字高程数据产品互相补充使用。 关键词：全球，关键词：全球，30米，数字高程，海拔，米，数字高程，海拔，ASTER GDEM，DEM 数据时期：数据时期：2009年年 数据类型：数据类型：IMG 投影：投影：UTM/WGS84 覆盖范围：全球覆盖范围：全球 空间分辨率：空间分辨率：30米米 数据量：数据量：20GB 值域范围：值域范围：-152-8806米米 共享方式：免费共享方式：免费36HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number 原理：用原理：用GPSGPS，全站仪、经纬仪在已知站点的测站上，观，全站仪、经纬仪在已知站点的测站上，观测目

31、标点的测目标点的方向、距离和高差方向、距离和高差三个参数，进而计算出目标三个参数，进而计算出目标点的三维坐标。在经过适当的转换获得高程。点的三维坐标。在经过适当的转换获得高程。3.1.3 3.1.3 地面测量数据及特征地面测量数据及特征 37HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Numberp我国到目前为止，已经建成了覆盖全国范围的我国到目前为止，已经建成了覆盖全国范围的1:1001:100万万、1:251:25万、万、1:51:5万数字高程模型，以及万数字高程模型，以及七大江河重点防七大江河重点防洪区洪区的的1:11:1万万DEMDEM，省级，省级1:11:1万数字高程模

32、型的建库工作万数字高程模型的建库工作也已全面展开。也已全面展开。p七大江河：海河、辽河、黄河、淮河、松花江、长江、七大江河：海河、辽河、黄河、淮河、松花江、长江、珠江珠江3.1.4 3.1.4 既有既有DEMDEM数据数据 38HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number39HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number3.2 DEM数据采样理论基础 DEM-DEM-实际地形表面的再现实际地形表面的再现-可信程度可信程度-原始原始地形采样点的分布和密度地形采样点的分布和密度DEMDEM数据采样要求：深入了解地形表面结构特征数据采样要求：深入了解

33、地形表面结构特征和地形复杂程度，和地形复杂程度，正确选择地形特征点和线正确选择地形特征点和线，合，合理分布采样点。理分布采样点。“DEMDEM用户应把重点放在数据来源和输入质量的用户应把重点放在数据来源和输入质量的控制上，而不是学习复杂的内插方法控制上，而不是学习复杂的内插方法”Eklundh & Martensson(1995)Eklundh & Martensson(1995)40HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number3.2.1 采样的理论背景理论上：点0维，无大小，地表全部几何信息包含无数个点，不可能获取地表全部信息。实践上：不需要DEM表达全部信息，测量

34、表达相应地表所需要的数据点，达到地形表面精度和可信度即可。DEM采样的实质采样的实质是如何用有限的地面高程点来表达完整的地形表面。41HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number3.2.2 基于不同观点的采样（1）统计学观点：DEM表面可以看作是点的特定集合（采样空间）有随机采样和系统采样两种方法。因此，对特定集合的研究可以转化为对采样数据的研究。随机采样：对各采样点以一定概率进行选择，各点被选中的概率各不相同（若概率相同则为简单随机采样）。系统采样：也称规则采样，以预先设定的方式（如谷底线取高程最小的特征点）确定采样点，各采样点被选取的概率为100%。42HONEY

35、WELL - CONFIDENTIALFile Number（2 2）几何学观点：）几何学观点：DEMDEM表面通过不同的几何结构来表示，这表面通过不同的几何结构来表示，这些结构按其自身的性质可分为些结构按其自身的性质可分为规则和不规则规则和不规则两种形式。两种形式。p规则结构据其在空间表现可分为：规则结构据其在空间表现可分为：一维结构：对应的采样方法为剖面法或等高线法。一维结构：对应的采样方法为剖面法或等高线法。二维结构：通常为正方形或矩形、等边三角形、六边形或二维结构：通常为正方形或矩形、等边三角形、六边形或其他规则几何图形。其他规则几何图形。p不规则结构：不规则三角形或多边形。不规则结构

36、：不规则三角形或多边形。43HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（3 3）基于特征的采样观点（地形曲面的几何特征）基于特征的采样观点（地形曲面的几何特征）形态各异的地形表面通过具有特征意义的点和线划分为一系形态各异的地形表面通过具有特征意义的点和线划分为一系列单一的地貌形态。点和线具有不同的地形信息。列单一的地貌形态。点和线具有不同的地形信息。分布在地形表面上的点和线具有不同的地形信息，一般分为分布在地形表面上的点和线具有不同的地形信息，一般分为特征要素特征要素和和非特征要素非特征要素。n特征要素特征要素：地形特征点和特征线地形特征点和特征线特征点：山顶、洼地

37、、鞍部、山脚点、山脊点、山谷点等。特征点：山顶、洼地、鞍部、山脚点、山脊点、山谷点等。不仅能表示出自己的高程信息，还能给周围点更多的地形信不仅能表示出自己的高程信息，还能给周围点更多的地形信息。息。特征线特征线：山脊线、山谷线、断裂线（陡坎、海岸线、水涯线山脊线、山谷线、断裂线（陡坎、海岸线、水涯线等）等）将特征点相连形成。将特征点相连形成。44HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number坡度变化点坡度变化点：在地形剖面上反映了地形的坡度变化趋势在地形剖面上反映了地形的坡度变化趋势陡缓坡的变化。陡缓坡的变化。方向变化点方向变化点：在平面上刻划着地形特征线的走势变化在平

38、面上刻划着地形特征线的走势变化正正负坡的变化。负坡的变化。非特征要素：非特征要素：是分布在各个地形单元上的点和线，是为是分布在各个地形单元上的点和线，是为满满足采样点密度要求而加测的点足采样点密度要求而加测的点，这些点线主要是用来辅助地，这些点线主要是用来辅助地形重建（地形测图中的辅助等高线勾绘等）。形重建（地形测图中的辅助等高线勾绘等）。45HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（实线为山脊线，虚线为山谷线，三角形表示山顶，小圆为（实线为山脊线，虚线为山谷线，三角形表示山顶，小圆为鞍部，正方形为方向变化点和坡度变化点）鞍部，正方形为方向变化点和坡度变化点） 4

39、6HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（4 4）地形的复杂程度）地形的复杂程度 地形曲面的复杂程度是地形数据采样时必须考虑的又一个因素。地形曲面的复杂程度是地形数据采样时必须考虑的又一个因素。 47HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（4 4）地形的复杂程度）地形的复杂程度 关于地形的复杂程度可以用关于地形的复杂程度可以用粗糙度粗糙度和和不规则性不规则性来描述。来描述。 坡度坡度由于具有如下特性而由于具有如下特性而成为表达地形复杂程度较为有效的成为表达地形复杂程度较为有效的方法：方法：通过坡度可以完整的形成地形曲通过坡度可以完

40、整的形成地形曲面。面。坡度是地形曲面函数的一阶微分坡度是地形曲面函数的一阶微分函数，表达了高程随距离变化的比函数，表达了高程随距离变化的比率。率。坡度的变率坡度的变率是地形曲面的二阶是地形曲面的二阶微分，反映了地形的复杂程度。微分，反映了地形的复杂程度。区域区域DEMDEM高程精度与平均坡度值之高程精度与平均坡度值之间存在较强相关，间存在较强相关，通过模型的平均通过模型的平均坡度可预测坡度可预测DEMDEM的精度的精度。坡度通过相互垂直的两个坐标轴坡度通过相互垂直的两个坐标轴方向的高程变化表达地形曲面局部方向的高程变化表达地形曲面局部单元的倾斜程度（地表的陡峭方向单元的倾斜程度（地表的陡峭方向

41、和大小）。和大小）。48HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（5 5）地貌单元类型）地貌单元类型 不同行业对地貌类型的划分标准不一样，如地貌学中根据地貌成因将地形不同行业对地貌类型的划分标准不一样，如地貌学中根据地貌成因将地形划分成黄土地貌、风成地貌、喀斯特地貌、丹霞地貌等类型。划分成黄土地貌、风成地貌、喀斯特地貌、丹霞地貌等类型。49HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Numberp测绘学中一般根据地表坡度和高差对地形进行分类，并根测绘学中一般根据地表坡度和高差对地形进行分类，并根据这种分类确定地形图的等高距（表）据这种分类确定地形图的

42、等高距（表）50HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number3.3.1 3.3.1 采样数据的属性采样数据的属性采样：确定在何处需要测量点的过程，这个过程有三个参数采样：确定在何处需要测量点的过程，这个过程有三个参数。决定：点的。决定：点的分布分布、点的、点的密度密度和点的和点的精度精度。（1 1）采样数据的分布采样数据的分布：由数据位置和结构（分布）来确定：由数据位置和结构（分布）来确定，指数据点的分布形态。，指数据点的分布形态。位置位置由地理坐标系统中经纬度或格网坐标系统中坐标决定由地理坐标系统中经纬度或格网坐标系统中坐标决定。结构结构（分布）的形式很多，因地形特

43、征、设备、应用的不（分布）的形式很多，因地形特征、设备、应用的不同而不同。同而不同。51HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number52HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number结构（或分布）的类别之间没有明显的界限和标准，实际结构（或分布）的类别之间没有明显的界限和标准，实际采样时相互之间很多时候是重叠的。采样时相互之间很多时候是重叠的。53HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（2 2）数据的密度数据的密度：是指采样数据密集程度，与研究区域的：是指采样数据密集程度，与研究区域的地貌类型和地形复杂程度相关。

44、用于刻画地形形态所必须的地貌类型和地形复杂程度相关。用于刻画地形形态所必须的最少的数据点。最少的数据点。表示方法：相邻的两点之间的距离、单元面积内的点数、表示方法：相邻的两点之间的距离、单元面积内的点数、截止频率（采样数据所能表示的最高频率）、单位线段上的截止频率（采样数据所能表示的最高频率）、单位线段上的点数等。点数等。采样距离：相邻两采样点之间的距离，也称采样距离：相邻两采样点之间的距离，也称采样间隔采样间隔。l通常数字加单位来表示，如采样距离为通常数字加单位来表示，如采样距离为2020米，表示规米，表示规则格网分布的采样数据。则格网分布的采样数据。l另一种表示法是单位面积内的点数，如每平

45、方米另一种表示法是单位面积内的点数，如每平方米500500点点，描述随机分布的采样数据。，描述随机分布的采样数据。l描述数据分布是沿等高线或特征线等线状分布采样点描述数据分布是沿等高线或特征线等线状分布采样点，常用单位线段上的点数，如每米，常用单位线段上的点数，如每米2 2点，。点，。54HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（3 3）数据的精度数据的精度：是指数据点本身所具有的精确度，是数：是指数据点本身所具有的精确度，是数据获取过程中各种不同类型误差的综合反映。据获取过程中各种不同类型误差的综合反映。采样数据精度与数据源、数据的采集方法和数据采集的仪采样数据

46、精度与数据源、数据的采集方法和数据采集的仪器密切相关。器密切相关。野外测量、影像、地形图扫描的精度从高到低。野外测量、影像、地形图扫描的精度从高到低。激光扫描、干涉雷达的精度是非常高的。激光扫描、干涉雷达的精度是非常高的。摄影测量比摄影测量比GPSGPS的精度要高，达到厘米级。地形图的手扶的精度要高，达到厘米级。地形图的手扶跟踪和扫描矢量化的精度都较低（跟踪和扫描矢量化的精度都较低（原因原因）。）。55HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number 采样数据点的分布与研究区域地貌类型、所采用的设备有关。采样数据点的分布与研究区域地貌类型、所采用的设备有关。3.3.2 采

47、样布点原则 56HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（1 1）沿等高线法：采样时将沿等高线法：采样时将Z轴固定，即固定高程值沿等高轴固定，即固定高程值沿等高线采集高程点。平坦地区不宜使用。线采集高程点。平坦地区不宜使用。57HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（2 2）规则格网采样：通过规定规则格网采样：通过规定X和和Y轴方向的间距来形成平轴方向的间距来形成平面格网，在立体模型上量测这些格网点的高程值。面格网，在立体模型上量测这些格网点的高程值。规则格网采样能确保所采集数据的规则格网采样能确保所采集数据的平面坐标具有规则的格网

48、平面坐标具有规则的格网形式形式。58HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（3 3）剖面法：类似于规则格网法，唯一的区别是在格网法）剖面法：类似于规则格网法，唯一的区别是在格网法中量测点是在格网的两个方向上都规则采样，而在剖面法中中量测点是在格网的两个方向上都规则采样，而在剖面法中，只沿一个方向即剖面方向上采样；在剖面法中，通常情况，只沿一个方向即剖面方向上采样；在剖面法中，通常情况下点以下点以动态方式量测动态方式量测，而不像在规则采样中以静态方式进行，而不像在规则采样中以静态方式进行。59HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（

49、4 4）渐进采样（）渐进采样（Makarovic,1973Makarovic,1973）：小区域的格网间距逐）：小区域的格网间距逐渐改变，而采样也由粗到精地逐渐进行。渐改变，而采样也由粗到精地逐渐进行。优点：优点：渐进采样能解决规则格网采样方法所固有的数据冗渐进采样能解决规则格网采样方法所固有的数据冗余问题。余问题。缺点：缺点：在地表突变邻近区域内的采样数据仍有较高的冗余在地表突变邻近区域内的采样数据仍有较高的冗余度；有些相关特性在第一轮粗略采样中有可能丢失，并且不度；有些相关特性在第一轮粗略采样中有可能丢失，并且不能在其后的任一轮采样中恢复；跟踪路径太长，导致时间效能在其后的任一轮采样中恢复

50、；跟踪路径太长，导致时间效率降低。率降低。 60HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（5 5）选择性采样：为了准确反映地形，可根据地形特征选择性采样：为了准确反映地形，可根据地形特征进行选择性的采样，例如沿山脊线、山谷线、断裂线以及进行选择性的采样，例如沿山脊线、山谷线、断裂线以及离散特征点（如山顶点）等进行采集。这种方法的突出优离散特征点（如山顶点）等进行采集。这种方法的突出优点在于只需以少量的点便能使其所代表的地面具有足够的点在于只需以少量的点便能使其所代表的地面具有足够的可信度可信度。缺点缺点是需要人工干预。是需要人工干预。61HONEYWELL - C