第五章 GIS空间分析 数字地面模型分析.ppt

第五章 GIS空间分析 §1数字地面模型分析 §2空间数据的查询 §3空间叠合分析 §4空间缓冲区分析 §5空间网络分析 §6空间统计分析 §1数字地面模型分析 第二节 空间数据的查询 第三节 空间叠加(叠合)分析 第四节 空间缓冲区分析 第五节 空间网络分析 第六节 空间统计分析 §1数字地面模型分析 1． DEM概述 DTM（Digital Terrain Mode）数字地形模型； 地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。 地表单元上地形参数的集合，通常DTM可由DEM生成。 数字地面模型DTM 数字地面模型由数字高程模型（地形等高线插值产生）产生，主要包括： （1）???? 高程分级 等间距或不等间距划分为若干高程等级，如用来区分丘陵、低山、中山、高山等 （2）???? 平均高程 式中n的计算单元内栅格个数； h（Pk）为第k点的高程。 （3）相对高程 设参考高程为hm，则各栅格点上相对高程为： k=1，…，N （4）?? 极值高程和高差 （5）坡度 切面方程： 坡度为该平面法线与水平面法线之间的夹角： 将计算结果划分为91级（0-90），为代表水平面的情况。 （6）坡向 坡向为上述拟合平面的法线在水平面上投影的方位角： 按22.5度的方位角间隔由正北顺时针划分为16个方位，每级取值范围为11.25度。 （7）地表粗糙度 反映某一面积单元内地势伏变化的复杂程度，是地表面积与投影面积之比： （8）坡面形态 根据相邻网格点上的坡度和坡向之间的逻辑关系，可以判断坡形的凹凸变化情况，确定沟谷线、山脊和鞍部的位置，划分流域范围。 （9）沟谷密度 沟谷密度由单位面积上沟谷线总长度决定： （10）地表辐照度 计算辐照度需考虑日照条件（太阳赤纬、高度角、时角及大气状况）与坡面几何条件的相互关系由下式决定： 式中，β大气透过率，与太阳高度和大气状况有关；Sc为太阳常数；Sa为太阳高度角可由球面三角公式求出；t是时角；a、b为坡面方程系数；θ为坡度。 数字高程模型DEM（Digital Elevation Model）； 数字地形模型中地形属性为高程时，称为数字高程模型。 地表单元上高程的集合,通常用矩阵表示； 广义的DEM可包括等高线，三角网等。狭义的DEM则特指由地表矩阵单元构成的高程矩阵。 1． DEM概述 1．2DEM数据的分布特征 1 . 2 DEM数据的分布特征 §1数字地面模型分析 2． DEM数据的网格化 2．1网格化插值计算 2．2网格尺寸的确定 2．3 空间插值的方法 §1数字地面模型分析 3． 表示DEM的方法 （1）?数学分片表示法 （2）?图像表示法 ①??? 线模型 ②??? 点模型 3． 表示DEM的方法 3． 表示DEM的方法 ①??? 线模型 表示地形的最普通线模型是一系列描述高程测量曲线的等高线。 ②??? 点模型 a．高程矩阵：将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个高程值，如图所示。 ②??? 点模型 §1数字地面模型分析 4 ． DEM的数据源和采样方法 4 ．1 DEM的数据源 4 ．1 DEM的数据源 4 ．1 DEM的数据源 4 ．1 DEM的数据源 4.2DEM的采样方法 人工网格法 立体像对法 三角网法 曲面拟合 等值线插值法 1）人工网格法 将地形图蒙上格网，逐格读取中心或角点的高程值、构成数字高程模型。 （2）立体像对分析 通过遥感立体像对，根据视差模型、自动选配左右影像的同名点，可建立数字高程模型。 （3）三角网方法（TIN） 对有限个离散点，每三个邻近点联接成三角形，每个三角形代表一个局部平面，再根据每个平面方程，可计算各格网点高程，生成DEM。 （4）曲面拟合 根据有限个离散点的高程、采用多项式或样务函数求得拟合公式，再逐一计算各点的高程，可得到拟合的DEM。 （5）等值线插值 根据各局部等值线上的高程点，通过插值公式计算各点的高程，得到DEM。 等值线插值法是比较常用的方法，输入等值线后，可在矢量格式的等值线数据基础上进行，插值效果较好。 等高线输入方法与插值算法 等高线的输入原则： ·计曲线作为控制地形的同骨架，必须全部无误地输入。 ·有选择地输入首曲线，选取原则是： 1） 山顶最高处首曲线必须输入。 2） 沟底和山脊变化大时，所选的首曲线应该“搭肩”输入。 3） 鞍部首曲线一般要求全部输入，但对于首曲