《数字高程模型》课程教学大纲

1、数字高程模型课程教学大纲课程编号：20211503总学时数：32（理论24，实验8）总学分数：2课程性质：专业必修课适用专业：地理信息系统、测绘工程一、课程的任务和基本要求：课程任务：数字地形模型是针对地形地貌的一种数字建模过程，其建模结果就是数字高程模型。自20世纪50年代以来，与GIS结合，广泛应用于测绘、土木工程、地质、矿山工程、道路设计、农业、规划与军事工程等领域。课程数字高程模型是地理信息系统专业的必修、考试课程，是实现地理信息系统专业培养目标所规定的课程体系中重要的相关知识课程之一，其知识和内容是地理信息系统毕业生必需具备的基本知识之一。基本要求：1、了解数字高程模型的发展历程与基

2、本概念2、对DEM数据源的获取方法、建模理论、质量控制等DEM生产的各个阶段有较系统的理解和良好的掌握，并基本掌握DEM内插和TIN生成算法等DEM生产的基本理论与关键技术。3、掌握DEM数字分析、可视化的原理与方法、基本应用等关键技术，培养正确、科学的地理信息系统观念和和思想方法，学会运用基本理论与知识解决实际问题的综合能力。二、基本内容和要求：第1章 概述1.1 数字地形的表达1.2 数字地面模型1.3 数字高程模型的概念1.4 数字高程模型的实践1.5 数字高程模型与其他学科的关系要求：了解地形的不同表达方式，着重理解与记忆数字高程模型的含义与特点，以及与其他相关学科的内在联系第2章 数

3、字高程模型的采样理论2.1 地面形状的几何特征2.2 地面的复杂度描述2.3 根据坡度的地面分类2.4 地面采样的理论基础2.5 数据采样策略与采集方式2.6 数字高程模型源数据的三大属性要求：复习相关的高数、概率与数理统计知识，简要介绍采样理论，掌握数字高程模型必备的数理基础知识第3章 数字高程模型的数据获取方法3.1 数字高程模型的数据来源3.2 摄影测量数据采集方法3.3 从地形图采集数据的方法3.4 从地面直接采集数据的方法3.5 数字高程模型数据采集的项目计划要求：了解数字高程模型源数据的各种采集方式以及各自的特点，了解数字高程模型生产中的注意事项第4章 数字高程模型之表面建模4.1

4、 表面建模的基本概念4.2 建立数字地形表面模型的各种方法4.3 三角网的基本概念及生成方法4.4 格网的基本概念与生成方法要求：掌握数字高程模型建模的基本原理与方法第5章 不规则三角网（TIN）生成的算法5.1 三角网生长算法5.2 数据逐点插入法5.3 带约束条件的Delaunay三角网5.4 基于栅格的三角网生成算法要求：掌握三角网表面建模的各种基本算法和考虑地形特征线的约束算法第6章 数字高程模型内插6.1 内插方法的分类6.2 整体内插6.3 分块内插6.4 逐点内插法6.5 关于内插方法的探讨要求：内插是数字高程模型的核心问题，要求掌握分块内插与逐点内插中的几种常规方法第7章 数字

5、高程模型生产的质量控制7.1 数字高程模型生产的质量控制：概念与策略7.3 原始数据之随机误差的滤波7.4 基于趋势面及三维可视化的粗差检测与剔除7.5 基于坡度信息的格网数据粗差检测与剔除要求：掌握从原始数据到建模过程中粗差的检测与剔除第8章 数字高程模型的多尺度表达8.1 多尺度的概念与理论8.2 多尺度数字高程模型的表达方法：层次结构8.3 多尺度数字高程模型的表达方法：表面综合要求：了解多尺度的概念，尺度与分辨率的关系。第9章 从数字高程模型内插等高线9.1 从格网式数字高程模型用矢量法内插等高线9.2 从格网式数字高程模型用栅格法内插等高线9.3 从三角网式数字高程模型用矢量法跟踪等

6、高线要求：掌握从DEM内插等高线的基本方法与步骤第10章 数字地形分析10.1 基本地形因子计算10.2 地形特征提取10.3 水文分析10.4 可视性分析要求：掌握数字地形在典型应用中的计算方法与步骤三、实践环节和要求：本课程属理论与实践并重的课程。课程采用课堂理论多媒体教学的方式，同时辅之以实例分析，实践课以一定学时上机实习。熟悉有DEM模块的国内外GIS软件，surfer、GeoStar、VirtuoZo、ArcView等，从离散点、地形图数字化数据或立体影像等多种数据格式，生成数字高程模型及其应用分析，以加深对理论知识的消化和吸收，增强理论应用于实际的能力。实验1 数字地形模型数据内插

7、要求：理解数字地形模型的数据源；掌握格网数字地形模型的建立实验2 使用GeoTIN生产DEM产品要求：掌握从地形图数字化数据生成TIN、内插DEM、数据质量检查与改正错误，最终生成DEM产品实验3 利用立体影像进行DEM建模与编辑要求：掌握利用已有的立体影像生成DEM并进行交互式编辑实验4 DEM建立与应用要求：加深对DEM建立过程的原理、方法的认识，熟练掌握ARCVIEW中建立DEM、TIN的技术方法，结合实际、掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力。四、教学时数分配：教学内容 学时第1章 概述 2第2章 数字高程模型的采样理论 2第3章 数字高程模型的数据获取方法 2第4章 数字高程模型

8、之表面建模 4第5章 不规则三角网（TIN）生成的算法 2第6章 数字高程模型内插 6第7章 数字高程模型生产的质量控制 2第8章 数字高程模型的多尺度表达 2第9章 从数字高程模型内插等高线 4第10章 数字地形分析 8其中上机3个，共8学时。五、其它项目：每周3下午3点至4点为答疑时间，地点：空测系教师机房六、有关说明：1、教学和考核方式：本课程属考试课，考核方式为闭卷。2、习题：要求课后复习与本课程相关的高数与概率论等数理知识，多参阅有关的数据库知识、可视化编程语言。每次课后留有思考题，布置课程大作业一次，编程实现某一个DEM建模的相关算法。3、能力培养要求：（1）数理知识的巩固与运用能力； （2）自学能力；（3）GIS软件操作能力；（4）DEM生产实践能力。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：地理信息系统、测量与地图学、数据库原理、程序设计后续课程和教学环节：数字城市平行开设课程和教学环节：数字摄影测量、GPS原理与应用5