《数字高程模型》课程教学大纲

1、数字高程模型教学大纲一、说 明适用专业地理信息科学先修课程地理信息系统原理、遥感概论总学时64总学分3（一）本课程的目的、要求数字高程模型作为地球空间信息框架的基本内容和其他各种信息的载体，是世界各国都十分重视的基础地理信息产品。数字高程模型采用理论与实践相结合的授课方法，从DEM数据获取、数据组织、数据记录及建模与分析等多个方面，讲解数字高程模型研究与应用的最新理念和研究成果，是高等院校地理信息科学专业的一门专业必修课。通过本课程学习，达到以下目的要求：1使学生掌握数字高程模型的基本概念和术语、相关理论和模型的原理与技术，掌握常用模型的建立方法、精度控制和相关应用，了解数字高程模型与地理信息

2、系统（GIS）集成的理论与方法。2通过实验上机，培养同学的实践技能,使学生理解数字高程模型的原理与方法，为利用C+编程语言开发数字高程模型应用奠定必要的知识基础。3、通过实践环节的锻炼，使学生掌握数字高程模型的原理、方法并能够将其应用工程领域。（二）内容选取和实施中注意的问题本课程在教授学生有关数字高程模型的基本概念、方法和理论的同时，注重传授该技术的最新研究成果。鉴于课程知识体系的独立性，数字高程模型含有的部分摄影测量和雷达高程数据获取方法相关内容，教学过程中可以不作要求。教学过程中对数学公式的推导过程及其算法实现有一定的要求，对学生而言难度较大。地理信息系统专业学生除就业外，还有一定的考研

3、需求，因此与考研相关和就业相关的知识内容要重点介绍。要求学生深入、全面地掌握本课程的理论和相关方法，为将来考研和就业打下良好的基础。（三）教学方法本课程注重学生实践能力的培养，采用课堂讲授与具体实践相结合的教学方式。由于计量地理学涉及的数学方法多，理论性较强等特点，所以本课程采用课堂讲解为主，多媒体演示、练习巩固为辅的授课方式。（四）考核方式课程考核按平时作业（占60）、试验（占30）和考勤（10%）结合的方式考查。（五）教学内容与学时分配教学章节教学内容学时安排备注1概述22数字高程模型的采样理论23数字高程模型的数据获取方法44数字高程模型表面建模方法45不规则三角网（TIN）生成的算法8

4、6数字高程模型内插方法47数字高程模型生产的质量控制方法48数字高程模型精度的数学模型表示方法49数字高程模型的多尺度表达的原理与方法410数字高程模型精度的数学模型表示方法411数字高程模型的多尺度表达的原理与方法412数字地形分析813数字高程模型的可视化614数字高程模型的应用415数字高程模型与GIS的集成方法2二、大 纲 内 容第一章 概述1. 数字地形的表达2. 数字地面模型3. 数字高程模型的概念4. 数字高程模型的实践5. 数字高程模型与其它学科的关系说明和要求：(1) 本章主要是让学生了解数字地形的表达方法、数字地面模型的概念、数字高程模型的概念。(2) 本章重点是让学生掌握

5、数字高程模型的概念、数字高程模型的实践、数字高程模型。第二章 数字高程模型的采样理论1. 地面形状的几何特征2. 地面的复杂度描述3. 根据坡度的地面分类4. 地面采样的理论基础5. 数据采样策略与采集方式6. 数字高程模型源数据的三大属性说明和要求：(1) 本章主要是让学生了解地面形状的几何特征、地面复杂度描述，掌握坡度的地面分类、地面采样的理论基础、地面采样的理念基础、数据采样策略与采集方式、数字高程模型源数据的三大属性。(2) 本章重点是让学生掌握地面的复杂度描述、坡度的地面分类与特征、数据采样策略与采集方式，为后面数字高程模型的数据获取方法的学习打下基础。第三章 数字高程模型的数据获取

6、方法1. 数字高程模型的数据来源2. 摄影测量数据采集方法3. 利用合成孔径雷达干涉测量采集数据的方法4. 机载激光扫描数据采集方法5. 从地形图采集数据的方法6. 从地面直接采集数据的方法7. 数字高程模型各种数据源对比8. 数字高程模型数据采集的项目计划说明和要求：(1)本章主要是让学生了解各种数据采集方法的特点，从而为后面熟练的构建数字高程模型奠定基础。(2) 本章重点是从地形图采集数据的方法，难点是摄影测量数据采集方法、合成孔径雷达干涉测量采集数据的方法、机载激光扫描数据采集方法。第四章 数字高程模型表面建模方法1. 表面建模的基本概念2. 建立数字地形表面模型的各种方法3. 三角网的

7、基本概念及生成方法4. 格网的基本概念与生成方法说明和要求：(1)本章主要是让学生了解表面建模的概念，了解建立数字地形表面模型的各种方法，了解三角网的基本概念及生成方法，以及格网的基本概念与生成方法，从而为构建数字高程模型的表面模型奠定基础。(2)本章重点是格网的基本概念与生成方法，难点是三角网的生成方法。第五章 不规则三角网（TIN）生成的算法1. 三角网生长算法2. 数据逐点插入法3. 带约束条件的Delaunay三角网4. 基于栅格的三角网生成算法说明和要求：(1)通过本章的学习要求学生能够了解不规则三角网（TIN）生成的相关算法，包括三角网生长算法、数据逐点插入法。(2)在本章教学中重

8、点是三角网生长算法，难点是带约束条件的Delaunay三角网。第六章 数字高程模型内插1. 内插方法的分类2. 整体内插3. 分块内插4. 逐点内插法5. 关于内插方法的探讨说明和要求：(1)通过本章的学习要求学生了解数字高程模型内插的原理与基本方法，包括内插方法的分类、整体内插、分块内插、逐点内插。(2) 在本章教学中重点是分块内插法，难点是最小二乘配置法。第七章 数字高程模型生产的质量控制1. 数字高程模型生产的质量控制：概念与策略2. 摄影测量采集数据的在线质量控制3. 原始数据之随机误差的滤波4. 基于趋势面及三维可视化的粗差检测与剔除5. 基于坡度信息的格网数据粗差检测与剔除6. 检

9、测不规则分布数据中单个粗差的算法(算法1)7. 检测粗差簇群的算法（算法2）8. 基于等高线拓扑关系的粗差检测与删除9. 数字高程模型的精度实验评定方法10.数字高程模型的生产过程的质量检查说明和要求：(1) 本章主要是让学生了解数字高程模型生产的质量控制的概念与策略、摄影测量采集数据的在线质量控制、原始数据的随机误差的滤波、粗差检测与剔除方法，掌握数字高程模型精度实验评定方法和数字高程模型生产过程的质量检查方法。(2) 本章重点是让学生掌握基于坡度信息的格网数据粗差检测与剔除和基于趋势面及三维可视化的粗差检测与剔除，难点是摄影测量采集数据的在线质量控制，为后面的学习奠定基础。第八章 数字高程

10、模型精度的数学模型1. 数字高程模型精度的数学模型：问题与对策2. 数字高程模型精度的影响因子3. 数字高程模型精度与格网间距的关系：经验模型4. 根据格网数据建立的数字高程模型表面的精度：理论模型5. 根据三角网数据建立的数字高程模型表面精度6. 数字高程模型精度与等高距的关系7. 与其他理论模型的比较说明和要求：(1)本章涉及内容是数字高程模型生产的重要环节，但是比较抽象，不易理解，大部分内容要求学生做一般性了解。(2)重点掌握一些基本概念，初步建立精度控制的思想。第九章 数字高程模型的多尺度表达1. 多尺度的概念与理论2. 多尺度数字高程模型的表达方法：层次结构3. 多尺度数字高程模型的

11、表达方法：表面综合4. 全国多尺度数字高程模型说明和要求：(1) 本章主要是让学生了解多尺度的概念与理论、基于层次结构的多尺度数字高程模型表达方法、基于表面结合的多尺度数字高程模型表达方法。(2) 本章重点是让学生掌握基于层次结构的多尺度数字高程模型表达方法，难点是基于表面结合的多尺度数字高程模型表达方法，为后面的学习奠定基础。第十章 数字高程模型的数据组织与管理1. 数据组织与数据库管理概述2. 数字高程模型的数据结构3. 数字高程模型的数据库结构4. 数字高程模型数据库管理5. 吉奥之星数字高程模型数据库系统6. 数字高程模型数据的数据交换标准说明和要求：(1) 本章主要是让学生了解数字高

12、程模型的数据结构、数字高程模型的数据库结构、数字高程模型数据库管理方法，并介绍吉奥之星数字高程模型数据库系统，让学生理解数字高程模型数据的数据交换标准。(2)本章重点是让学生掌握数字高程模型的数据结构和数字高程模型的数据库结构，难点是数字高程模型数据的数据交换标准。第十一章 从数字高程模型内插等高线1. 从格网式数字高程模型用矢量算法内插等高线2. 从格网式数字高程模型用栅格法内插等高线3. 从三角网式数字高程模型用矢量法跟踪等高线4. 从格网式数字高程模型产生立体等高线匹配图说明和要求：(1)本章主要是让学生了解从数字高程模型内插等高线的方法。(2) 本章重点是让学生掌握从格网式数字高程模型

13、用矢量算法内插等高线、从格网式数字高程模型用栅格法内插等高线、从三角网式数字高程模型用矢量法跟踪等高线的方法，难点是介绍从格网式数字高程模型产生立体等高线匹配图。第十二章 数字地形分析1. 基本地形因子计算2. 地形特征提取3. 水文分析4. 可视性分析说明和要求：(1)本章主要是让学生了解数字地形分析的相关方法。(2) 本章重点是让学生掌握基本地形因子计算、地形特征提取、水文分析、可视性等数字地形分析方法。第十三章 数字高程模型的可视化1. 可视化的原理与方法2. 高度真实感图形的生成3. 虚拟景观4. 大范围数字高程模型的三维交互式动态可视化说明和要求：(1)本章主要是让学生了解数字数字高

14、程模型可视化的内容，包括可视化的原理与方法，高度真实感图形的生成。(2)本章重点是让学生掌握高度真实感图形生成方法，难点是掌握大范围数字高程模型三维交互动态可视化方法。第十四章 数字高程模型应用1. 在工程中的应用2. 在军事中的应用3. 在遥感与制图中的应用4. 在地理分析中的应用5. 其他应用说明和要求：(1)本章主要是让学生了解数字高程模型的应用。(2) 本章重点是让学生掌握数字高程模型在工程、军事、遥感与制图领域的应用，难点是在地理分析中的应用。第十五章 数字高程模型与地理信息系统（GIS）的集成1. 结合GIS功能的数字高程模型应用2. 数字高程模型数据与矢量数据和影像的集成应用3. 在GIS中作为背景叠加各种专题信息4. 数字高程模型作为数字地球的载体说明和要求：(1)本章主要是让学生了解数字高程模型与地理信息系统（GIS）的集成方法。(2) 本章重点是让学生掌握结