第五章数字高程模型dem应用修改

数字高程模型(DEM)应用

1主要内容

数字地面模型应用概述

内插等高线体积的计算面积的计算剖面图的绘制DEM在其他方面的应用21数字地面模型应用概述数字地面模型的应用领域在测绘中可用于绘制等高线、坡度、坡向图、立体透视图、制作正射影像、立体景观图、立体匹配片、立体地形模型及地图的修测。在各种工程中可用于体积、面积的计算，各种剖面图的绘制及线路的设计。军事上可用于导航（包括导弹与飞机的导航）、通讯、作战任务的计划等。在遥感中可作为分类的辅助数据。在环境与规划中可用于土地利用现状的分析、各种规划及洪水险情预报等。32内插等高线

基于格网DEM内插等高线需解决的两个基本问题计算各条等高线和网格边交点的坐标值；找出一条等高线的起始点并确定判断条件和识别条件，以跟踪一条等高线的全部高程点。

42内插等高线搜索格网边上的等高线点确定内插等高线的高程范围计算最低和最高等高线的高程hmin和hmax其中Zmin—最低点高程，Zmax—最高点高程，Δh—等高距。每条等高线的高程值可表示为52内插等高线判断格网的一条边是否与某一条高程为h的等高线相交例如，假如格网边两个端点P1、P2的高程分别为ZP1和ZP2，那么P1P2边有等高线通过当等高线通过格网点，将格网点的高程减去或加上一个很小的常数值。62内插等高线搜索某一条等高线的算法分别遍历所有格网点单元的水平边和竖直边，找到高程点所在的边和对应的格网单元。跟踪一条等高线的算法判断等高线在该单元中的出口边，并将处理单元移至出口边所在的新格网单元。依次跟踪下去，直至等高线回到起点或到达DEM边缘为止。72内插等高线内插等高线点与等高线跟踪内插等高线点一般采用线性内插。例如，在P1P2边上有高程为h的等高线通过，其平面坐标为Xh，Yh。82内插等高线等高线的特殊处理：取向的二义性与光滑等高线走向的二义性92内插等高线局部加密用于解决等高线的光滑性与走向的二义性102内插等高线基于三角网（TIN）内插等高线基于三角网（TIN）内插等高线的特点精度高。等高线由于直接利用了原始观测数据，不仅避免了由于DEM内插造成的精度损失，而其能更逼真地表达地形特征。穿过三角形一次。同一高程的等高线穿过一个三角形最多一次，因此程序设计也较简单。112内插等高线跟踪某一条等高线的算法分别遍历所有三角网的三条边，找到等高线起点所在的边和对应的三角形。由于开曲线的起点总位于DEM三角网的外围边上，为了保证开曲线的完整性，往往从三角网边缘开始进行搜索。判断等高线在三角形的出口边，并将处理单元移至出口边所在的三角网。依次跟踪下去，直至等高线回到起点或到达DEM边缘为止。122内插等高线判断三角形的一条边是否与某一条高程为h的等高线相交例如点A、B是某个三角网边的两个顶点，其高程分别为ZA和ZB，那么AB边是否与高程为h的等高线相交，应判断不等式是否满足，就可知道边AB是否与等高线相交。132内插等高线内插等高线点与等高线跟踪内插等高线点一般采用线性内插。143体积的计算DEM体积可由四棱柱和三棱柱的体积进行累加得到。四棱柱上表面可用双线性曲面拟合，三棱柱上表面可用斜平面拟合，下表面均为水平面或参考平面。

其中S3与S4分别是三棱柱与四棱柱的底面积。153体积的计算根据体积公式，可计算DEM的填挖方，在对DEM进行填或挖后，体积可由原始DEM体积减去新的DEM体积求得。式中，当V>0时，表示挖方；当V<0时，表示填方；当V=0时，表示既不挖方也不填方。163体积的计算实际应用（露天矿验收测量）验收测量数据采集为保证采场的三维建模精度和提高外业采集效率，外业实地测量时，应重点采集采场的地性线数据，包括采场/排土场的各平盘的盘顶线、盘底线、运输线和特征点，并进行合理的数据编码，提高内业数据处理的自动化水平。173体积的计算露天矿采场三维建模不同的建模方法对应着不同的建模精度，露天采场的地形建模必须充分考虑露天矿采场的台阶特性，把这些台阶通过地性线来加以描述，并以此作为约束条件，三角形构网时，必须保证这些地性线不能被穿越，否则生成的DEM与实际地形不符，出现台阶被削平等现象，造成模型失真，降低了模型的精度。左图中带阴影标记的三角形为错误的三角形，正确TIN的生成应为右图形式。183体积的计算露天矿采场三维建模构造约束线（盘顶、盘底线）；生成三角形基边作为扩展边；依Delaunay法则，采用三角网生长算法构建TIN。193体积的计算上月采场DEM模型局部更新前DEM模型局部更新后DEM模型本月采场现势DEM模型采动范围线外不变DEM模型部分203体积的计算213体积的计算更新前DEM模型三维渲染图更新后DEM模型三维渲染图223体积的计算采剥量的计算传统的露天矿测量验收是依靠采集的三维数据按断面的方式进行矿量的计算，该方法效率低，数据处理烦杂，如果建立露天矿精细DEM后，根据采动区域范围内的新旧三角网数据和设定的三棱柱底面基准高程，累计计算上月与本月采动区域范围内的三棱柱体积，并求出两个月的体积差，即为本月的采剥体积。该方法精度高、可实现自动处理。233体积的计算矿岩量分类计算利用上述原理，在矿区地质模型的支持下，计算某采剥区域在某段时间内煤、岩土等的采剥量（体积），可以实现两个任意时刻各种矿量（土、煤、岩）分类计算，这对于矿山生产、规划、管理具有重要的意义。244面积的计算表面积的计算由于基于不规则三角网的地表面积计算较为简单，可以将格网DEM的每个格网分解为三角形，从而简化规则格网地表面积计算。计算三角形的表面积使用海伦公式式中：Di表示三角形两顶点之间的表面距离，S表示三角形的表面积，P表示三角形周长的一半。整个DEM的表面积则是每个三角形表面积的累加。254面积的计算投影面的计算投影面积指的是任意多边形在水平面上的面积。直接采用海伦公式进行计算，只要将式中的距离改为平面上两点的距离即可。更简单的方法是根据梯形法则，如果一个多边形由顺序排列的N个点（

Xi，Yi）（i=1，2，…，N）组成，并且第N个点与第1个点相同，则水平投影面积计算公式为：如果多边形顶点按顺时针方向排列，则计算的面积为负，反之为正。264面积的计算剖面积的计算根据工程设计的线路，可计算线路与各格网边交点Pi（Xi，Yi，Zi），则线路剖面积为其中n为交点数，Di,i+1

为Pi

与Pi+1之间的距离。同理可以计算任意横断面及其面积。275剖面图的绘制基于规则格网和三角网绘制剖面图已知两点的坐标A(x1，y1)，B(x2，y2)，则可求出两点连线与格网或三角网的交点，并内插交点上的高程，以及各交点之间的距离。然后按选定的垂直比例尺和水平比例尺，按距离和高程绘出剖面图。剖面图不一定必须沿直线绘制，也可沿一条曲线绘制。286DE