武漢大學(xué)數(shù)字?jǐn)z影測量學(xué)12

1、數(shù)字高程模型的應(yīng)用數(shù)字高程模型的應(yīng)用攝影測量學(xué)攝影測量學(xué)（下）（下）第四第四章章遙感信息工程學(xué)院遙感信息工程學(xué)院 攝影測量教研室攝影測量教研室n基于矩形網(wǎng)的基于矩形網(wǎng)的DEMDEM多項式內(nèi)插多項式內(nèi)插n等高線繪制等高線繪制n立體透視圖立體透視圖nDEMDEM的其他應(yīng)用的其他應(yīng)用主要內(nèi)容主要內(nèi)容 數(shù)字地面模型的應(yīng)用數(shù)字地面模型的應(yīng)用 在測繪中可用于繪制等高線、坡度、坡向圖、立體透視圖，制作正射影像圖、立體景觀圖、立體匹配片、立體地形模型及地圖的修測。在各種工程中可用于體積、面積的計算，各種剖面圖的繪制及線路的設(shè)計 基于矩形格網(wǎng)的基于矩形格網(wǎng)的 DEMDEM多項式內(nèi)插多項式內(nèi)插 DEM最基礎(chǔ)的應(yīng)是

2、求DEM范圍內(nèi)任意一點P（X，Y）的高程 雙線性多項式(雙曲拋物面)內(nèi)插 XYaYaXaaYXaZjjiiij110110001010P(x,y) 雙線性多項式內(nèi)插只能保證相鄰區(qū)域接邊處的連續(xù)，不能保證光滑。但因其計算量較小 , 是最常用的方法 YaaaaXZ1111100100基于矩形格網(wǎng)的基于矩形格網(wǎng)的 DEMDEM多項式內(nèi)插多項式內(nèi)插雙三次多項式(三次曲面）內(nèi)插 jijiijYXaZ 3030333332233133032332222221220233122111013302201000 YXaYXaXYaYaYXaYXaXYaYaYXaYXaXYaYaXaXaXaaP(x,y)已知點的

3、一階偏導(dǎo)數(shù)與二階混合導(dǎo)數(shù)，其值可按下式計算： 保證相鄰曲面之間的連續(xù)與光滑 )(21)(, 1, 1jijiijijxZZxZZ)(21)(1,1,jijiijijyZZyZZ)(41)(1, 11, 11, 11, 1jijijijiijxyZZZZZ雙三次多項式(三次曲面）內(nèi)插 等高線的繪制等高線的繪制 基于矩形格網(wǎng)DEM自動繪制等高線 等高線的跟蹤；等高線的光滑確定等高線高程 ZZZINTzZZZINTz)()1(maxmaxminminZkzzkminTkmnkmkmknkkknkkKhhhhhhhhhH)()(1)(0)(1)(11)(10)(0)(01)(00)(0,0)(1,0)

4、(0,1)(1,1)計算狀態(tài)矩陣 TkmnkmkmknkkknkkKvvvvvvvvvV)()(1)(0)(1)(11)(10)(0)(01)(00)(表示等高線穿過DEM格網(wǎng)水平邊與豎直邊的狀態(tài) )(,kjih0)( , 00)( , 1, 1, 1,kjikjikjikjizZzZzZzZ“1”代表格網(wǎng)豎直邊或水平邊有高程為zk的等高線通過 “0”代表格網(wǎng)豎直邊或水平邊沒有高程為zk的等高線通過計算狀態(tài)矩陣 jpjijijikipYYXZZZzXX,1,內(nèi)插等高線點 等高線的起點和終點的處理 1;1;1;1)(,)(,0)(,)(0,kjnkjkmikivvhh與邊界相交的等高線為開曲線，

5、不與邊界相交的等高線為閉曲線 搜索下一個等高線點 當(dāng) 時，OUT2，并令，下一格網(wǎng)為(i+1,j), IN=4；1,1jiv若格網(wǎng)中有高程為zK的兩條等高線通過， )(411, 11, 1,jijijijiCZZZZZ0)(,kckjizZzZ0)(, 1kckjizZzZ等高線光滑（曲線內(nèi)插 ) 曲線應(yīng)通過已知的等高線點（稱為節(jié)點） 曲線在節(jié)點處光滑，即其一階導(dǎo)數(shù)（或二階導(dǎo)數(shù)）是連續(xù)的 相鄰兩個節(jié)點間的曲線沒有多余的擺動； 同一等高線自身不能相交。 經(jīng)過上述的等高線跟蹤與光滑處理，即可將等高線圖經(jīng)數(shù)控繪圖儀繪出或顯示在計算機屏幕上。立體透視圖立體透視圖透視立體圖能更好地反映地形的立體形態(tài)，非

6、常直觀 “視點”看做為“攝影中心”，可以直接應(yīng)用共線方程從物點坐標(biāo)（X,Y,Z）計算“像點”坐標(biāo)(x，y） LandscapeXYZX2Z1Y1SOXsYsZs(X,Y,Z)X1Y2Z2t透視變化示意圖透視變化示意圖選擇適當(dāng)?shù)囊朁c位置XS,YS,ZS；視線方位t（視線方向），（視線的俯視角度） 選擇適當(dāng)?shù)膮⒖济娓叱蘘。與高程Z的放大倍數(shù)m )(0ZZmZijij立體透視圖制作流程立體透視圖制作流程sssZZYYXXttttzyx1000cossin0sincoscossin0sincos0001111三維目標(biāo)二維透視平面)()()()()()()()()(333122211111SSSSSSS

7、SSZZcYYbXXazZZcYYbXXayZZcYYbXXax透視變換確定像面主距f 計算DEM四個角點的視線投射角，iiiiiiyztgyxtg1111)()()()()()()()()()()()(222333222111SSSSSSSSSSSSZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafx計算各節(jié)點之“像點”坐標(biāo)， min)/()/(minmaxminmaxffftgntgnHftgtgWf消隱 處理前景擋后景的問題 “峰值法”或高度緩沖器算法” 0minmaxxxxm定義一個包含個元素的緩沖區(qū)buf )()(kzkzbuf5 . 0/ )(5 . 0

8、/ )(0min110minxxxINTkxxxINTkiiii)()(11iiiiiikkxxyyykz它們的y坐標(biāo)由線性內(nèi)插計算為)()(kzkzbuf將該“點”的y坐標(biāo)（）與緩沖區(qū)中的相應(yīng)單元存放的坐標(biāo)進(jìn)行比較，消隱 DEM的其他應(yīng)用的其他應(yīng)用坡度、坡向的計算 YZZZZtgXZZZZtgYX22221000110101001110XYtgtgROPOSOPOSOROtgatgT/2121cossinsinatgatgSOQOQOPOSOPOtgatgROQOQOPOROPOtgYX2212122)cos()sin(tgatgatgtgtgYX坡向 QO與X軸之夾角T為坡向角坡度、坡向的計算面積、體積的計算 剖面積11112iiniiiDZZS，體積 4432143321343SZZZZVSZZZVDEM體積由四棱柱與三棱柱體積進(jìn)行累加得到 表面積對于含有特征的格網(wǎng)，將其分解成三角形，對于無特征的格網(wǎng)，可由4個角點的高程取平均即中心點高程，然后將格網(wǎng)分成4個三角形。由每一三角形的三個角點坐標(biāo)計算出通過該三個頂點的斜面內(nèi)三角形的面積，最后累加就得到了實地的表面積。進(jìn)行單幅影像空間后方交會，確定影像的方位元素 量測像點坐標(biāo)（x，y），取一高程近似值Z。將(x，y)與Z。代人共線方程，計算出地面平面坐標(biāo)近似值（X，Y）由（X，Y）及DE