第六章 數(shù)字高程模型-ARCGIS

提問：舉例說明緩沖區(qū)分析及用途緩沖區(qū)是指在點、線、面實體的周圍，自動建立的一定寬度的多邊形，是空間目標的一種影響范圍或服務范圍。例如，某地區(qū)有危險品倉庫，要分析一旦倉庫爆炸所涉及的范圍，這就需要進行點緩沖區(qū)分析；而在對野生動物棲息地的評價中，動物的活動區(qū)域往往是在距它們生存所需的水源或棲息地一定距離的范圍內(nèi)，為此可用面緩沖區(qū)進行分析，等等。第六章數(shù)字高程模型及其應用提綱1數(shù)字地形模型概述2DEM的主要表示模型3DEM的建立-數(shù)據(jù)采集4DEM模型之間的相互轉(zhuǎn)換5數(shù)據(jù)內(nèi)插方法1數(shù)字地形模型概述數(shù)字地形模型主要用于描述地面起伏狀況，可以用于提取各種地形參數(shù)，如坡度、坡向、粗糙度等，并進行通視分析、流域結(jié)構(gòu)生成等應用分析。因此，數(shù)字地形模型在各個領域中被廣泛使用。如，測繪、遙感、土地利用、洪水預警、軍事……基礎數(shù)據(jù)。1.1DTM和DEM

數(shù)字地形模型DTM（DigitalTerrainModel）是在數(shù)據(jù)庫中存儲并管理的空間地形數(shù)據(jù)集合的統(tǒng)稱。是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述

數(shù)字高程模型DEM（DigitalElevationModel）是對地理空間起伏連續(xù)變化的數(shù)字表示形式，用來描述地理空間的第三維坐標—高程。通常用矩陣表示。1.2DEM的表示法DEM是建立DTM的基礎數(shù)據(jù)，其它的地形要素可由DEM直接或間接導出。1）數(shù)學方法整體擬合方法局部擬合方法2）圖形方法線模式：等高線、山脊線、海岸線等點模式：離散點采樣數(shù)據(jù)2DEM的主要表示模型2.1規(guī)則格網(wǎng)（GRID）2.2不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）2.3等高線（CONTOUR）2.1規(guī)則格網(wǎng)（GRID）1）格網(wǎng)單元2）規(guī)則格網(wǎng)特點優(yōu)點：規(guī)則格網(wǎng)（GRID）表示法結(jié)構(gòu)簡單、計算方便，便于計算機處理。缺點：地形簡單的地區(qū)存在大量冗余數(shù)據(jù)；如不改變格網(wǎng)大小，則無法適用于起伏程度不同的地區(qū)；對于某些特殊計算如視線計算時，格網(wǎng)軸線方向被夸大；由于柵格過于粗略，不能精確表示地形的關鍵特征。2.2等高線模型

1）等高線：每一條等高線對應一個已知的高程值，這樣一系列等高線集合和它們的高程值一起就構(gòu)成了一種地面高程模型2）特點優(yōu)點：表示法結(jié)構(gòu)簡單、計算方便，便于計算機處理。缺點：不能精確表示地形的關鍵特征，如山脊、山谷線、地形變化線等。2.3不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）

1）不規(guī)則三角網(wǎng)（TriangulatedIrregularNetwork）TIN模型根據(jù)區(qū)域有限個點集將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡，區(qū)域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內(nèi)。2）特點優(yōu)點：減少了規(guī)則格網(wǎng)方法帶來的數(shù)據(jù)冗余計算（如坡度）效率方面又優(yōu)于純粹基于等高線的方法。能精確表示地形的關鍵特征，如山脊、山谷線、地形變化線等。缺點：結(jié)構(gòu)復雜。5數(shù)據(jù)內(nèi)插方法1空間插值的概念2空間插值方法5.1空間插值的概念

空間插值常用于將離散點的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，以便與其它空間現(xiàn)象的分布模式進行比較，它包括了空間內(nèi)插和外推兩種算法?？臻g內(nèi)插算法是一種通過已知點的數(shù)據(jù)推求同一區(qū)域其它未知點數(shù)據(jù)的計算方法；空間外推算法則是通過已知區(qū)域的數(shù)據(jù)，推求其它區(qū)域數(shù)據(jù)的方法。5.2數(shù)據(jù)內(nèi)插方法整體插值方法1）邊界內(nèi)插方法2）趨勢面分析3）變換函數(shù)插值局部插值方法1）最近鄰點法：泰森多邊形方法2）移動平均插值方法：距離倒數(shù)插值3）樣條函數(shù)插值方法4）空間自協(xié)方差最佳插值方法：克立格插值1）最近鄰點法：泰森多邊形方法泰森多邊形（Thiessen，又叫Dirichlet或Voronoi多邊形）采用了一種極端的邊界內(nèi)插方法，只用最近的單個點進行區(qū)域插值。GIS和地理分析中經(jīng)常采用泰森多邊形進行快速的賦值，實際上泰森多邊形的一個隱含的假設是任何地點的氣象數(shù)據(jù)均使用距它最近的氣象站的數(shù)據(jù)。3）樣條函數(shù)插值方法在計算機用于曲線與數(shù)據(jù)點擬合以前，繪圖員是使用一種靈活的曲線規(guī)逐段的擬合出平滑的曲線。這種靈活的曲線規(guī)繪出的分段曲線稱為樣條。與樣條匹配的那些數(shù)據(jù)點稱為樁點，繪制曲線時樁點控制曲線的位置。曲線規(guī)繪出的曲線在數(shù)學上用分段的三次多項式函數(shù)來描述這種曲線，其連接處有連續(xù)的一階和二階連續(xù)導數(shù)。2）移動平均插值方法：距離倒數(shù)插值距離倒數(shù)插值方法綜合了泰森多邊形的鄰近點方法和趨勢面分析的漸變方法的長處，它假設未知點處屬性值是在局部鄰域內(nèi)中所有數(shù)據(jù)點的距離加權(quán)平均值。距離倒數(shù)插值方法是加權(quán)移動平均方法的一種。4）克立格插值克立格（Kriging）插值：又稱空間局部估計或空間局部插值法，是地統(tǒng)計學的主要內(nèi)容之