数字高程模型(DEM)的构建及其在城市规划中的应用
数字高程模型的创建与分析

数字高程模型的创建与分析数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)是用于描述地表地形形态的重要工具。
创建和分析DEM可以帮助我们更好地理解地表地形,对于地理科学、城市规划、水资源管理等领域具有重要意义。
本文将介绍数字高程模型的创建和分析方法,并探讨其在不同领域的应用。
一、数字高程模型的创建数字高程模型的创建主要包括数据采集、数据处理和数据插值三个步骤。
首先,需要收集地形数据,常用的数据来源有航空航天遥感数据、地面测量数据和卫星遥感数据等。
这些数据可以包括高程点、地形曲线、高程线等。
其次,在数据处理阶段,需要对收集到的数据进行预处理,包括去除噪声、填补数据空缺等。
最后,在数据插值阶段,需要使用插值算法将离散的数据点插值为连续的高程表面。
常用的插值方法有反距离加权法、样条插值法等。
二、数字高程模型的分析数字高程模型的分析主要包括可视化分析、剖面分析和地形指数分析三个方面。
首先,可视化分析可以将数字高程模型以立体、等高线、坡度等方式可视化展示,帮助我们更好地理解地表地形的分布特征。
其次,剖面分析是通过选择两点,提取其之间的剖面线数据,并进行分析。
这可以帮助我们研究地表地形的变化趋势、地形起伏程度等信息。
最后,地形指数分析通过计算一系列地形指数,如坡度指数、坡向指数等,来探究地形特征的空间分布规律。
三、数字高程模型的应用数字高程模型在各个领域都有广泛的应用。
在地理科学领域,数字高程模型可以帮助我们研究地表地形的形成和演化,探索地球科学的基本规律。
在城市规划领域,数字高程模型可以模拟城市的地形特征,为城市规划和土地利用提供科学依据。
在水资源管理领域,数字高程模型可以用于水文模拟和水资源评估,帮助我们合理规划水资源利用。
此外,数字高程模型还可以应用于环境保护、农业生产等领域,为相关研究提供支持。
总结起来,数字高程模型的创建和分析是一项重要的地理科学研究工具。
通过数字高程模型的创建,可以真实、准确地描述地表地形的形态,为后续的分析提供基础数据。
数字高程模型(DEM)建立及应用

实验四数字高程模型(DEM)建立及应用
一,实验目的:
1,,理解和掌握DEM的基本知识;
2,掌握MapGIS中建立DEM的方法;
3,了解DEM在林业生产中的应用领域。
二,实验资料及预处理:
1,火地塘林场1:10000局部地形图;
2,完成上述地形图的等高线矢量化及编辑处理工作,注意,每条等高线必须赋予相应的高程值,然后保存在磁盘上备用。
三,试验方法及步骤:
1,进入MapGIS的DTM分析模块,见图:
DTM分析
2,进入“点线处理”菜单,对等高线进行检查(如漏填等距,等高线不连续等问题),然后进行“等高线点/线栅格化处理”或“等高线
点/线三角化处理”,并以Grid方式或Tin方式保存。
3,分别选择GRD模型或TIN模型进行地图因子的计算和制图。
一,电子沙盘
四,结论:
由于等高线的值有可能输入错误,电子沙盘可能有问题。
数字高程模型的创建与应用技巧

数字高程模型的创建与应用技巧数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)是一种利用数字化的方法来描述地球表面地形特征的模型。
它可以通过测绘、遥感和地理信息系统等技术手段将地理空间中的地形信息转换为计算机可处理的形式。
数字高程模型的创建与应用技巧在地理信息领域具有重要意义,本文将从数据源、处理方法和应用技巧三个方面来阐述。
一、数据源数字高程模型的创建首先需要获取高程数据。
常见的高程数据源主要包括航空摄影测量、卫星遥感和地面测量等。
航空摄影测量一般通过航空飞行中使用倾斜摄影和立体摄影测量仪获取地面上的影像数据,然后利用专业的软件进行影像解译和数字化处理,进而生成高程数据。
卫星遥感则是通过卫星遥感影像数据进行信号处理和解译,提取出地面的高程信息。
地面测量包括激光雷达测量和GPS测量,可以直接获取地面的点云数据和高程坐标数据。
在数据源选择上,需要根据实际需求考虑数据的精度、分辨率和覆盖范围等因素。
航空摄影测量和卫星遥感数据具有较大范围和较低分辨率的特点,适合用于区域尺度的数字高程模型。
而地面测量数据则精度较高,适用于局部尺度的数字高程模型。
二、处理方法数字高程模型的处理方法主要包括数据预处理、插值和网格化等步骤。
数据预处理主要是对原始高程数据进行滤波、平滑和噪声处理等操作,以提高数据的质量和准确性。
插值是将离散的高程点数据插值为连续的地形表面,在插值过程中需要选择适当的插值方法,如克里金插值、逆距离权重插值等。
网格化则是将插值后的连续地面表面划分为等距的网格单元,使得高程数据能够以栅格的形式进行存储和处理在处理方法上,还有一些常用的技巧可以提高数字高程模型的质量。
例如,数据预处理中可以利用滤波算法去除低频噪声;插值方法可以使用多种插值算法的组合来提高插值效果;网格化时可以根据地形的特点选择合适的网格单元大小和分辨率。
三、应用技巧数字高程模型的应用广泛,涵盖了地质勘探、水利工程、城市规划等多个领域。
数字高程模型的建立与分析

数字高程模型的建立与分析数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)是一种用数字方式储存地形表面海拔信息的技术,对于地理信息系统(Geographic Information System,GIS)的应用具有重要意义。
本文将探讨数字高程模型的建立与分析,并介绍其在地理科学、土地利用规划、环境保护等领域的应用。
一、数字高程模型的建立将地球表面的地形信息转化为数字数据,需要借助遥感、测量和数学等技术手段。
其中之一是激光雷达测量技术。
这种技术通过激光器向地面发射脉冲激光,测量激光从发射到反射返回所需时间,从而得到地面特定点的高程数据。
通过这种方式,可以获取大范围、高精度的数字高程模型数据。
此外,卫星遥感数据也可用于数字高程模型的建立。
利用卫星遥感影像,通过对图像中地物的位置和形态进行解译,可以得到地表的海拔高度信息。
结合先进的影像处理算法,可以精确地提取地表特征,并构建数字高程模型。
二、数字高程模型的数据处理与分析获得数字高程模型数据后,需要进行数据处理和分析,以便提取有效的地形信息。
其中最基本的处理包括数据清洗、插值和分类。
数据清洗是指对数字高程模型数据中的噪声和异常值进行去除。
这些噪声和异常值可能是由于测量误差、遮挡物、地物干扰等原因引起的。
通过对数据进行滤波、平滑处理等,可以得到更可靠的地形信息。
插值是指通过有限数量的高程点,推断出整个地形表面的高程变化情况。
常见的插值方法包括反距离加权法、Kriging法等。
通过插值,可以得到地形表面的连续变化,方便后续的分析和应用。
分类是指按照高程值将地形进行分组,以便进行特定目的的研究和分析。
例如,在土地利用规划中,可以将地形根据适宜农业、适宜林业、适宜城市建设等进行分类,为土地合理利用提供依据。
在环境保护中,可以将地形根据降水量分组,以便开展水资源管理和防洪工作。
三、数字高程模型的应用数字高程模型在地理科学、土地利用规划、环境保护等领域具有广泛的应用价值。
dem应用案例

dem应用案例DEM(数字高程模型)是一种基于数字技术生成的地形模型,它利用地理空间数据进行三维可视化,可以提供三维网格数据、数字图像以及地形功能分析。
DEM应用案例多种多样,以下就几个比较典型的案例进行介绍。
一、DEM在土地利用规划中的应用中国自然资源部、国土资源部共同发布的土地利用现状分类标准中,要求使用降尺度方法将Landsat TM遥感影像数据制作成1:10万或更小比例尺的土地利用现状数据和土地覆盖数据,而DEM便是实现此任务的重要工具之一。
DEM可用于生成坡度、坡向、高程、流域等空间分析用的参数,而这些数据的加入有助于土地利用规划的有效实现。
DEM在土地利用规划中的应用,能够实现可视化的、多维度的数据展示,使规划人员在规划过程中更好的把握地形、水力等信息,拓展规划的视野。
二、DEM在城市规划中的应用DEM可以较为清晰的反映城市地面地形的真实情况。
地形地貌是影响城市规划的重要要素之一,采用DEM计算高程、坡度、水路网络、土地利用等数据,可对城市规划、道路规划、变电站选址等工作提供科学的数据支撑。
DEM在城市规划中的应用,亦可辅助城市市政工程的调查及设计。
比如,在提升城市道路的排水能力时,创建DEM的高程数据、坡度数据,可为相关工程提供高效准确的参考。
三、DEM在农业生态方面的应用DEM可结合其他生态地理信息系统,利用空间分析技术,分析土地的适宜程度,提高耕地的利用效率。
农业生态信息系统的生成过程中,可通过DEM生成数字高程模型,根据高程地形、坡度、坡向、景观指数及生态因素、气象因素等,模拟群落/植被生态系统等生态过程,为农业生态平衡提供有力支持。
因此,DEM在农业生态方面的应用不仅可以确保水土保持、防止水土流失,减轻农作物的生育过程;同时可以在节约资源的基础上使整个饲养产业生态化和科学化。
总之,DEM具有广泛的应用领域,它能够帮助相关领域的研究人员有效地探索数据之间的关系,并进行更准确的预测。
如何进行数字高程模型的制作和应用

如何进行数字高程模型的制作和应用导言:数字高程模型(DEM)是一种用数字方式来描述地球表面地形变化的方法。
它在地理信息系统(GIS)和地形分析等领域被广泛应用。
本文将讨论数字高程模型的制作方法,并探讨其在土地规划、水文模拟和地质研究等方面的应用。
一、数据收集和处理数字高程模型的制作首先需要数据的收集。
常用的数据源包括航空摄影、卫星影像和地面测量。
航空摄影和卫星影像可以通过影像解译技术获得地形信息,而地面测量则需要使用全球定位系统(GPS)等设备。
这些数据必须进行预处理,包括去除噪声、纠正畸变和分辨率调整等。
此外,还需要考虑不同数据源之间的配准和定位。
二、网格化与插值算法在获得地形数据之后,需要将其转化为数字高程模型。
网格化是一种常用的方法,将地形数据划分为规则的栅格单元。
在网格化的过程中,选择合适的单元大小和分辨率非常重要。
过小的单元将导致模型过于复杂,而过大的单元则会丢失细节。
插值算法是生成数字高程模型的关键步骤之一。
插值算法可以将有限的地形数据点扩展到整个区域,并估计未知点的高程值。
最常用的插值算法包括克里金插值、反距离加权插值和三次样条插值。
选择合适的插值算法需要考虑数据的分布和特性。
三、DEM的应用1. 土地规划数字高程模型在土地规划中起到至关重要的作用。
它可以帮助规划者了解地形特征,包括坡度、坡向和水流方向等。
基于DEM的土地规划可以合理布局建筑物、道路和排水系统,提高土地的利用效率和环境可持续性。
2. 水文模拟数字高程模型在水文模拟中广泛应用。
它可以模拟水流的路径和速度,预测洪水的发生概率和影响范围,提供洪水风险评估和防灾决策支持。
此外,数字高程模型还可以用于分析流域的土壤侵蚀风险、河道的侵蚀和沉积等水文问题。
3. 地质研究数字高程模型对地质研究的意义不容忽视。
它可以帮助地质学家了解地表和地下的地貌特征,预测地震破坏的程度和地质灾害的风险。
数字高程模型还可以用于找寻矿产资源、勘探石油和天然气等地质资源。
数字高程模型(DEM)的构建及其在城市规划中的应用

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目前,DEM 广泛应用于城市规划和设计领域。
本文就城市规划研究中涉及的数字高程模型(DEM )的数据采集方式和常用生成方法进行了分析,并通过具体规划实例探讨其在城市规划中的应用。
关键词:DEM ,城市规划1 引言数字地形模型(Digital Terrain Model ,简称DTM )是地形表面形态属性信息的数字表达,是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型(DEM )[1]。
DEM 通常用地表规则格网单元构成的高程矩阵表示,广义的DEM 还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。
DEM 数据包含了丰富的地形、地貌、水文信息,它能够直观展现一个地区的地形、地貌特征,通过DEM 可以提取大量的地表形态信息,如坡度、坡向、水系等等,因此DEM 常被用于各种地形特征的定量分析和三维立体等专题图的绘制。
数字高程模型的应用

数字高程模型的应用
数字高程模型(DEM)是一种用于表示地形高度信息的数字化数据集,通常使用数字高程模型数据可以实现以下应用:
1. 地形分析:DEM数据可用于地形分析,例如地形高度的可视化、坡度计算、坡向分析等。
这些分析可以帮助人们更好地了解地形的特征和变化,以及对地形进行规划和设计。
2. 建筑设计:DEM数据可以用于建筑设计和城市规划中,例如确定建筑物的高度、选择建筑地点、设计道路和桥梁等。
3. 水资源管理:DEM数据可以用于水资源管理,例如确定河流和湖泊的轮廓、计算流域面积、分析洪水和干旱等。
4. 环境监测:DEM数据可以用于环境监测,例如监测山体滑坡、火山喷发、地震等自然灾害,以及监测城市扩张和森林砍伐等人类活动。
5. 地球科学研究:DEM数据可以用于地球科学研究,例如研究地形演变、冰川作用、风化和侵蚀等地质过程,以及研究地球表面的气候变化和环境变化等。
DEM数据在许多领域都有广泛的应用,可以帮助人们更好地了解地球表面的地形和环境特征,为各种规划、设计和
决策提供支持。
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目前,DEM 广泛应用于城市规划和设计领域。
本文就城市规划研究中涉及的数字高程模型(DEM )的数据采集方式和常用生成方法进行了分析,并通过具体规划实例探讨其在城市规划中的应用。
关键词:DEM ,城市规划1 引言数字地形模型(Digital Terrain Model ,简称DTM )是地形表面形态属性信息的数字表达,是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型(DEM )[1]。
DEM 通常用地表规则格网单元构成的高程矩阵表示,广义的DEM 还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。
DEM 数据包含了丰富的地形、地貌、水文信息,它能够直观展现一个地区的地形、地貌特征,通过DEM 可以提取大量的地表形态信息,如坡度、坡向、水系等等,因此DEM 常被用于各种地形特征的定量分析和三维立体等专题图的绘制。
目前,DEM 数据已成为城市规划的重要基础数据,借助各种GIS 软件,对DEM 数据进行分析和三维显示,能够更好的辅助城市规划。
本文通过大量案例分析,展示了DEM 在城市规划中的应用。
2 DEM 的生成方法为了构建DEM,首先要获取一些点的三维坐标,即获取DEM数据源。
DEM数据源的采集方式主要有以下几种:1)地面测量,利用自动记录的测距经纬仪(如电子速测经纬仪、全站仪等)在野外直接测量;2)现有地图数字化,对已有底图上的信息(如等高线)进行数字化,如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集法等;3)空间传感器,利用全球定位系统GPS,结合雷达和激光测高仪等进行数据采集;4)数字摄影测量,利用附有的自动记录装置的立体测图仪和立体坐标仪、解析测图仪及数字摄影测量系统,进行人工、半自动或全自动的量测来获取数据。
这几种方法各有优缺点[3](见表1),目前较为常用的方法是数字摄影测量和地形图数字化。
表1 DEM数据源采集方式比较表通常在城市规划中收集到的资料是AutoCAD格式的矢量地形图。
利用GIS软件可以从地形图中提取出标高点、等高线、河流、水库等信息。
根据提取的信息和应用方向的不同,选择不同的插值方法生成DEM。
1)由高程点直接插值成规则格网DEM当地形图中等高线较破碎或者等高线的高程属性数据与高程标注不一致时,可以将高程标注点转为点图层,从点图层直接插值成DEM,ArcGIS的空间分析模块和3D模块都提供了由高程点插值成栅格图的方法,包括反距离加权插值法(IDW)、样条插值法(spline)和克里格插值法(kriging)等。
当采样点足够密集,能够表现区域地形变化情况时可以选用反距离加权插值法;样条插值法采用一种数学函数来估计高程值,它会最小化表面的曲率,生成精确通过采样点的一个平滑渐变的曲面,但估计值可能会超出采样点的高程值范围;克里格插值法则适合于采样点中有着距离或方向上的空间相关性时使用[3]。
在具体工作过程中,要根据数据情况选择合适的插值方法生成DEM数据。
2)由高程点、等高线等插值成不规则三角网(TIN),再转为规则格网DEMArcGIS的3D模块中提供了由点、线、面等共同插值成TIN的方法。
将等高线和高程点作为mass points,水系作为硬断线(hard line),用create tin命令生成不规则三角网,再由tin to raster命令将TIN转换为规则格网DEM。
该方法生成的DEM的插值数据不会超出采样点的高程值范围,是目前生成DEM的常用方法。
3)使用topogrid命令,由高程点、等高线、湖泊、河流等插值成规则格网DEM当将DEM用于水文分析时,使用上述方法常会出现伪下陷区域,且生成的汇水区盆地较碎,而使用ArcGIS的topogrid命令生成的DE M数据能够较好的反映区域的流域特征。
将高程点、等高线、河流沟渠、湖泊水库等作为初始条件输入,系统将使用有限次重复内插技术,生成输入图层边界范围内以Lake作为最低高程的DEM。
3 DEM在城市规划中的应用DEM数据是城市规划重要的基础数据,利用GIS的分析功能,对DEM数据进行各种空间分析,可以应用于城市规划的多个方面,如用地评定、水源保护区划分、水系规划、景观规划以及规划方案的三维效果显示等等。
利用ArcGIS的空间分析功能,可以对DEM数据进行表面特征提取,如等高线提取、坡度提取、坡向提取等。
对提取出的坡度特征,可以用于分析规划区的水土流失敏感性、城市建设的适宜性;提取的等高线和坡度分布信息,可以作为规划道路选线的依据;提取的坡向信息,可以作为城市建设用地布局以及人工林草建设的参考依据。
在《大连城市发展规划环境影响评价》中,大连市市域范围内分布着很多山地,其地貌高程和坡度条件是城市开发建设的主要限制条件之一。
根据建设用地和水土保持等方面的要求将土地按坡度划分适宜性等级;结合大连市现状和发展规划中用地分布情况及地貌高程情况,将土地按高程划分适宜性等级;再与水文气象、工程地质、自然保护区、土地利用现状、基本农田保护区等因子共同叠加计算,得到大连市建设用地的综合生态适宜性分级图,以此作为评价大连城市发展规划用地布局的依据之一。
此主题相关图片如下:图1 大连市土地建设适宜性分级图.jpg图1 大连市土地建设适宜性分级图利用ArcGIS的水文分析模型,对Dem数据进行流向(flowdire ction)、汇水区盆地(basin)和流域范围(watershed)的提取,从而得到一级水源保护区和二级水源保护区的划定界线;利用水文分析模型,还可以提取规划区的水系(stream),作为水系规划的参考。
在《库车城乡发展战略研究》中,库车县城内仅城市外围有两条河流,城区内部缺少公园水景,需营造一定面积的水体景观,以调节当地小气候,提高人们的生活舒适度。
根据已有的高程点和渠系数据,使用Arc下的topogrid命令建立DEM数据,在生成DEM的同时输出水系数据(stream polyline feature),从而得到规划区内现有河流以及地势上可能形成的河流,然后根据规划区内水系现状、大气污染分析和地下水位分析,结合路网、绿化带确定营造水系水景的位置。
此主题相关图片如下:图2图3.jpg图3 库车县城绿地水系示意图图2 库车县城汇水网络与水系分区图根据DEM高程及河流的水文监测数据,可以分析不同频率洪水的淹没范围;结合防洪堤建设情况,可以对拆建防洪堤的洪水淹没情况进行情景模拟,以此指导防洪规划和城市的用地布局。
在《南昌经济技术开发区总体规划》(2005-2020)中,南昌经济技术开发区位于赣江西岸,赣江流域水量丰富,径流年内分配很不均匀,流域内水涝灾害较为严重,因此,防洪工程非常重要。
根据南昌站测得的各频率洪水位情况以及现有防洪堤情况,通过DEM数据叠加分析,得到不同频率洪水出现时的淹没情况(如图4所示),以此判断,当遇到10年一遇洪水时,基本不会对城市构成威胁,当遇到20年一遇(或更低频率)洪水时,将有部分地区被淹,因此,被淹地区不应布置重点工程,或者应加强防洪堤建设。
此主题相关图片如下:图4图5.jpg图4 南昌经济技术开发区防洪图图5 马坡东北区可视区分析图可视性分析包括两种,一种是可视区分析(Viewshed Analysis),用以确定从一个或多个观察点可以观测到的区域;另一种是通视性分析(Line of Sight),判断从一个观察点是否可以看到目标物。
可视区分析可用于景观规划中观景台、服务设施等建筑物的选址,消防规划中了望塔的选址,以及城市详规中搂层高度的确定等。
通视性分析应用于城市规划中的道路规划等。
《马坡城市详细规划》中,根据规划后的建筑物、公路等标高构建DEM图,分析不同位置不同搂层的可视区,以此判断规划的合理性以及规划后不同区位的景观效果。
DEM数据是虚拟现实的重要的基础数据。
用生成的DEM数据,可以直接拟合真实地形,与规划区的遥感数据叠加时,可以直观显现当地的地貌特征,与规划道路、用地布局等叠加时,则可以直接体现城市规划的效果。
此主题相关图片如下:图6 北京市房山区规划效果图.jpg图6 北京市房山区规划效果图4 结论DEM数据含有丰富的地形、地貌和水文等信息,通过构建DEM 数据,利用GIS软件的相关分析功能,从DEM中提取各种信息。
可以用于城市规划中的用地评定、水源保护区划分、水系规划、景观设施选址等方面的工作。
另外,将DEM与其他数据进行叠加,能够在三维视图下更加形象生动的展现规划成果。
参考文献:[1]邬伦等. 地理信息系统-原理、方法和应用. 北京. 科学出版社. 2001.[2]李志林. 朱庆. 数字高程模型. 武汉. 武汉测绘科技大学出版社. 2000.[3]孙朝阳. ArcGIS空间分析教程. ArcGIS地理信息系统培训系统丛书. 2002.作者简介:吕春英,女,北京清华城市规划设计研究院环境与市政研究所佟庆远,男,北京清华城市规划设计研究院环境与市政研究所所长李王锋,男,北京清华城市规划设计研究院环境与市政研究所赵冬泉,男,清华大学环境系博士,北京清华城市规划设计研究院环境与市政研究所[此贴子已经被作者于2008-7-30 17:41:29编辑过]支持(0) 中立(0) 反对(0)下一主题>><< 上一主题RSS2.0Xhtml无图版Xslt无图版Copyright ©2008 - 2010 Powered By Dvbbs Version 8.2.0页面执行时间0.09375 秒, 3 次数据查询。