规则DEM地形数据转换为TIN模型的迭代搜索算法

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关于DEM边界高程的修改

关于DEM边界高程的修改
修改DEM边界的高程值
一、提取DEM边界
1、用下图工具将DEM转成TIN
2、用下图工具提取TIN的边界，注意Edge Type选择SOFT。

确定后即生成矢量的边界。

二、对提取出来的DEM边界进行处理
1、将提取出来的矢量边界文件作为mask裁切原始DEM，如图，如此之后，生成一个只包含边界的DEM文件。

2、用栅格计算器对这个边界DEM文件进行处理，如赋值、加减乘除，
三、将处理好的DEM边界与原始DEM进行拼接叠合，生成具有新边界的DEM：
用如图工具，将原始DEM和处理好的边界DEM进行拼接叠合。

注意：Pixel type最好选择32浮点来保留完整的小数位；Mosaic Method 选择FIRST或者LAST（保证生成的新DEM中，是边界DEM 的值作为两者重合部分的值）。

用激光雷达数据创建不规则三角网的新计算方法

用激光雷达数据创建不规则三角网的新计算方法摘要：不规则三角网（TIN）模型是基于规则格网地表表示之外的一种替代方法，应用于众多的数字化制图和地理信息系统中。

在不规则三角网中，不规则空间分布的采样点模拟地形时，粗糙地形用更多的点，平坦地形则采用较少的点表示。

尽管它简单，但是构建一个地区的TIN模型，需要进行样点选取、连接采样点构建三角形，以及用三角形进行表面建模三个步骤。

大部分样点选取可行算法都使用一个密集的数字高程模型（DEM）或一组数字化的等高线作为输入。

现在，光探测和测距（LIDAR）设备能够获得点云，它的可用性以及推广需要一种从新数据中进行样点选取的新计算方法。

本文阐述了用激光雷达（LiDAR）数据创建不规则三角网时样点选取的新计算方法。

关键词：三角剖分，TIN，LiDAR，DEM，地形表面1 引言与研究背景数字地形建模提供了一种健全的数字模式地形表述，非常重要，能够很容易的包含到数字制图与地理信息系统中。

数字地形模型（DTM）是用某种数字数据结构来表达地球表面的方法。

最常见的数字地形模型是数字高程模型(DEM)，包括规则格网模型和不规则格网模型。

常见的数字地形模型是用摄影测量以手动或者自动方式得到；然而，不管是手动还是自动方式，样点都不是随机选择的。

那么，规则格网模型（如：数字高程模型）能在何种程度表达地形？同时，如果想更新DEM将会怎样？TIN与DEM不同，是对地形表面的连续表达。

在GIS中，数字地形表达大部分能够用来分析和可视化研究。

不同的表达能够用来提供地形表面的数字模型，包括等高线图，数字高程模型以及不规则三角网模型。

等高线图用等高线来连接等高程点，进而描述地形表面。

等高线存储于“有序表”文件中。

尽管这种数据结构简单，但是长等高线可能有成千上万个点，所以会产生一个很大的“有序表”文件。

数字高程模型是地表点高度基于格网的表示。

规则格网模型是最简单而且最常见的地表数字表示形式。

DEM网格大小或者分辨率在确定地表描述可信度非常重要的参数。

ArcGIS地形分析--TIN及DEM的生成,TIN的显示练习数据

DEM的应用包括：坡度：Slope、坡向：Aspect、提取等高线、算地形表面的阴影图、可视性分析、地形剖面、水文分析等，其中涉及的知识点有：a)对TIN建立过程的原理、方法的认识；b)掌握ArcGIS中建立DEM、TIN的技术方法。

（对于这两步的教程本人之前有做过，下面教程不会再重复）c)掌握根据DEM 计算坡度、坡向的方法。

d)理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理。

e)利用ArcGIS的提供的水文分析工具进行水文分析的基本方法和步骤。

下面开始教程：工具/原料∙软件准备：ArcGIS Desktop 10.0---ArcMap(3D Analyst模块和spatial analyst模块)∙数据：DEM和TIN（使用由本人前面的教程【ArcGIS地形分析--TIN及DEM的生成，TIN的显示】得到的结果数据。

∙原始数据下载：/s/1GGzT2方法/步骤1. 1建议先看【ArcGIS地形分析--TIN及DEM的生成，TIN的显示】经验教程，因为本经验教程的数据使用的是此经验的最后结果数据！（数据会提高下载，另外本人使用的版本是10.1英文版，不过教程步骤为中文的，本人翻译过来，方便大家！有些地方和9.3差别很大，和10.0差别不大）ENDDEM应用之坡度：Slope1. 1首先，(1) 新建地图文档，加载【ArcGIS地形分析--TIN及DEM的生成，TIN的显示】经验教程中得到的DEM数据：TINGrid(2) 在【ArcToolbox】中，执行命令[3D Analyst工具]——[栅格表面]——[坡度]，参照下图所示，指定各参数：2. 2执行后，得到坡度栅格Slope_tingri1：坡度栅格中，栅格单元的值在[0 -82] 度间变化3. 3右键点击图层[Slope_TinGrid]，执行[属性命令]，设置图层[符号系统]，重新调整坡度分级。

将类别调整为5，点[分类]按钮，用手动分级法，将中断值调整为：8，15，25，35，90。

不规则点生成TIN

2．4层次模型层次地形模型（Layer of Details，LOD）是一种表达多种不同精度水平的数字高程模型。

大多数层次模型是基于不规则三角网模型的，通常不规则三角网的数据点越多精度越高，数据点越少精度越低，但数据点多则要求更多的计算资源。

所以如果在精度满足要求的情况下，最好使用尽可能少的数据点。

层次地形模型允许根据不同的任务要求选择不同精度的地形模型。

层次模型的思想很理想，但在实际运用中必须注意几个重要的问题：1）层次模型的存储问题，很显然，与直接存储不同，层次的数据必然导致数据冗余。

2）自动搜索的效率问题，例如搜索一个点可能先在最粗的层次上搜索，再在更细的层次上搜索，直到找到该点。

3）三角网形状的优化问题，例如可以使用Delaunay三角剖分。

4）模型可能允许根据地形的复杂程度采用不同详细层次的混合模型，例如，对于飞行模拟，近处时必须显示比远处更为详细的地形特征。

5）在表达地貌特征方面应该一致，例如，如果在某个层次的地形模型上有一个明显的山峰，在更细层次的地形模型上也应该有这个山峰。

这些问题目前还没有一个公认的最好的解决方案，仍需进一步深入研究。

3．DEM模型之间的相互转换在实际应用中，DEM模型之间可以相互转换。

大部分DEM数据都是规则格网DEM，但由于规则格网DEM的数据量大而不便存储，也可能由于某些分析计算需要使用TIN模型的DEM，如进行通视分析。

此时需要将格网DEM转成TIN模型的DEM。

反之，如果已有TIN模型的DEM数据，为满足某种应用的需要，也需要转成规则格网的DEM。

3．1不规则点集生成TIN对于不规则分布的高程点，可以形式化地描述为平面的一个无序的点集P，点集中每个点p对应于它的高程值。

将该点集转成TIN，最常用的方法是Delaunay三角剖分方法。

生成TIN的关键是Delaunay三角网的产生算法，下面先对Delaunay三角网和它的偶图V oronoi 图作简要的描述。

实验七、地形分析-----TIN及DEM的生成及应用

实验七、地形分析-----TIN及DEM的生成及应用(综合实验)一、实验目的DEM是对地形地貌的一种离散的数字表达，是对地面特性进行空间描述的一种数字方法、途径，它的应用可遍及整个地学领域。

通过对本次实习的学习，我们应：a)加深对TIN建立过程的原理、方法的认识；b)熟练掌握ArcGIS中建立DEM、TIN的技术方法。

c)掌握根据DEM或TIN 计算坡度、坡向的方法。

d)结合实际，掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力。

二、实验准备软件准备：ArcGIS Desktop 9.x ---ArcMap(3D分析模块)实验数据：矢量图层：高程点Elevpt_Clip.shp，高程Elev_Clip.shp，边界Boundary.shp，洱海Erhai.shp三、实验内容及步骤1. TIN 及DEM 生成1.1由高程点、等高线矢量数据生成TIN转为DEM在ArcMap中新建一个地图文档(1)添加矢量数据：Elevpt_Clip、Elev_Clip、Boundary、Erhai（同时选中：在点击的同时按住Shift）(2)激活“3D Analyst”扩展模块（执行菜单命令[工具]>>[扩展]，在出现的对话框中选中3D分析模块），在工具栏空白区域点右键打开[3D分析] 工具栏(3)执行工具栏[3D分析]中的菜单命令[3D分析]>>[创建/修改TIN]>>[从要素生成TIN]；(4)在对话框[从要素生成TIN中]中定义每个图层的数据使用方式；在[从要素生成TIN中]对话框中，在需要参与构造TIN的图层名称前的检查框上打上勾，指定每个图层中的一个字段作为高度源（Height Source），设定三角网特征输入（Input as）方式。

可以选定某一个值的字段作为属性信息（可以为None）。

在这里指定图层[Erhai] 的参数：[三角网作为：]指定为[硬替换] ，其它图层参数使用默认值即可。

DEM数据处理与分析

DEM数据处理与分析DEM数据处理与分析一、DEM数据获取在进行DEM数据处理与分析之前，首先需要获取相关的DEM数据。

DEM数据是通过激光雷达或者卫星遥感技术获取的数字高程模型数据，可以提供地形高度信息。

获取DEM数据的方式有很多种，可以通过互联网下载或者购买商业软件进行获取。

二、DEM数据处理一）初步预处理在进行DEM数据处理之前，需要对数据进行初步预处理。

这一步骤包括数据格式转换、数据质量检查、数据筛选和数据去噪等。

其中，数据质量检查是非常重要的一步，可以保证后续的数据处理和分析的准确性。

二）其他处理除了初步预处理之外，还有一些其他处理方法可以对DEM数据进行优化。

比如，可以进行数据插值、数据平滑、数据过滤等操作，可以提高DEM数据的精度和可靠性。

三）坐标转换（计算坡度之前的预处理）在进行坡度计算之前，需要对DEM数据进行坐标转换。

坐标转换是将数据从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程，可以保证DEM数据的准确性和一致性。

三、DEM数据拼接一）获取在进行DEM数据拼接之前，需要先获取需要拼接的DEM数据。

可以通过互联网下载或者购买商业软件进行获取。

二）镶嵌将多个DEM数据镶嵌在一起，形成一个完整的DEM数据集。

在进行镶嵌之前，需要对数据进行预处理，包括格式转换、数据质量检查、数据筛选和数据去噪等。

三）裁剪在进行DEM数据裁剪之前，需要明确裁剪的范围和目的。

裁剪可以将DEM数据集中的某一部分提取出来，可以用于特定的分析和应用。

四、地形属性提取在进行DEM数据分析之前，需要先进行地形属性提取。

地形属性包括坡度、坡向、高程等信息，可以用于地形分析和地形建模。

提取地形属性的方法有很多种，可以通过GIS软件和编程语言进行实现。

一、提取坡度在地形分析中，坡度是一个十分重要的参数。

我们可以使用GIS软件来提取地形的坡度信息。

坡度的计算方式是通过对高程数据进行数学处理得到的。

在提取坡度时，我们需要先选择合适的高程数据，并设置合适的参数。

TIN三角形的建立的算法及实现研究

TIN三角形的建立的算法及实现研究摘要：不规则三角网(TIN)是数字高程模型(DEM)中最基本和最重要的一种模型，它能以不同层次的分辨率来描述地形表面，可以灵活的处理特殊地形。

因此，TIN的构建和重构、基于TIN模型的等值线追踪以及对TIN模型的三维可视化都是GIS中的重要研究领域。

关键词：不规则三角网；构建不规则三角网；生长算法；TIN数据结构。

一：TIN三角网的几种算法1、分割合并算法分割合并算法的思想很简单，就是将复杂问题简单化，首先将数据点分割成易于进行三角剖分的子集，如一个子集中包括三个、四个点，然后对每个子集进行三角剖分，并用LOP算法保证三角剖分为DT三角网。

当每个子集剖分完成后，对每个子集的三角剖分进行合并，形成最终完整体三角网。

不同的实现方法可有不同的点集划分方法、子三角网生成方法及合并算法等。

分割合并算法的步骤为：1）把数据以横坐标为主、纵坐标为辅按升序进行排序。

2）如果数据集中的数据个数大于给定的阀值，则把数据域划分为个数近似相等的左右两个子集并对每个子集做如下工作：（1）计算每一个子集的凸壳。

（2）以凸壳为数据边界，对每一数据域进行三角剖分，并用LOP进行优化，使之成为DT三角剖分；（3）找到链接左右子集两个凸壳的底线和顶线；（4）由底线到顶线，合并两个子三角网。

3）如果数据小于阀值，则直接输出三角剖分结果。

在第一步中，主要工作是对数据点进行排序，目的是使三角网不互相重叠和交叉。

一般以横坐标为主、纵坐标为辅按升序排列。

第二步是该算法的主体，包括连续分割、凸壳生凸壳三角剖分、子网合并等内容，集中体现了该算法的基本思想，即分割（数据点分割），合并（子三角网合并）。

数据点分割：是以递归的方式将数据点划分成大小相同的子集，一般要求每一个子集能采用同样的算法进行处理。

在三角网剖分情况下，规范化子集包含至少三个点但不高于六个点（数据分割阀值）。

当数据以横坐标为主排序后，递归划分的结果是垂直于横轴的连续条带。

规则DEM地形数据转换为TIN模型的迭代搜索算法

网格ＤＥＭ转成ＴＩＮ模型的ＤＥＭ。采用迭代搜索算法将网格转化为ＤＴＩＮ。在ＤＴＩＮ的生成算法中，对点的定位算法和空外接圆判断算法进行了改进和优化，从而提高了算法的整体执行效率。关键词：数字高程模型；规则网格；不规则三角网；Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网文章编号：１００２－８３３１（２００７）２３－００６９－０３文献标识码：Ａ中图分类号：ＴＰ３０１．６
图１
局部优化过程ＬＯＰ
４．１快速判断点与三角形位置关系的算法
对于点的定位问题，一般是通过扫描整个或局部三角形网，利用点在多边形中原理进行判断计算［８］。但随着点数的增加，三角形数目也成倍增加。当三角形数目较大时，这个过程是相当费时的。但若最多只利用两个向量即可进行点的定位，则可大大提高算法的效率。如图所示，三角形△ Ｐ０Ｐ１Ｐ２的３个顶点坐标为（ｘ０，ｙ０）、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２），任意点为Ｐ（ｘｉ，ｙｉ）。则判断Ｐ与△Ｐ０Ｐ１Ｐ２位置关系算法如下：利用向量的向量积来进行Ｐ的定位。令ｉ（０≤ｉ≤２），ｊ＝（ｉ＋１）％３，设Ｍｉ＝ＰＰｉ × ＰＰｊ，则：（１）若Ｍｉ＝０，则表明Ｐ与三角形３个顶点中的两点共线。假设Ｐ与Ｐ０Ｐ１两点共线，此时，Ｐ的位置还是有两种可能，或在Ｐ０Ｐ１线段内，或在Ｐ０Ｐ１线段的延长线上，如图２（ａ）、（ｂ）所示。当ＰＰ０．ｘ＊ＰＰ１．ｘ＞０或ＰＰ０．ｙ＊ＰＰ１．ｙ＞０，则表明Ｐ０Ｐ１两点在Ｐ点反之，则Ｐ在线段Ｐ０Ｐ１的同方向，也表明Ｐ在△Ｐ０Ｐ１Ｐ２的外面；上，即在△Ｐ０Ｐ１Ｐ２内。（２）而判断点Ｐ在△Ｐ０Ｐ１Ｐ２内还是外，则只需判断两个向量即可。因为如果３个向量分布在同一侧，则必定有１个向量

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关键词：字高程模型；则网格；规则三角网；ｌｕａ数规不Ｄｅａｎｙ三角网
文章编号：０２８３（０７２ — ０９０文献标识码：中图分类号：Ｐ０．１０ — ３１２０）３０６～３ＡＴ３１６
顾耀林．张萍
ＧＵＹａ－ｌｎ，ｏｉＺＨＡＮＧｎＰｉｇ
江南大学信息工程学院，苏无锡２４２江１１２
ＳｈｏｆＩｆｒｔｎＴｃｎｌｇＳｕｈｒｎｔｅｎｖｒｉＷｕｉＪａｇｕ２４２Ｃｉａｃｏｌｏｎｏｍａｉｅｈｏｏｙ，ｏｔｅｎＹａｇｚＵｉｅｓｔｏｙ，ｘ，ｉｎｓ１１２，ｈｎ
Ｃｏｕｅｎｉｅｒｎｎｐｉａｉｎ，０７，３（３）６ — １ｍｐｔｒＥｇｎｅｉｇａｄＡｐｌｔｓ２０４２：９７．ｃｏ
ＡｂｔａｔＩｅｌｙｔｌｙｎｅｓｏｒｎｆｒｔｅｒｇｌｒｓｕｒｇｄｔｈｔａｇｌｔｎｆｉｅｕａｎｔｒｄｅｏｔｅｓｒｃ：ｎｒａｉｉｗａｓｅｄｔｔｓｏｔａａｍｈｅｕａｑａｅｒｓｏｔｅｒｎｕａｉｏｒｇｌｒｅｗｏｋ，ｕｔｈｉｉｏｒｌｒｅｄｔｓｚａｄｈｈｒｅｆｒｔｒｇａｄｏａａｙｉｃｌｕａｉｎｎｅｔｅＩｍｏｅ．ｈｓａｅｓｓｈｉｒｔｎａｇｒａａｉｅｎｔｅａｄｒｏｓｏａｅｎｓｍｅｎｌｔｃａｃｌｔｓｅｄｈＴＮｏｄ１ｉＴｐｐｒｕｅｔｅｔａｉｅｏｓａｃｉｇｌｏｔｍｏｒｎｆｒｈＲＳｔＤＩＴｉｒｖｔｅｘｃｔｇｆｃｅｃａｏｔｚｄｅｒｈｎａｇｒｈｔｔａｓｏｉｍｔｅＧｏＴＮ．ｏｍｐｏｅｈｅｅｕｉｅｉｎｙ，ｎｐｉｅｗａｏｏａｉｇｏｎｓｎｎｉｍｉｙｆｌｃｔｐｉｔｉｎＴＮａｄａｓｍｐｉｅｆｃｅｔｆｒｕａｏｍｐｙｃｒｕｃｒｌｅｔａｅｐｏｉｅｎｔｅａｇｒｔｍ．Ｉｎｉｌｄｅｉｎｏｉｆｉｍｌｆｅｔｉｍ－ｉｅｔｓｒｒｖｄｄｉｈｌｏｈｃｃｉ
Ｋｅｒｓｙｗｏｄ：ＤｉｉｌＥｅａｉｎＭｏｅ（ｇｔｌｖｔｄＩａｏＤＥＭ）ＲｅｕａｑａｅＧｒ（Ｓ；ｒｎｕａｉｎｏｅｌｒＮｅｗｒ（Ｉ；ｌｕａｒａｇｌｔｎ；ｇｌｒＳｕｒｉＲＧ）ＴａｇｌｔｆＩｇａｔｏｋＴＮ）Ｄｅａｎｙｔｎｕａｉｄｉｏｒｕｉｏ
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Ｃｍｕｒｏｐｔｅ
ｎｅｉｎｐｌａｉｓ计算机工程与应用ｅｒｇａｄＡｐｉｔｎｎｃｏ
２０，３２）６０７４（３９
规则ＤＭ地形数据转换为ＴＮ模型ｌＺＨＡＮＧＰｎ．ｔｒｔｏｓａｃｉｇｌｏｉｈｏ— ｉｎ，ｉｇＩｅａｉｎｅｒｈｎａｇｒｔｍｏｒｎｉｏｆｏｆｔａｓｔｎｒｍｒｇｌｒｉｅｕａＤＥＭｔｒａｎａａｏｅｒｉｄｔｔＴＩＮｍｏｅ．ｄ１
１引言
数字高程模型（ｉｔｌＥｅａｉｏｅ，Ｅ，数字地ＤｇａｌｔｎＭｄｌＤＭ）是ｉｖｏ形模型（ｉｉｌＴｒｉＭｄｌＤＭ）Ｄｇａｅｒｎｏｅ，Ｔ的子集。数字地形模型是ｔａ
此．用合适的算法从ＤＭ转换成Ｄｌｎｙ三角网是本文研选Ｅｅｕａａ究的主要目的。
地形表面形态属性信息的数字表达，带有空间位置特征的数是
摘要：实际应用中由于规则网格ＤＭ的数据量大而不便存储，在Ｅ而且某些分析计算也经常需要使用ＴＮ模型的ＤＭ，要将ＩＥ需网格ＤＭ转成ＴＮ模型的ＤＭ。采用迭代搜索算法将网格转化为ＤＩＥＩＥＴＮ。在ＤＩＴＮ的生成算法中，点的定位算法和空外接圆判对断算法进行了改进和优化，而提高了算法的整体执行效率。从
最常用的方法是Ｄｌｎｙ三角剖分法，因为它具有唯一ｅａａｕ
性。采用Ｄｌｎｙ三角形只需要存储顶点，于边则可以用算ｅｕａａ对法生成。样一来，以大大减小ＴＮ表示所需的存储量。因这可Ｉ１