dem统计分析
GIS概论7_DEM与数字地形分析
GIS概论
李伟涛 liweitao_801225@
DEM与数字地形分析
基本概念
数字高程模型、数字地形分析
DEM采集与建立 数字地形分析
基本因子分析、地形特征分析、流域分析、可视性分析
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DEM空间插值方法—局部分块内插
局部分块内插是将地形区域按一定的方法进行分块，对每 一分块，根据其地形曲面特征单独进行曲面拟合和高程内 插。 分块方法：一般按地形结构线或规则区域分块，分块大小 取决于地形复杂一定宽度的重 叠，或者对内插曲面补充一定的连续性条件。 优点：简化了地形的曲面形态，每一分块可用不同曲面表 达，同时得到光滑连续的空间曲面。不同的分块单元可使 用不同内插函数。 常用内插函数：线性内插、双线性内插、多项式内插、样 条函数、多层曲面叠加法等。
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DEM与数字地形分析
基本概念
数字高程模型、数字地形分析
DEM采集与建立 数字地形分析
基本因子分析、地形特征分析、流域分析、可视性分析
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数字地形分析
一、基本因子分析
1、坡度
2、坡向
3、曲率 4、宏观地形因子
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数字地形分析
一、基本因子分析
1、坡度
当具体进行坡度提取时，常采用简化的差分公式，完整的数学表示为：
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数字地形分析
一、基本因子分析
2、坡向
对于地面任何一点来说，坡向表征了该点高程值改变量的最大变化方向。 在输出的坡向数据中，坡向值有如下规定：正北方向为0°，顺时针方向 计算，取值范围为0°～360°。
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数字地形分析
一、基本因子分析
3、曲率
DEM精度评估方法的研究与实践
08
实验与分析
实验数据与环境
数据来源
数据预处理
实验环境
实验数据来源于公开的山地高程数据 以及对应的数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）数据 。
对原始数据进行滤波和去噪处理，以 消除数据中包含的噪声和异常值。
实验在基于Windows操作系统的计算 机上进行，使用Python编程语言和相 关的数据处理库进行数据处理和分析 。
面向DEM精度评估的指标体系应用
在数据生产中的应用
为数据生产者提供精度评估方法 和依据
在数据使用者中的应 用
为数据使用者提供决策支持和参 考依据
在学术研究中的应用
为相关领域的研究人员提供研究 思路和方法
05
基于随机森林的DEM精度评估模型研究
随机森林算法简介
随机森林是一种集成学习方法，通过构建多个决策树并取其 输出的平均值来进行预测。
目前，DEM精度评估主要集 中在欧美等发达国家，国内 DEM精度评估研究相对较少 。
DEM精度评估方法的研究主 要集中在比较方法和指标上， 实际应用相对较少。
03
面向DEM精度评估的数据处理方法
数据处理方法简介
基于统计学的方法
利用统计学理论和方法对数据进行处理和分析，以评估DEM精度。
基于人工智能的方法
DEM数据后处理
精度评估
采用一定的指标和方法对DEM精 度进行评估，如均方根误差 (RMSE)、平均绝对误差(MAE)等 。
数据调整
根据精度评估结果，对原始数据 进行调整，以提高DEM精度。
结果展示
将精度评估结果以图表或文字等 形式展示，以方便用户阅读和理 解。
04
面向DEM精度评估的指标体系构建
数字高程模型(DEM)的概念
数字高程模型(DEM)的概念最近恶补了一下DEM数据，在此分享给大家，希望对大家有所帮助！数字高程模型(DEM)的概念数字高程模型(DEM)，也称数字地形模型(DTM)，是一种对空间起伏变化的连续表示方法。
由于DTM 隐含有地形景观的意思，所以，常用DEM，以单纯表示高程。
尽管DEM 是为了模拟地面起伏而开始发展起来的，但也可以用于模拟其它二维表面的连续高度变化，如气温、降水量等。
对于一些不具有三维空间连续分布特征的地理现象，如人口密度等，从宏观上讲，也可以用DEM 来表示、分析和计算。
DEM 有许多用途，例如：在民用和军用的工程项目(如道路设计)中计算挖填土石方量；为武器精确制导进行地形匹配；为军事目的显示地形景观；进行越野通视情况分析；道路设计的路线选择、地址选择；不同地形的比较和统计分析；计算坡度和坡向，绘制坡度图、晕渲图等；用于地貌分析，计算浸蚀和径流等；与专题数据，如土壤等，进行组合分析；当用其它特征(如气温等)代替高程后，还可进行人口、地下水位等的分析。
DEM 的表示方法(1)拟合法拟合法是指用数学方法对表面进行拟合，主要利用连续的三维函数(如富立叶级数、高次多项式等)。
但对于复杂的表面，进行整体的拟合是不可行的，所以，通常采用局部拟合法。
局部拟合法将复杂表面分成正方形的小块，或面积大致相等的不规则形状的小块，用三维数学函数对每一小块进行拟合，由于在小块的边缘，表面的坡度不一定都是连续变化的，所以应使用加权函数来保证小块接边处的匹配。
用拟合法表示DEM 虽然在地形分析中用的不多，但在其它类型的机助设计系统(如飞机、汽车等的辅助设计)中应用广泛。
(2)等值线等值线是地图上表示DEM 的最常用方法，但并不适用于坡度计算等地形分析工作，也不适用于制作晕渲图、立体图等。
(3)格网DEM格网DEM 是DEM 的最常用的形式，其数据的组织类似于图像栅格数据，只是每个象元的值是高程值。
即格网DEM 是一种高程矩阵(如下图)。
dem精度评定方法
dem精度评定方法
DEM，即数字高程模型，是一种用于描述地表高程和地形特征的数字模型。
在不同领域的应用中，如地理信息系统、自然资源管理、城市规划和环境模拟等，DEM精度的准确性极为重要。
因此，为了评定DEM的精度，需要采取一些标准化的方法。
以下是一些常用的DEM精度评定方法：
1. 精度等级法：该方法通过将DEM的误差分为若干等级，来评定DEM 的精度。
常见的误差等级为0.5米、1米、2米、5米、10米等。
通过对比DEM的实际精度和理论精度，可评定DEM的精度等级。
2. 点检查法：该方法通过在DEM上选取一些样点，测量样点的实际高程值和DEM计算的高程值，然后比较两者的差异，来评定DEM的精度。
一般选取的样点数量越多，评定的精度越准确。
3. 统计分析法：该方法通过对DEM中的高程数据进行统计分析，来评定DEM的精度。
常见的统计方法有标准差、均方根误差等。
通过对比统计结果和理论值，可评定DEM的精度。
4. 比较分析法：该方法通过将DEM与其他地形数据进行比较，来评定DEM的精度。
常见的比较对象包括地形图、卫星影像等。
通过对比
结果，可评定DEM的精度。
值得注意的是，不同的DEM精度评定方法适用于不同的应用场景和数据来源。
在选择评定方法时，需要根据具体情况进行选择。
最后，DEM精度评定是DEM应用的重要环节，通过对DEM的精度进行评定，可以保证DEM在各个领域的应用具有更高的准确性和可靠性。
ArcGIS之数字高程模型(DEM)分析
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数学意义上的数字高程模型是定义在二维空间上的额连续函数 H=F（X，Y）
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当ζ为正方形格网是，这时的DEM称为 基于格网的DEM（Grid based on DEM）
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当ζ为为三角形时，这时实质上是用 互不交叉、互不重叠的连接在一起的 三角形网络逼近表面，这时的DEM称为 基于不规则三角网的DEM（Irregular Triangulated NetWork Based DEM， TIN based DEM）
所有点的自然邻域都与邻近 Voronoi（泰森）多边形相关。最初， Voronoi 图由所有指定点构造而成，并由橄榄色的多边形表示。然后会在 插值点（红星）周围创建米色的新 Voronoi 多边形。这个新的多边形与 原始多边形之间的重叠比例将用作权重。
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2 高程内插（栅格插值）
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除了将使用 Delauney 三角测量识别和加权用于插值各像元表面值的数据 点（与在 TIN 中一样），自然邻域法插值与反距离权重法插值相同。与 其他插值方法相比，自然邻域法插值能够可靠地处理更大的数据集。（左： 自然邻域发法，右：IDW插值法）
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4 等高（值）线创建与编辑
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控制等值质量：
所创建等值线的轮廓可能会呈方形或不均匀，看起来犹如沿着栅格像元的 边界。出现这种情况可能是因为各栅格的值为整数且恰好落在等值线上。 这并不是个问题，该等值线不过是原样呈现数据而已。 如果希望等值线更平滑，可行的方法包括对源数据进行平滑处理或调整起 始等值线。1000 1000.001 等值线注记：
3 创建TIN
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用于表面建模的 TIN 应使用投影坐标系构造。不建议使用地理坐标系， 因为当以角度单位表达 XY 坐标时无法确保 Delaunay 三角测量，并且基 于距离的计算（如坡度、体积和视线分析），可能会产生令人误解或不正 确的结果。 从多种矢量数据源，可以是点、线、面要素 一种或几 种组合
第八章 DEM分析
4、DEM应用
1）作为国家地理信息的基础数据； 2）土木工程、景观建筑与矿山工程规划与设计； 3）为军事目的而进行的三维显示； 4）景观设计与城市规划； 5）流水线分析、可视性分析； 6）交通路线的规划与大坝选址； 7）不同地表的统计分析与比较； 8）生成坡度图、坡向图、剖面图、辅助地貌分析、估计侵蚀和径流等； 9）作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以 进行显示与分析； 10）与GIS联合进行空间分析； 11）虚拟现实(Virtual Reality)；
在计算出各地表单元的坡度后，可对不同的坡度设定不同的灰度 级，可得到坡度图。
2、坡向
坡向是地表单元的法向量在水平面上的投影与X轴之间的夹角，
在计算出每个地表单元的坡向后，可制作坡向图，通常把坡向分为东、 南、西、北、东北、西北、东南、西南8类，再加上平地，共9类，用 不同的色彩显示，即可得到坡向图。
2）三角网法
对有限个离散点，每三个邻近点 联结成三角形，每个三角形代表一个 局部平面，再根据每个平面方程，可 计算各格网点高程，生成DEM。
2、DEM 生成 3）曲面拟合法
根据有限个离散点的高程，采用多项式或样条函数求 得拟合公式，再逐个计算各点的高程，得到拟合的DEM。 可反映总的地势，但局部误差较大。
（三）基于DEM的可视化分析
1、剖面分析
1）意义：
常常可以以线代面，研究区域的地貌形态、轮廓形状、 地势变化、地质构造、斜坡特征、地表切割强度等。
如果在地形剖面上叠加其它地理变量，例如坡度、土 壤、植被、土地利用现状等，可以提供土地利用规划、工 程选线和选址等的决策依据。
DEM数据获取方法解析
tan
Y
2
2
Y
R
x 1
Z01
P
Z10
T
(1,1)
OLeabharlann (0,0)(1,0)
又:
tan X
PO RO
PO QO QO RO
tan sin 1
Q
y
2 S
tan Y
PO SO
PO QO QO SO
tan
sin 2
tan
cos1
所以: tan 2 X tan 2 Y tan 2
第三节 DEM数据采样策略与采样方法
地形曲面几何特征
理论基础: 地形表面可以划分成点和线划 分成一系列的单一几何表面 组成地形表面点和线可以分为两大类: 特 征要素和非特征要素
特征要素包括地形特征点和特征线
特征点: 山顶、洼地、鞍部、山脚 点、山脊点、山谷点等
特征线: 山脊线、山谷线、各种断 裂线（陡坎、海岸线、水涯线等）
（实线为山脊线, 虚线为山谷线, 三角形表示山顶, 小园 为鞍部, 正方形为方向变化点和坡度变化点）
摄影测量数据采集方法
绝大部分的大比例尺图（1:5千、1:1万、 1:5万）的成图是采用摄影测量方法
立体像对法
资料来源于张超主编的《地理信息系统教程》所配光盘
两类数字摄影测量
全数字自动摄影测量方法: 全数字摄影测量方 法采用规则格网采样，直接形成格网DEM，如 果与GPS自动空中三角测量系统集成，则可形 成内外业一体的高度自动化DEM数据采集技术 流程
数据精度
采样数据精度与数据源、数据的采集方 法和数据采集的仪器密切相关的 数据源: 野外测量>影像>地形图扫描 影像:摄影测量 >GPS
arcgis下dem值科学计数
arcgis下DEM值科学计数一、介绍数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是一种用于表示地球表面高程信息的数学模型。
在使用ArcGIS进行DEM分析时，经常需要对DEM值进行科学计数。
本文将详细介绍在ArcGIS中如何进行DEM值的科学计数，包括计数方法、计数工具和计数结果的应用。
二、计数方法DEM值的科学计数可以使用不同的方法，常见的有以下两种方法：1. 对数计数法对数计数法是根据DEM值的数量级进行计数的一种方法。
它将DEM值转换为以10为底的对数形式，便于比较和分析。
对数计数法的计算公式如下：log_count = log10(dem_value)2. 百分比计数法百分比计数法是根据DEM值在整个数据集中所占的百分比进行计数的一种方法。
它可以帮助我们了解DEM值的分布情况和变化趋势。
百分比计数法的计算公式如下：percentage_count = (number_of_cells_with_dem_value / total_number_of_cells) * 100三、计数工具ArcGIS提供了多种工具来进行DEM值的科学计数，常用的工具有以下几种：1. Raster CalculatorRaster Calculator是ArcGIS中用于对栅格数据进行计算的工具。
我们可以使用Raster Calculator来进行DEM值的对数计数和百分比计数。
通过构建表达式，将DEM栅格数据作为输入，可以得到对应的计数结果。
2. Zonal StatisticsZonal Statistics是ArcGIS中用于根据指定区域对栅格数据进行统计的工具。
我们可以使用Zonal Statistics来对DEM值进行百分比计数。
通过指定区域数据和DEM栅格数据，可以得到每个区域内DEM值的百分比计数结果。
3. Spatial Analyst ToolboxSpatial Analyst Toolbox是ArcGIS中用于进行空间分析的工具集合。
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实验八统计分析
——2008210527 杨朋朋●实验目的
地形统计分析是指描述地形特征的各种可量化的因子或参数进行相关，回归、趋势面分析、聚类等统计分析，发现各因子或参与的变化规律和内在联系，并选择恰当的因子或参数建立地学模型，从更深层次探讨地形演化及其空间变异规律。
●实验数据
原始DEM 数据ysdem
●实验步骤
1.对原DEM数据进行坡度提取，保存为slope
2对提取的坡度进行分级
3.选择自定义分级，在classes中选择3，并把坡度设为6、15、90三种
4在形成的nongjijuzuoyez中，把参数改为0-6 、6-9 、9-15三种，形成下面的图农机具作业
5在形成的turangyanjiu中，把参数改为0-3 、3-7、7-15、15-25、25-90五种，形成下面的图土壤研究
6在形成的turangyanjiu中，把参数改为0-3 、3-7、7-15、15-25、25-90七种，形成下面的图土壤侵蚀分级
7在土壤侵蚀分级图层的属性表中，点击option中的export date，选择你要保存的位置
8 在excel中打开上面保存的dbf格式的表文件，对坡度和百分比进行算
9插入折线图，y轴设为百分比（%），x轴设为坡度（度）。