DEM与地形分析
使用数字高程模型进行地形分析的步骤和技巧
使用数字高程模型进行地形分析的步骤和技巧使用数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）进行地形分析可以帮助我们更深入地了解地球表面的形态和特征。
在这个过程中，我们需要遵循一系列的步骤和技巧，以确保我们能够获得准确和可靠的分析结果。
首先，进行地形分析的第一步是获取合适的DEM数据。
DEM数据可以从多个渠道获取，包括地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）数据提供机构、地方政府和学术机构等。
我们可以根据自己的需求选择合适的DEM数据集，确保数据的分辨率和精度能够满足我们的要求。
在获得DEM数据后，我们需要对数据进行预处理，以便使其更适合用于地形分析。
这包括数据的清理和修复，以去除潜在的错误或缺失值。
同时，我们还可以对DEM数据进行滤波平滑以去除噪声，并进行坡度校正，以便更准确地表示地形特征。
一旦我们获得了处理后的DEM数据，我们就可以开始进行地形分析了。
其中最常见的一项分析是计算地形坡度。
坡度是地形表面上某一点的下降速率，通常以百分比或度数表示。
我们可以使用坡度计算公式来计算不同地点的坡度，并根据坡度值的分布来理解地形的陡峭程度和地形特征。
另外，地形坡向是另一个重要的地形分析指标。
它指示了地表的方向，即水流的路径。
为了计算地形坡向，我们可以使用计算水流路径的算法，如D8流向算法或D-inf流向算法。
通过分析地形坡向，我们可以更好地了解地表水流的分布和汇集情况。
此外，地形曲率也是一个常见的地形分析指标。
地形曲率表示地表曲线在某一点的曲率程度，可以帮助我们理解地形特征的起伏和起伏的连续性。
为了计算地形曲率，我们可以使用基于邻域统计的计算方法，例如偏导数方法或滑动窗口方法。
通过分析地形曲率，我们可以更好地理解地形的起伏和地貌特征。
除了这些常见的地形分析指标之外，我们还可以根据自己的需求选择其他合适的地形分析方法和技术。
例如，我们可以使用地形剖面来展示地形剖面线上的高程变化情况，或者使用地形阴影来模拟地表在不同光照条件下的阴影效果。
dem数据的主要应用及原理
DEM数据的主要应用及原理1. 什么是DEM数据DEM（Digital Elevation Model）是数字高程模型的缩写，指代地理信息系统中描述地球或其他天体表面的数字化表达方式。
DEM数据常用于地形分析、地貌模拟、山脉建模等应用。
DEM数据以栅格形式表示，每个栅格单元都有一个高度值，表示该点的地面高度或海底深度。
2. DEM数据的主要应用2.1 地形分析DEM数据在地形分析中起到了至关重要的作用。
通过DEM数据，可以计算地表坡度、坡向、流域分析等。
这些分析结果对于土地利用规划、水文模拟、自然灾害评估等工作具有重要的参考价值。
2.2 地形模拟DEM数据能够用于地形建模和地貌模拟。
通过DEM数据，可以生成真实的三维地形模型，用于景观设计、视觉效果展示等领域。
2.3 自然资源管理DEM数据可用于自然资源管理。
通过分析DEM数据，可以确定适宜农业、林业、牧业等利用的地区，优化资源配置。
此外，DEM数据也可用于分析地下水资源分布和流向，指导水资源利用规划和管理。
2.4 地理信息系统应用DEM数据是地理信息系统中的重要数据源之一。
在地理信息系统应用中，DEM数据常用于地形分析、可视化、导航、地图制作等领域。
3. DEM数据的获取原理DEM数据的获取方法多种多样，常见的包括： - 3.1 传统测量方法传统测量方法是通过实地测量手段来获取地面海拔高度数据。
这些方法包括全站仪、测量仪器等。
• 3.2 遥感技术遥感技术是通过遥感卫星或飞机等载体，利用传感器对地球表面进行观测，并获取DEM数据。
遥感技术可以快速获取大范围的高程数据，对于地形分析和地形模拟具有重要的作用。
• 3.3 激光雷达技术激光雷达技术利用激光束对地表进行扫描和测量，获取地面高程数据。
这种技术具有高精度、高分辨率的特点，广泛应用于城市建设、交通规划、防灾减灾等领域。
• 3.4 其他方法除了上述方法，还有一些其他方法可以用于获取DEM 数据，如GPS测量、高程插值算法等。
基于高分辨率DEM的地形特征提取与分析
基于高分辨率DEM的地形特征提取与分析地形是地球表面的地势形态，通过地形特征提取与分析可以帮助我们更好地理解和研究地球表面的特点和变化。
高分辨率数值地形模型(DEM)是一种用于描述地球表面地形特征的数字地形模型，它通过采集和处理大量的地理数据来构建一个具有高精度的表面地形模型。
地形特征提取主要包括侧向地形特征和垂向地形特征。
侧向地形特征包括地形坡度、曲率、坡向等，这些特征可以用来分析地形的斜率和变化趋势。
垂向地形特征包括海拔高度、地面高度差等，这些特征可以用来分析地形的高度差异和起伏变化。
在高分辨率DEM的基础上，可以使用多种方法来提取和分析地形特征。
一种常用的方法是使用地理信息系统(GIS)软件，通过栅格分析功能来提取和分析地形特征。
地理信息系统软件可以将高分辨率DEM数据转换为栅格数据格式，并利用栅格分析工具来计算地形特征，例如坡度、曲率和坡向等。
另一种方法是使用特定的地形分析软件，例如地形分析软件(Terrain Analysis System, TAS)或地形工具包(Terrain ToolKit, TTK)等。
这些软件具有更强大的地形分析功能，可以进行更复杂的地形特征提取和分析。
地形特征提取与分析可以帮助我们更好地了解地球表面的地形变化和分布规律。
通过分析地形特征，可以发现地球表面的地形类型和形成机制，并为地质研究、土地利用规划、环境保护等提供科学依据。
例如，通过分析地形坡度和高度差等特征，可以划定不同地形类型的边界，并对不同地形类型的自然资源和生态环境进行评估和保护。
此外，通过分析地形特征还可以预测地质灾害的潜在位置，例如山体滑坡、地震断层等，从而为地质灾害风险评估和防灾准备提供参考。
总之，基于高分辨率DEM的地形特征提取与分析是一项重要的地理研究工作。
通过提取和分析地形特征，可以深入了解地球表面的地形变化和分布规律，并为地质研究、土地利用规划、环境保护等提供科学依据。
随着技术的不断发展，高分辨率DEM的应用将进一步推动地形特征提取与分析的发展，为人类认识地球表面提供更丰富的信息和理解。
dem数据是什么
dem数据是什么DEM数据是什么摘要：高程数据模型（Digital Elevation Model，DEM）是地理空间数据的重要组成部分，它描述了地球表面的海拔高度和地形特征。
本文将详细介绍DEM数据的定义、获取方法、应用领域以及常见的DEM数据源，旨在帮助读者更好地理解和利用DEM数据。
一、定义：DEM数据是一种以离散点的方式描述地球表面高程的数学模型。
简单来说，它将地球表面划分为一系列规则的网格或栅格，每个网格点都对应一个海拔高度值。
根据DEM数据的精度不同，这些高度值可以表示数米到数百米之间的范围。
二、获取方法：1. 激光雷达测量：激光雷达是获取高精度DEM数据的主要工具之一。
它通过发射激光束并测量返回的反射时间来计算地表距离，进而确定地表的高程数据。
2. 光学影像测量：利用航空和卫星遥感技术获取的光学影像也可以用来生成DEM数据。
通过对影像进行几何校正和高程解算处理，可以得到地表的高程信息。
3. 陆地测量：地理测量工程师的陆地测量测量技术也可用于获取DEM数据。
通过使用全站仪、GPS等设备进行测量，再通过数据处理生成DEM数据。
三、应用领域：DEM数据在地理信息系统（GIS）和遥感应用中有着重要的作用，广泛应用于以下领域：1. 地形分析：DEM数据可以用来分析地形特征，如山脉、河流、湖泊等。
通过对DEM数据进行计算和建模，可以获得水文模型、洪水模型等，为地质灾害的预测和防范提供支持。
2. 地质勘探：DEM数据可以用于地质勘探，帮助揭示地下的地质构造和地下水资源分布情况。
通过对DEM数据进行分析和解译，可以确定矿产资源的潜力，为矿产勘探和开采提供指导。
3. 城市规划：DEM数据可以用来构建城市数字地形模型，为城市规划和基础设施建设提供支持。
通过对DEM数据进行可视化和分析，可以评估城市的景观特征，优化城市的道路和建筑布局。
4. 农业和生态研究：DEM数据可以用来研究农田的排灌系统和土地利用规划。
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的概念及建立方法及领域
dem的概念及建立方法及领域
DEM（Digital Elevation Model）是数字高程模型的缩写，是一种用于描述地球表面高程信息的数学模型。
DEM可以通过测量、遥感技术和地形插值等方法获取地表高程数据，并将其以数字形式表示出来。
DEM的建立方法主要有以下几种：
1. 测量法：通过使用全站仪、GPS等测量设备直接测量地面高程，然后将测量数据进行处理和插值，生成DEM。
2. 遥感法：利用航空摄影、卫星遥感等技术获取地表高程数据，然后通过图像处理和数字化等方法生成DEM。
3. 插值法：通过已知高程点的数据，利用插值算法推算出其他位置的高程值，从而生成DEM。
DEM的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：
1. 地形分析：DEM可以用于地形分析，如地形剖面、坡度、坡向、流域分析等。
2. 地质勘探：DEM可以用于地质勘探，如地质构造分析、地质灾害评估等。
3. 水文模拟：DEM可以用于水文模拟，如洪水模拟、水资源评估等。
4. 土地利用规划：DEM可以用于土地利用规划，如土地适宜性评价、土地开发潜力分析等。
5. 三维可视化：DEM可以用于三维可视化，如地形模拟、虚拟现实
等。
总之，DEM是一种用于描述地球表面高程信息的数学模型，可以通过测量、遥感技术和地形插值等方法进行建立，广泛应用于地理信息系统、地质勘探、水文模拟、土地利用规划等领域。
测绘技术如何进行DEM生成与分析
测绘技术如何进行DEM生成与分析测绘技术在地理信息系统（GIS）和遥感领域中起着重要的作用。
其中，数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）的生成和分析是测绘技术应用的重要方面之一。
本文将介绍DEM的生成和分析的基本原理和方法。
一、DEM生成DEM是地球表面高程信息的数字化表示，可以呈现出地面的起伏和形状。
常见的DEM生成方法有光学影像法、激光雷达法和雷达干涉法等。
1. 光学影像法光学影像法是利用航空或卫星遥感影像来生成DEM的一种方法。
通过对图像进行几何矫正和配准，可以获取地面上的特征点的坐标，并计算出其高程信息。
这种方法常用于大面积的地形测量和地貌分析。
2. 激光雷达法激光雷达法是利用激光器向地面发射激光束，通过测量激光束的反射时间和回波强度来计算地面点的坐标和高程信息。
这种方法具有高精度和高分辨率的优势，常用于山地地形的测量和建模。
3. 雷达干涉法雷达干涉法是利用合成孔径雷达（SAR）的干涉图像来生成DEM的一种方法。
通过对两幅或多幅干涉图像进行差分操作，可以获取地表的高程变化信息。
这种方法适用于大范围的地表变形监测和地震研究。
二、DEM分析DEM生成后，可以进行各种地形参数的分析和应用。
下面介绍几种常见的DEM分析方法。
1. 地形剖面分析地形剖面分析是对DEM数据进行剖面提取，以了解地面的起伏变化情况。
通过剖面分析，可以获取地面的高程变化曲线，并进一步计算地形参数，如坡度、坡向、高程差等。
这些参数对地质研究、水文模拟和土地规划等领域具有重要意义。
2. 流域提取和水流模拟利用DEM数据可以提取出流域范围，并计算出流域的面积、长度和周长等属性。
同时，基于DEM数据，还可以进行水流模拟和洪水预测。
通过建立流域模型，模拟水流在地表的流动过程，从而预测洪水灾害的发生和影响。
3. 三维可视化和地形重建利用DEM数据可以进行三维地形模型的可视化和地形重建。
通过DEM数据，可以构建真实的地形模型，使人们能够直观地了解地貌特征和地形变化。
dem的主要应用及其原理
dem的主要应用及其原理1. 什么是demDEM（Digital Elevation Model）即数字高程模型，是用于描述地表地形或地面特征的数字模型。
DEM以特定的间距和参考系统对地表进行采样，将其转换为离散的高程点。
DEM是地球表面上的每个地点的高程数值的数学表示，它在地理信息系统、地形分析和地貌研究等领域具有重要的应用。
2. dem的主要应用2.1 地理信息系统（GIS）DEM在地理信息系统（GIS）中广泛应用。
DEM可以提供地形数据，包括高程、坡度、坡向等信息，这些信息对于地理信息系统的空间分析和地貌分析非常重要。
DEM可以用于地形建模、视野分析、洪水模拟、土地利用规划等方面。
2.2 地质勘探DEM对于地质勘探有着重要的应用。
地质勘探需要了解地表地形的变化情况，DEM可以提供地形数据，帮助研究人员分析地质构造和地质过程。
DEM还可以用于地质灾害预测与评估，比如地震研究、滑坡预警等。
2.3 环境保护与资源管理DEM在环境保护与资源管理方面具有重要的应用。
DEM可以为水资源管理、土地利用规划、森林管理等提供支持。
通过DEM可以分析水域分布、土地利用状况、植被覆盖等信息，从而提供有效的决策依据，帮助环境保护与资源管理工作。
2.4 数字地形分析DEM是进行数字地形分析的基础数据。
通过DEM可以计算地形指数、坡度、坡向等地形参数。
这些地形参数可以用于地貌研究、水文模型、土地利用规划等方面。
DEM还可以进行地形剖面分析、地势分析、河流网络提取等操作，帮助研究人员深入了解地貌特征。
3. dem原理及生成方法DEM的生成方法主要有光学测量法、影像解译法、激光雷达测量法和雷达测高法等。
光学测量法使用光学仪器进行地表高程信息的测量，如全站仪、经纬仪等。
通过对地表进行测距、测角和测高的操作，可以获取地表的高程数据，从而生成DEM。
影像解译法是利用多光谱遥感影像进行地表高程信息的解译和提取。
通过对不同波段的遥感影像进行处理和分析，可以提取地表高程信息，生成DEM。
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什么是数字地形模型DTM
数字地形模型 DTM（Didital Terrain Model）是以平面上离散分布的有限点来 模拟连续分布的地面属性的一种模型。 DTM是描述地球表面上多种信息空间分布 的数字化工具。
某种属 性数值
Kp = fk (x p,yp)
浙江工商大学 计算机与信息工程学院 吴承浙江工商大学 计算机与信息工程 学院 吴承健
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TIN 模型的生成
l地形图数字化
l地面测量 l数字摄影测量
不规则分 布的高程 样点数据
相邻三点 组合成三 角形
解决问题的思路？
怎样表达人口密度的评价类别？
l 建立不同人口密度等级，并赋予等级值。
浙江工商大学 计算机与信息工程学院 吴承健
解决问题的思路？
怎样表达离开现有中学的区域？
l 建立现有中学的缓冲区（缓冲区分析）
为不同距 离赋值不 同评价指 标值: 0: 0-50 1: 50-100 2: 100-200 3: 200-300 4： >300
选址评价问题
问题：对新建中学的选址进行评价，找出 最佳选址区域
现有数据：人口密度.shp、土地使用类型 .shp、和已有中学分布.shp三个空间数据 图层。
浙江工商大学 计算机与信息工程学院 吴承健
2013/5/22
选址评价问题
选址条件说明：
l 新建中学应该离现有中学较远，可根据现有 中学的距离图，作进一步分析。
l 规则格网可以很容易地用计算机进行处理，缺点是不 能准确表示地形的结构和细部，另外就是数据量过大， 给数据管理带来不便。
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格网数字高程模型
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格网DEM的生成
地形图等高线方法 在地形图上蒙上格网，逐格读取中心点 高程值。
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2013/5/22
格网DEM数据的获得
格网密度取决于DEM的精度要求。
数据来源：
l 地形图数字化 l 地面测量
不规则分 布的高程 样点数据
格网 DEM
l 航空数字摄影测量
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格网DEM的生成
三角平面插值法
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
l 新建中学应在人口比较密集的地方，可用人 口调查密度图，作进一步分析。
l 工业用地和绿化地不应该建中学，商业用地 不适合建中学，居住用地适合建中学。
浙江工商大学 计算机与信息工程学院 吴承健
浙江工商大学 计算机与信息工程学院 吴承健
浙江工商大学 计算机与信息工程学院 吴承健
1
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DEM。
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格网DEM的生成
反距离权重插值(IDW)法
Inverse Distance Weighted
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3. 不规则三角网（TIN）模型
l TIN(Triangulated Irregular Network)，是基 于不规则高程样点进行组合，将离散高程点 每三个邻近点联结成三角形，用连续的三角 面构成的数字高程模型。
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解决问题的思路？
怎样表达土地类型的评价类别？
l 为不同类型土地赋予评价值。
0: 工业、绿地 1: 商业用地 2: 居住地
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2013/5/22 2
解决问题的思路？
怎样获取土地类型和已有学校距离双重 信息？（叠置分析）
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三角网DEM
等高线DEM
TIN
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等高线模型
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2013/5/22
1.等高线模型
l 等高线模型表示高程，高程值的集合是已知 的，每一条等高线对应一个已知的高程值， 等高线集合和它们的高程值一起构成地面高 程模型。
l 等高线通常被存成一个有序的坐标点对序列， 可以认为是一条带有高程值属性的简单多边 形或多边形弧段。
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2. 规则格网模型
l 规则格网将区域空间切分为规则的格网单元，每个格 网单元对应一个数值。
l 数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一 个二维数组。每个格网单元或数组的一个元素，对应 一个高程值。（图） DEM = {Zi, j} i = 1,2,....., m j = 1,2,......, n
P 点的坐 标值
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理解数字地面模型
根据DTM，可以插值进行连续曲 面的拟合，形成透视立体图，使 地面属性数据的分布变化可视化。
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2013/5/22
理解数字地形模型
高程分布
DTM
温 度 分 布
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解决问题的思路？
怎样综合评价最佳中学选址用地？
l 建立综合评定指标：专题1×专题2×专题3
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解决问题的思路？
进一步获得人口密度数据？
（叠置分析）
2013/5/22
浙江工商大学 计算机与信息工程学院 吴承健
第七章：数字高程模型(DEM) 与地形分析
l DTM与DEM l DEM的主要表示模型 l DEM的建立 l DEM的分析与应用
Kp = fk (x p, yp )
DTM与DEM
l 数字高程模型（Digital Elevation Model） 是描述地球表面高程信息空间分布的数值
阵列。
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DEM的主要表示方式
l 规则格网模型 l 等高线模型 l 不规则三角网模型（TIN）
格网DEM
l TIN以三角面作为表达高程起伏的基本地表单 元
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2013/5/22
反距离权重插值法（IDW）
n 基本思想：求知值受近控制点的影响比
远控制点大
n 权重：距离的n次幂倒数
wi
=
1
d
n i
∑ ∑ z(x,
y)
=
n
i =1
zi
wi zi
/
n i =1
wi
if di ≠ 0 if di = 0