DEM复习重点.docx

1. 数字高程模型是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟或者说是地形表面形态的数字化表示。
2. 数字地面模型DTM是定义在二维区域上地形特征空间分布及关联信息的一个有限n维向量系列Xi，数字高程模型DEM是DTM的一个子集，它表示地形空间分布的一个有限三维向量。
3. DEM:狭义角度是区域地表面海波高度的数字化表达。广义角度是地理空间中地理对象表面海波的数字化表达。
4. 基于规则格网的DEM和基于TIN的DEM是目前数字高程模型的两种主要结构。
5. 数字高程模型的主要研究内容：1）地形数据采样2）地形建模与内插3）数据组织与管理4）地形分析与地学应用5）DEM可视化6）不确定性分析与表达
6. 数字高程模型的分类体系：范围（局部DEM、地区、全局 ）。连续性（不连续DEM、连续、光滑）。结构）面（规则结构：正方形格网结构、正六边形格网结构、其他格网结构）、（不规则结构：不规则三角网、四边形） 线 （等高线结构、断面结构）点（散点结构）。
7. 数字高程模型的特点：1)精度恒定性2）表达多样性3）更新时实行4）尺度综合性
8. DGM:除高程外，地形表面形态还可通过坡度。坡向、曲率等地貌因子进行描述。所有地貌银子的数字模型的集合形成数字地面模型DGM
9. DTM:各种地物要素的数字模型，连同DEM本身，形成测绘人员心目中新一代地形图，数字定型模型DTM
10. DSM：一般的，将DEM/DGM/DTM以及上述信息所形成的数字模型称为数字表面模型
11. DEM(--DGM(--DSM层层包含关系 DEM是最基本的数据
12. 数字高程模型的应用范畴：1）地学分析应用2）非地形特征应用3）产业化和社会化服务
13. DEM主要用在一下几个领域：1)区域、全区气候变化研究2）水资源、野生动植物分布3）地质水文模型建立4）地理信息系统5）地形地貌分析6）土地分类、土地利用、土地覆盖变化检测等
第二章 DEM数据组织与管理
14：目前GIS中的空间数据模型从认知角度讲有三类，即基于对象的模型、基于网络的模型、基于场的模型：从表达上讲有矢量数据模型、栅格数据模型和组合数据模型。
14. 数据库的功能取决于数据结构
15. 规则镶嵌数据模型特点：优点1）数据结构为通常的二维数据结构，每个网格单元表示二维空间的一个位置2）不管是沿水平方向还是垂直方向，均能方便的利用简单的数字公式访问任何位置的格网单元3)处理这种结构的算法比较多且成熟，大多数计算机程序语言都有矩阵处理功能 缺点不管地形变化复杂还是简单吗，均采用相同的结构，导致数据冗余而给数据管理带来不便。类型：正方形、正三角形、整六边形的格网划分
16. 不规则镶嵌数据模型类型：基于三角形、四边形、六边形、多边形等。基于三角形的不规则镶嵌模型又称为不规则三角网TIN
17. 特征嵌入式数字高程模型，只把对地形形态描述具有重要意义的点线面嵌入格网DEM结构，通过对PLA的类DEM格网化分割处理，完成DEM数据与PLA数据的一体化组织，实现全局高效、特征精细的形态高保真DEM的构建。
18. DEM数据结构：行程编码结构、块状编码结构、四叉树数据结构
19. 格网DEM与TIN的对比：表格 略P37
20. 规则格网DEM和不规则三角网DEM是数字高程模型的两个主要的数据模型，具体采用哪个考虑如下因素：1）数据的可获取性2）地形区面特点以及是否考虑特征点线3）目的和应用4）原始数据的比例尺和分辨率
第三章 DEM数据获取方法
21. DEM数据来源：地形图、摄影测量与遥感影像数据、地面测量、既有DEM数据
22. DEM数据源特征：1）地形图数据及其特征①地形图现势性②地形图存储介质③地形图精度2）遥感影像数据及其特征 ①更新速度快 大面积 高精度大范围 获取速度快 容易几何畸变 遥感数据的增强处理 遥感影像数据的空间分辨率 遥感影像数据的解译和判读3）地面测量数据及特征：小区域 精度不是很高适用于大范围高程剧毒要求不高的科学研究4）既有DEM数据 ：DEM分辨率、存储格式、数据精度、可信度等因素需考虑
23. DEM数据采样理论基础：1）地形区面的几何特征2）地形的复杂程度3）地貌单元类型
24. 为反映地形的走势和起伏变化，应估计两个特征点：坡度变换点和方向变换点。坡度变换点在地形剖面上反映了地形的坡度变化趋势，方向变化点在平面上刻画着地形特征线的走势变化。
25. 地貌类型也对采样数据点的分布和精度有一定影响。测绘雪中一般是根据地表坡度和高差对地形进行分类，并根据这种分类确定地形图的等高距。
26. 数字高程模型数据源三大属性：点的分布、点的密度、点的精度
27. 采样的布点原则：1）沿等高线采样2）规则格网采样3）剖面法4）渐进采样5）选择性采样6）混合采样
第四章：格网DEM的建立
27.DEM地形表面重建的地理内涵和数学机理：数字高程模型的数学特征有两点1）单值性2）DEM所表达的地形表面连续而不光滑 。。地形起伏在空间上的分布岁方向的变化而变化，具有各向异性。地形空间分布的另一特征是空间自相关性。。
28. DEM质量评价标准：1）保凸性2）逼真性3）光滑性
29. DEM建立的一般步骤与方法：1）采用合适的空间模型构造空间结构2）采用合适的属性域函数3）在空间结构中进行采样，构建空间域函数4）利用空间域函数进行分析。。。对于数字高程模型而言，空间结构的构造过程即为DEM的格网化过程或三角剖分过程（形成TIN），属性值为高程，构造空间域函数即为内插函数的确定，利用空间域函数进行分析就是求取格网点的函数值。。
30. 格网DEM建立流程：1）区域格网化2）采样点3）建立内插函数？？？（不规则分布点 规则分布 等高线分布）-——>对每一格网点求取格网点高程 。。关键环节是格网点上高程的内插计算。
31. DEM内插就是根据分布在内插点周围采样点高程求出位置点的高程值，在数学上属于数值分析中的插值问题。数字高程模型的各种内插方法都基于地形表面的空间自相关性。
32. 所谓整体内插就是在整个区域用一个数学函数来表达地形曲面。
缺点：1）整体内插函数保凸性较差2）不容易得到稳定的数值解3）多项式系数物理意义不明显4)解算速度慢且对计算机容量要求高5）不能提供内插区域的局部地形特征。。优点：整个区域上函数的唯一性、能得到全局光滑连续的DEM、充分反映宏观地形特征的等
33. DEM数据内插数学模型：整体内插、局部分块内插、逐点内插
34. 基于不规则分布采样点的DEM建立：直接法 1）邻域和淋浴内点的确定 搜索圆 搜索正方形2）权值计算3）内插函数模型 。。。间接法 线性内插 精确拟合内插 磨光内插P87……
35.基于规则格网分布采样点的DEM建立：相对于不规则分布的采样点而言，基于规则格网分布采样点的DEM建立不需要搜索内差点的邻域，而是通过期简单的几何关系就可建立。1）线性内插2）双线性内插P89
36.基于等高线分布采样点的DEM建立：1）等高线离散化法2）等高线内插法3）等高线构建TIN法
37.TIN:TIN是由空间中离散分布的不均匀点组成的三角网络模型。基于不规则三角网的数字高程模型就是用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的三角形来表示地形表面。TIN的基本元素：节点、边、面
38.TIN的三角剖分准则：空外接圆准则、最大最小角准则、最短距离和准则、张角最大准则、面积比准则、对角线准则
39不同结构之间的DEM可以相互转换，转换方法包括DEM内插计算、TIN的生成、DEM压缩、等值线生成 图P95
第五章：DEM 的可视化表达
40.可测量性和直观性为一体的三维地形表达成为人们心目的追求目标。
41.误差：观测数据与其真值之间的差异。误差从性质上分为系统误差、随机误差、和粗差。DEM误差一般是随机误差。不确定性：是指对真值的认知或肯定的程度，是更广泛意义上的误差，包含系统误差 偶然误差、粗茶、可度量性和不可度量误差、数据的不完整性、概念的模糊性。
42.DEM误差源分析:1)地形表面特征2）数据源误差3）彩点设备误差4）人为误差5）采样点密度和分布6）内插方法7）DEM数据结构。。。。。P126
43.地形特征、尺度、DEM结构和采样点分布和密度等方面的误差构成了DEM的描述误差。。
44.DEM误差分类:数据误差和描述误差（采样点误差、内插误差、地形特征、尺度、DEM结构、采样点分布和密度）
45.通常以3倍中误差作为偶然误差的极限值并称为极限误差。
46.DEM的数学模型：Ac(DEM)=f(S,M,R,A,Ds,Dn,O)
47.DEM表面上点的误差是数字地面建模过程中所传播的各种误差的综合，其中地形表面的特征决定了地形表面表达的难度，因而对最终DEM表面精度有较大影响。
48.DEM数值精度模型：表格P129
49.DEM高程精度的评定通常有理论分析、实验分析两种途径。
50.检查点法即事先将检查点按格网或任意形式进行分布，对生成的DEM在这些点处进行检查。 公式：
51.影响等高线数据DEM精度的因素涉及一下几个方面：1）原始数据质量2）数据点的分布和密度3）内插数学模型4）等高距
52.基于规则格网数据建立DEM需要考虑连个因素：1）原始数据采样点的误差，可通过对数据采样方式的分析得到2）内插方法
53.将这种在假定DEM高程采样误差为零的条件下，模拟地面与实际地面之差异，定义为DEM地形描述误差。简称Et.DEM栅格分辨率与地形起伏的复杂程度是影响Et大小的两个关键因子。
公式：