纪秋磊数字高程模型在工程建设中的应用

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1、数字高程模型在工程建设中的应用纪秋磊华中农业大学资源与环境学院纪秋磊湖北关键词：DEM；数字高程模型；工程建设1、概述:DEM--•髙程数字模型,（英文缩写:DigitalElevationModel）,是一定范围内规则格网点的平而坐标（X,Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，在工程建设屮可将采集到的数据生成DEM,对模型进行地形、汇水、坡度等分析，使数据可

2、视化，有利于工程建设的顺利开展。随着测绘技术的发展，《程数据和平而位置数据的获取成为现实，对地形的表达也有写景式的定性表达逐步过渡到以等高线为主的量化表达，对地貌形态的虚拟表示，在工程建设中对模型进行分析，可大大提高工作效率，直观观察整体地形、地貌特征，对高程、汇水、坡度进行可视化分析，在建设过程屮起到了指导性的作用，合理有效的安排和指导施工。2、DEM的类型2.1、规则格网模型为了减少数据的存贮量及便于使用管理，可利用•一系列在X、y方向上都是等间隔排列的地形点的高程z表示地形，形成一个矩形格网DTM。其任意一个点弓的平面坐

3、标可根据该点在DTM中的行列中i、i及存放在该DTM文件头部的基本信息推算出来。这些基本信息应包拈DTM起始点（一般为左下角）坐标（X。，y。＞。DTM格网在X方向与y方向的间隔DX、DY及DTM的行列数NX、NY等。在计算机高级语言屮，它就相当于一个二维数组或数学上的一个二维矩阵或二维M格。2.2、等高线模型等高线模型表示高程，高程值的集合是己知的，每一条等高线对应一个己知的高程值,这样一系列等商线集合和它们的商程值一起就构成了一种地而商程模型，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

4、形弧段。常用二维的链表来存储。另外的一种方法是用图来表示等高线的拓扑关系，将等高线之间的IX域表示成图的节点，用边表示等高线本身。2.3、不规则三角网（TIN）模型TIN是根裾区域有限个点集将区域划分为相连的三角而网络，区域屮任意点落在三角而的顶点、边上或三角形P、j，如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到。其存储方式是：每一个三角形、边和节点都对应一个记录，三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针，边的记录有叫个指针字段，包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针，也可以直接对每个三角形

5、记录其顶点和相邻三角形，节点包括三个坐标值的字段，分别存储X，Y,Z坐标。3、DEM数据的来源3.1、影像航空遥感是地形图测绘和更新的最有效、最主要的手段，高精度大范围DEM生产最有价值的数据源。3.2、地形图地形图是地貌形态的传统表述方法，是各种尺度DEM建立的主要数据源。3.3、地面测量数据GPS、全站仪、经纬仪、计算机在野外观测获取地面点数据，处理变化后建成数字高程模型。一般用于大比例尺的地形测图和地形建模。4、DEM的数据处理用地形图或航空航天遥感数据方法采集到的数据需要经过必要的数据处理才能提供应用。数据处理是以数据

6、点作为控制基础，用某一数学模型來模拟地表面,进行内插加密计算，确定三角网或格网节点的特征。一般包括数据格式转换、坐标系变换、数裾编辑、数据分块、数据加密、数据内插等。DTMA插就是根据参考点上的高程求出其它待定点上的高程，在数学上属于插值问题。由于所采用的原始数据排列一般不是规则的，为了获取规则格网的DTM,闪插是必不可少的重要步骤。DEM的内插有分块内插法，逐点内插法，整体内插法等。内插的中心问题在于邻域的确定和选择适当的插值函数。一般说来，大范围内的地形很杂，用整体内插法参考点个数较少时，不足以描述整个地形。较多的参考点则

7、多项式易山现振荡现象，很难获得稳定解。因此在DEM内插中通常不采用整体内插法。逐点内插应用简便，但计算量较大。其关键问题在于内插窗口域的确定。这不仅影响到内插的精度，还关系到内插速度。分块P、j插能够较好地保留地物细节，并通过块间重叠保持了A插面的连续性，是应用屮较常选用的策略。其中双线性内插法由于简单直观，常常用于实际工程。但一个主要问题是分块的大小的确定。就目前技术而言，还没有一种运用智能法或自适应法进行地貌形态识别后自动确定分诀大小、进行高程内插的算法。剖分内插属于分块内插的一种。大部分分块内插都涉及解求复杂的方程组，应

8、用起来较为不便。实际应用屮人们常常通过建立剖分三角网直接进行内插，也就是用TIN完全覆盖平而。由于TIN可以适应各种数据分布，并能方便地处理断裂线、构造线、不连续的地表等数据，所以TIN被认为是一种快速准确的随机栅格转换方式。5、DEM的可视化表达5.1、地形可视化从维数上来