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基于DEM的数字地形分析及可视化研究

作　者: 邱海波
导　师: 王宗敏
学　校: 郑州大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 数字地形分析 数字高程模型 ArcGIS Engine 沙颍河
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


作为数字化的地形图,数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)有着传统地形图无法比拟的优点,例如,地形表达形式的多样性、精度不会随着时间的流逝而损失、绘图能实现自动化和实时化等。但是,数字高程模型表示的地形高程数据是离散的,单个数据本身并不能反映实际中的地形表面的几何特征。因此,需要在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取与分析的数字地形信息处理的理论和方法,这就是数字地形分析(Digital Terrain Analysis,DTA)。利用数字地形分析方法能找出蕴含于地形数据中的地形结构和几何特征信息等,从而能定量地分析一维至三维的数字地形特征、地貌结构及水系分布等空间变化过程。本文的研究内容包括:1.介绍了数字地形分析的数学理论,对各种地表形态的数学模型进行了阐述,从解析几何的角度,对地形进行了抽象与概括,分析了地形的解析特性、地形参数的数学定义及相关的理论公式。运用ArcGIS Engine技术性开发了沙颍河数字地形分析平台框架。2.以各种地形曲面参数的数学模型定义为基础,讨论了基于规则格网DEM的地形曲面参数计算的实现方法,并基于沙颍河数字地形分析平台进行了地形曲面参数的实例计算。3.对地形的基本形态特征进行了描述,阐述了地形形态分析的内容和方法。对地形形态分析在水文分析中的应用作了重点研究,并对地形的可视性的内容、相关因素及地形可视性分析的计算原理进行了论述。并在沙颍河数字地形分析平台上进行了流域河网提取与集水区分割和可视性分析的计算。4.分析了地形可视化的相关技术。在沙颍河数字地形分析平台上进行了剖面分析、等高线、高程分层设色、立体等高线和动态模拟可视化的实例开发。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究意义  10-12
  1.3 国内外研究现状  12-14
  1.4 本文主要内容及结构  14-15
  1.5 本文的技术路线  15-17
第2章 地形曲面的数字特征  17-26
  2.1 地形的抽象表达  17-18
  2.2 地形的数学模型  18-19
  2.3 地形曲面的基本参数  19-25
    2.3.1 高程  19-20
    2.3.2 高差  20
    2.3.3 距离  20-21
    2.3.4 面积  21-22
    2.3.5 体积  22-23
    2.3.6 坡度与坡向  23-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章 基于DEM的地形曲面参数计算  26-48
  3.1 计算原理  26-27
  3.2 高程内插  27-31
  3.3 面积计算  31-38
    3.3.1 投影面积  32-34
    3.3.2 表面积  34-36
    3.3.3 剖面面积  36-38
  3.4 体积计算  38-41
    3.4.1 截面法  38-40
    3.4.2 格网法  40-41
  3.5 坡度与坡向的计算  41-47
    3.5.1 计算方法  41-43
    3.5.2 格网权重的确定  43
    3.5.3 最大坡降算法及其改进算法  43-45
    3.5.4 当DEM坐标为地理坐标时坡度坡向的计算  45-47
  3.6 本章小结  47-48
第4章 基于DEM的地形形态特征分析  48-64
  4.1 地形的基本形态特征  48
  4.2 地形形态特征分析的内容  48-49
  4.3 地形形态特征分析的方法  49
  4.4 流域分析  49-55
    4.4.1 洼地的填充  50
    4.4.2 水流方向的确定  50-51
    4.4.3 水流的积累矩阵  51
    4.4.4 流域网络提取  51-54
    4.4.5 流域分割  54-55
  4.5 可视性分析  55-63
    4.5.1 可视性分析的内容  55-56
    4.5.2 地形可视性分析的相关因素  56-57
    4.5.3 地形可视性分析的计算原理  57-59
    4.5.4 基于DEM的通视分析  59-61
    4.5.5 基于DEM的可视域分析  61-63
  4.6 本章小结  63-64
第5章 地形的可视化  64-69
  5.1 地形剖面分析  64
  5.2 二维可视化表达与分析  64-66
    5.2.1 等高线  64-65
    5.2.2 高程分层设色  65-66
  5.3 三维可视化表达与分析  66-67
    5.3.1 平面等高线  66
    5.3.2 三维线框透视图  66-67
    5.3.3 三维表面模型  67
  5.4 动态模拟  67-68
  5.5 本章小结  68-69
第6章 总结和展望  69-71
  6.1 总结  69-70
  6.2 展望  70-71
参考文献  71-75
致谢  75

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 一般性问题 > 测绘数据库与信息系统
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