南阳师范学院环境资源与地理信息实验教学示范中心
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南阳师范学院环境资源与地理信息实验教学示范中心. 数字高程模型实验课件. DEM 的可视化表达. 知识回顾与考查. 2. 怎样基于规则格网 DEM 提取等高线 ?. 1. 什么是数字高程模型 ?. 定义一:数字高程模型是描述高程空间分布的有序数值阵列 (Doyle,1978) 。 定义二:数字高程模型是一个有限三维向量系列 {X , Y , Z} ,其中 X , Y 表示采样点的平面位置, Z 表示相应点的高程 ( 龚健雅 ,1993) 。. 3. 怎样计算坡向 ?. 知识回顾与考查. 5. 4. 怎样将栅格数据转为矢量多边形?.

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Presentation Transcript


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南阳师范学院环境资源与地理信息实验教学示范中心

数字高程模型实验课件

DEM的可视化表达


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知识回顾与考查

2

怎样基于规则格网DEM提取等高线?

1

什么是数字高程模型?

定义一:数字高程模型是描述高程空间分布的有序数值阵列(Doyle,1978)。

定义二:数字高程模型是一个有限三维向量系列{X,Y,Z},其中X,Y表示采样点的平面位置,Z表示相应点的高程(龚健雅,1993)。

3

怎样计算坡向?


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知识回顾与考查

5

4

怎样将栅格数据转为矢量多边形?

怎样对栅格数据进行重分类?


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实验目的

理解DEM可视化的基本理论;

培养对知识和技能的综合运用能力和创新能力

学会利用ArcGIS中的相关工具制做明暗等高线;

加深对以往知识的理解;强化以往所学技能。


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软件与实验数据

  • 软件:ArcGIS 9.3

  • 数据:规则格网DEM

    目录与文件名:D:\DEM_EXP\Data\dem-grid


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实验原理

  • DEM的定义:

    • 定义一:数字高程模型是描述高程空间分布的有序数值阵列。

    • 定义二:数字高程模型是一个有限三维向量系列{X,Y,Z},其中X,Y,Z表示采样点的平面位置,Z表示相应点的高程。

  • 从DEM的定义来看,DEM的本质并不是“直观可见的图像”。

  • 此前我们学习DEM的过程中,常常要展示一幅DEM的图像,准确的讲,那仅仅是DEM可视化表达的结果。


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实验原理

同一个DEM,可以有若干种不同的可视化方式,也就有了若干种不同的表达结果。

  • “DEM可视化”的定义:以DEM为基础实现对地形的直观表达的过程。


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实验原理


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地貌晕渲

等高线

分层设色

等高线分层设色

明暗等高线

基于遥感影像的三维表面

立体等高线

地形三维表面

实验原理

  • 常见的DEM可视化形式:

明暗等高线法:将每条等高线分为受光面的阳坡段及背光面的阴坡段,将阳坡段的等高线表示为白色,将阴坡段的等高线表示为黑色,将地图的底色表示为浅灰色。这样所制成的等高线地图,利用了白色的阳坡段等高线与黑色的阴坡段等高线的明暗对比,产生了明显的三维视觉效果。


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实验原理

明暗等高线

普通等高线


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实验原理

A

B

  • 右图中,哪个物体的立体感更强?

  • 结论:来自单一方向的照明,使物体表面呈现出不同的明暗程度,可以使观察者产生心理立体视觉。

为什么明暗等高线能给观察者立体感觉?


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实验原理

  • 早在计算机技术尚未出现的时代,人们就已经开始制作明暗等高线。传统的明暗等高线地图手工制作方法由于其生产周期较长、整饰、编辑极为不便、对作业人员的实践经验依赖性过强等原因,一直无法广泛应用于实际工作中。

  • 目前,明暗等高线地图的制作可以在ArcGIS软件中得以实现。


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实验流程

提取坡向

生成等高线

转为矢量

重分类

矢量叠置分析

衬以灰色背景

2

1

4

3

5

6


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实验步骤

生成等高线

提取坡向

重分类

矢量叠置分析

转为矢量

1

2

3

5

4

转为矢量

4


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思考与讨论

地貌晕渲

等高线

等高线分层设色

明暗等高线

问题一:与其它可视化方法相比,明暗等高线有何优势?

  • 地貌晕渲图:虽然可以形成较好的视觉立体效果, 且直观生动。但该方法无法定量表现地形的起伏特征;

  • 普通等高线:具有能详细刻画地貌特征、便于图上量测等优点, 但其不足之处是它所表示的地形立体感不强;

  • 等高线分层设色图:往往干扰对其他要素的表示, 在应用中有一定的限制;

  • 明暗等高线较好地兼顾了“立体效果”和“量测性”。


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思考与讨论

明暗等高线

“无论是等高线地形图、地貌晕渲图还是影像,都是在二维环境中对三维现实世界的模拟和表达。地形表达中,一方面我们尽可能的从几何模型角度去理解和描述,以解决实际应用中的可量测性;另一方面地形本身是一种三维现象,对它的描述要考虑视觉生理感受。这是一对矛盾体。寻找一种既能符合人们视觉生理习惯,又能恢复真实地形而又具有可量测性的地形表达方法是测绘领域的重要目标。”(教材第3页)


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提取坡向

生成等高线

转为矢量

重分类

矢量叠置分析

衬以灰色背景

2

1

4

3

5

6

探索与创新


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提取坡向

生成等高线

转为栅格

重分类

???

???

2

1

4

3

5

6

探索与创新


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作业

  • 课下根据实验教材和课堂笔记练习明暗等高线的制作;撰写实验报告,在小结中答出以下问题:1)明暗等高线的特殊优势是什么?2)制作明暗等高线共用到了哪几种功能?

  • 根据实验教材,自学高程分层设色图、地形晕渲图和立体等高线图的制作方法。


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