《数字地形处测量学》课件

《数字地形处测量学》数字地形测量学是地理信息科学的重要组成部分，它利用现代测量技术、计算机技术和遥感技术，获取和处理地表形态信息，建立数字地形模型该学科在国土资源管理、城市规划、基础设施建设、灾害防治等领域有着广泛应用课程简介概述内容目标本课程介绍数字地形处理技术，并结合案例课程涵盖地形数据采集、处理、建模、分析本课程的目标是使学生了解数字地形处技术分析其在城市规划、环境保护等领域的应用、可视化等方面，旨在培养学生掌握数字地原理，并能运用相关软件进行地形数据处理形处技术和应用能力和分析课程大纲数字地形处基础数字地形模型数字地形处的概念、发展历程、特点和应用领域介绍地形数据的讲解数字高程模型的构建方法，包括模型和栅格模型，以TIN DEM采集方法、精度分析和数据前处理技术及模型的质量评价数字地形处理智慧城市应用介绍地形分析与可视化技术，包括地形特征提取、地形分类与识别探讨数字地形处在智慧城市建设中的应用，以及前沿技术发展趋势、景观规划、水文分析、土地利用分析和地质灾害评估数字地形处的概念数字地形处，简称（），是一种用数DTM DigitalTerrain Model字形式表示地形的模型它利用数字技术和计算机技术，对地表形态进行数字化描述，包含了高度、坡度、坡向等地理信息是一个三维空间数据模型，可以用来模拟和分析地表形态，DTM为各种地理信息系统和应用提供基础数据数字地形处的发展历程早期阶段1早期阶段主要依赖于传统的测量方法，如地面测量和航空摄影测量地形数据主要以图纸和模型的形式保存，信息量有限，处理效率低数字化阶段2世纪年代，计算机技术发展，数字地形数据处理技术兴起2070，数字地形处开始形成现代阶段3世纪年代，全球定位系统（）、遥感技术等高新技术2090GPS应用到地形测量中，推动了数字地形处向更高精度、更高效、更高效的方向发展数字地形处的特点完整性精确性

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22.数字地形处包含地形的所有信数字地形处的数据精度可以满息，包括高程、坡度、坡向等足不同应用的需求，例如，地形分析、工程设计等可视化可分析性

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44.数字地形处可以用来生成三维数字地形处可以用来进行地形地形模型，可用于展示地形地分析，例如，坡度分析、水文貌分析等数字地形处的应用领域城市规划与建设资源勘探与开发环境监测与保护军事与国防数字地形处可为城市规划提供数字地形处可以用于矿产资源数字地形处可以用于监测地形数字地形处在军事领域应用广基础数据，如地形起伏、地貌勘探，例如创建矿区地形模型变化，如山体滑坡、泥石流等泛，例如制作地形图、模拟战特征等，并用于三维城市模型，进行矿体三维可视化自然灾害场环境等的构建它还可以用于环境保护，例如它还可以用于武器系统研发，它还可以辅助城市基础设施的它还能帮助评估资源储量，并进行土地利用分析、污染源追例如导弹制导系统、无人机导建设，例如道路规划、水利工指导资源开发方案的制定踪等航系统等程等地形数据的采集方法航空摄影测量卫星遥感测绘地面测量航空摄影测量通过飞机或无人机搭载相机拍卫星遥感测绘利用卫星搭载传感器获取地面地面测量包括传统测量方法，如水准测量、摄地面，获取立体图像通过这些图像进行信息，并经过处理生成数字地形模型这种经纬仪测量和全站仪测量等，这些方法可以立体定位和测量，生成数字地形模型方法覆盖范围广，效率高，但精度相对较低获取高精度的地形数据，但效率较低，成本较高航空摄影测量航摄准备1规划航线，确定摄影参数航摄作业2飞行拍摄，获取航片数据数据处理3内定向，外定向，正射校正成果生成4数字正射影像图，数字地形模型航空摄影测量技术利用飞机或无人机搭载航空相机进行拍摄，获取地面目标的立体影像信息，进而生成数字正射影像图和数字地形模型该技术具有高效性、全覆盖性、高精度性等优势，广泛应用于土地利用调查、城市规划、地质勘查等领域卫星遥感测绘数据采集1卫星搭载传感器获取地表信息数据传输2通过无线电波将数据传回地面站数据处理3对数据进行校正、拼接、镶嵌等处理应用分析4进行地形分析、地物识别、变化监测等卫星遥感测绘是利用卫星搭载的传感器获取地表信息，并将其转换为数字数据进行分析和应用的技术该技术可以获取大范围、高精度的地形数据，在资源勘探、环境监测、灾害评估等领域发挥着重要作用地面测量地面控制点地面控制点是进行地面测量和数据处理的基础它包含高程控制点、平面控制点，用于确定目标物体的空间位置全站仪测量全站仪是一种高精度测量仪器，用于测量距离、角度和高程它可以快速高效地获取地形数据GNSS测量GNSS测量利用卫星信号进行定位，可以获得高精度坐标信息它适用于大范围地形测量和动态监测地面扫描仪地面扫描仪可以快速采集地面点云数据，用于构建高精度的数字地形模型它通常与全站仪或GNSS设备配合使用数据采集精度分析数据采集精度是数字地形处中至关重要的因素它直接影响着数字地形模型的质量和应用效果影响因素精度分析传感器精度传感器本身的误差和精度指标测量方法不同测量方法的精度差异环境条件天气、地形等环境因素的影响数据处理方法数据处理过程中产生的误差地形数据的前处理数据格式转换1将原始数据转换为统一格式数据清洗2去除噪声和错误数据坐标转换3将不同坐标系的数据统一到一个坐标系下数据压缩4减少数据量，提高处理效率地形数据前处理是对原始数据进行整理和加工，目的是去除噪声和错误数据，将数据转换为统一格式，便于后续的处理和分析数字高程模型的构建数字高程模型（DEM）是表示地形地貌的数字模型，它以一系列有序的离散数据点来表达地面高程信息，是数字地形分析的重要基础数据采集1通过多种方法获取地面高程数据，包括航空摄影测量、卫星遥感测绘、地面测量等数据预处理2对采集到的数据进行质量控制、坐标转换、插值等处理，为后续模型构建提供可靠数据模型构建3根据数据类型和模型精度要求，采用不同的构建方法，例如TIN模型、栅格DEM模型等模型优化4对构建的模型进行平滑处理、精度评价、拓扑关系分析等优化，提高模型质量模型的原理TIN三角网模型TIN模型优点TIN模型是一种非参数化模型这种模型基于不规则三角网，通过一系列的三角形来表示TIN模型能够很好地拟合复杂的地形特征，例如山脊、山谷和陡峭的悬崖地形表面TIN模型能够保留原始数据的空间结构和特征，这对于地形分析和建模非常重要TIN模型使用数据点来构建三角形这些数据点通常代表地形的高程数据例如，高程点，地形边界点等栅格模型的原理DEM网格化表示高程信息空间连续性将地形表面划分成规则的网格，每个网格单每个网格单元存储对应地形的绝对高程值，通过网格单元之间的连接，展现地形表面的元代表一个高程值，形成一个二维矩阵反映地形起伏变化连续变化趋势数字地形模型的质量评价数字地形模型的质量评价是至关重要的，它直接影响着数字地形模型的应用效果数字地形模型的质量评价通常从精度、完整性、一致性、可视化等方面进行评估数字地形处理基础算法插值算法坡度坡向计算插值算法通过已知点数据，推算通过数字高程模型计算地形表面未知点数据常用的插值算法包坡度和坡向，用于分析地形特征括反距离加权法、克里金法等和水文模型视域分析地形分割分析指定点或区域的可见性，例将地形数据按照坡度、高程等特如建筑物的遮挡和景观规划征划分成不同区域，用于分析地形特征和提取重要地形要素地形分析与可视化三维可视化地形特征提取利用三维软件将地形数据渲染成逼真的三维场景，直观地展示地形特征利用数字地形模型（DTM）提取坡度、坡向、高程、曲率等特征123地形分析对提取的特征进行分析，识别地形类型、地貌单元、地质构造等地形特征提取与分析地形特征提取地形分析应用领域从中提取地形特征，如山峰、山谷、对提取的地形特征进行分析，例如地形起伏地形特征提取与分析在城市规划、自然资源DEM河流、坡度、坡向等，并将其可视化呈现程度、坡度变化规律、水系流域等管理、地质灾害评估等领域有着广泛的应用地形分类与识别地形类型分类方法

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22.地形分类是指将地形表面划分为不同的类别，例如山地、丘数字地形处理技术可以根据地形高程、坡度、坡向等信息对陵、平原等地形进行分类识别算法应用领域

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44.常用的地形识别算法包括边缘检测、区域生长、形态学分析地形分类和识别在土地利用、水文分析、灾害评估等方面有等着广泛的应用景观规划与设计景观规划原则自然生态保护，合理利用资源，满足人类需求，提升生活品质注重可持续发展，生态修复和保护，打造和谐人居环境景观设计元素植物配置，水体设计，地形塑造，建筑融入，照明系统，道路铺装结合当地特色，创造独特景观，提升区域价值，促进旅游发展水文分析与建模水文分析通过数字地形数据，分析河流系统、洪水风险、水资源管理等.水文模型建立水文模型，模拟降雨径流、水量平衡等过程.应用用于水资源管理、水利工程设计、防洪减灾等方面.土地利用分析土地利用分类土地利用规划土地利用变化监测利用数字地形模型，可以识别和划分不同类分析土地利用变化趋势，制定土地利用规划监测土地利用变化，识别土地利用变化的影型的土地覆盖，例如森林、草地、农田和水，优化土地资源配置，促进可持续发展响因素，评估土地利用变化的生态环境影响体地质灾害评估灾害风险分析灾害预警系统

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22.评估地质灾害的发生概率、影利用数字地形数据建立灾害预响范围和潜在损失警系统，及时预警和应对灾害灾害防治措施灾后恢复重建

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44.根据评估结果，制定有效的防利用数字地形数据进行灾后评灾减灾措施，降低灾害风险估和重建规划数字地形处在智慧城市中的应用城市规划交通管理数字地形处提供城市三维模型，支持城市规划设计，优化城市布局通过数字地形模型，建立城市交通模型，实现交通流量预测，优化，提升城市空间利用效率交通路线，提升城市交通效率环境监测应急救援数字地形处帮助建立城市环境模型，监测空气质量，水资源状况，数字地形处提供城市灾害模拟，制定应急预案，提高城市灾害应对并进行污染治理，提升城市环境质量能力，保障城市安全数字地形处的前沿技术动向三维激光扫描无人机遥感人工智能虚拟现实与增强现实三维激光扫描技术可以快速、无人机搭载高分辨率相机和传人工智能技术可以帮助自动识虚拟现实和增强现实技术可以精确地获取地形数据，并生成感器，可以获取高精度的地形别地形特征，例如道路、建筑将数字地形模型与现实世界结高精度三维模型数据物、河流等合，实现沉浸式体验该技术已广泛应用于城市规划无人机遥感技术具有成本低、人工智能技术可以提高地形数这些技术在数字地形处领域的、矿山测量、考古发掘等领域效率高、灵活可控等优势，成据处理效率和精度，促进数字应用，可以提升用户体验，促为数字地形处领域的重要发展地形处应用的智能化发展进数字地形处的可视化和交互方向性课程小结数字地形处测量学技术发展应用场景该课程介绍了数字地形处测量学的基础知识课程涵盖了无人机、卫星遥感等现代技术在课程展示了数字地形处测量学在城市规划、，并探讨了其在各领域应用数据采集中的应用资源管理、灾害防治等方面的应用课程讨论与交流欢迎大家积极参与课程讨论，提出问题和见解，分享学习心得通过课堂互动和交流，加深对数字地形处测量学的理解，激发学习兴趣课后可以利用网络平台，例如论坛、微信群等，进行更深入的交流和探讨鼓励大家积极参与课题研究，将理论知识应用于实践。