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1 数字地形分析（DTA）

【数字地形分析】指在数字地形模型（DTM）上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术，是随着数字高程模型的发展而出现的地形分析方法

【主要内容】

1. 提取描述地形属性和特征的因子，并利用各种相关技术分析解释地地貌形态、划分地貌形态等
2. DTM的可视化分析

1.1 数字地形模型（DTM）

【数字地形模型Digital Terrain Model 】

1. 是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x,y,z的坐标点对连续地面的一种模拟表示
2. 是地形表面形态属性信息的数字化表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述
3. x、y表示该点的平面坐标，地形表面形态的属性信息（z值）可以表示高程、坡度、温度等信息
   • 当z表示高程时，就是数字高程模型（DEM）

【DTM研究内容】DTM的精度问题、地形分类、数据采集、DTM的粗差探测、质量控制、数据压缩、DTM应用以及不规则三角网DTM的建立与应用

【DTM的作用】

1. 最初是为了高速公路的自动设计提出来的，它被用于各种线段选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面网绘制
2. 在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测
3. 在遥感应用中可作为分类的辅助数据
4. 它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等
5. 在军事上可用于导航即导弹制导、作战电子沙盘等

1.1.1 DSM与DEM对比

1.2 数字地形分析研究与应用进展

1.2.1 DEM模型的拓展

当模型改变以后，分析方法和分析的结果都有相应的改变

1.2.1.1 高保真数字高程模型

【特点】通过保持重要的地形特征信息，在相当程度上克服了地形描述失真的DEM
【特征嵌入式DEM】通过在原有栅格DEM中嵌入重要的地形特征线，从而构建的特征嵌入式DEM（F-DEM）
【构建模式】
1. 已知特征数据，实现对DEM数据的修正
2. 在散点数据和特征数据共享下，实现F-DEM构建
【关键技术】数据采样策略；内插范围；内插函数选择
【组织形式】矢栅一体化

【应用案例】梯田数字地面模型构建技术

1. 对梯田地形的数字化表达具有代表性
2. 梯田地形具有对原始地形的继承性，类型的多样性，以及田坎边界的不稳定性等特点
3. 应用部门希望构建二元化的地形描述新方法
   二元化：原始地形、梯田地形一键切换

1.2.1.2 平原河网区P-DEM构建

【问题】平原地区的DEM数据失真较大
【平原河网区P-DEM构建】矢栅一体化记录平原河网与DEM

1.2.2 DEM表达方式的拓展

【背景】三维地形如何在二维的地图上表达，并保持对地形起伏的有效渲染，一直是地图学研究的重要命题

【方法】

1. 基于DEM的分层设色
2. 利用地表纹理增强晕渲渲染
3. 基于DEM的地形素描

1.2.3 DEM地形分析方法的进展

【背景】目前的DEM地形分析方法都是基于窗口分析完成的，缺点是视野过于狭窄，难以看到地面的宏观态势

汤国安教授把窗口分析称为“近视眼分析法”

1.2.3.1 基于DEM的地形模式识别

1. 坡谱分析法：实践中发现同一个地貌地形区的坡度直方图（横轴坡度，纵轴坡度占的百分比）相同
   【类比】光谱（横坐标波长、纵坐标反射率），每个地物在一个条件是具有同一个光谱
   【思考】坡度直方图：能不能是判别地貌类别的标准
2. 基于地形特征点簇的地貌模式识别
3. 多因子分析法、地形信息拓扑分析法：综合多个因子在一起，得到多个复合结果，复合结果就能得到更综合的结果
   【例子】黄土正负地形的空间分异
4. 地面-地下一体化实验
   【例子】基于下覆基岩DEM构建的黄土地貌继承性研究：用浅层地震的方法测量黄土高原地下的古地形是怎么样
5. 地形纹理分析：将地形纹理进行定量表达，建立基于纹理的地貌判别方法

1.2.5 DEM应用领域的拓展

1. 基于DEM重要地理信息的统计
2. 基于DEM的地质灾害分析
3. 基于DEM的山地小气候模拟
4. 基于DEM的流域汇流模拟
5. 不同年代城市三维变化
6. 水下DEM建构及长三角地形演变

2 数字地面模型相关术语