数字高程模型(Digital Elevation Models, DEM)主要用于描述地面起伏状况,可以用于各种地形信息提取,如坡度、坡向等,并进行可视化分析等应用分析。DEM在土木工程设计、军事指挥等众多领域被广泛使用。
(一)、坡度的计算
地表单元的坡度就是其切平面的法线方向
与Z轴的夹角。若需求格网点上的坡度时,可取3×3的格网单元进行计算。也可求出该格网点八个方向上的坡度,再取其平均值。(详细的计算方法)
(二)、坡向的计算
坡向是地表单元的法向量在OXY平面上的投影与X轴之间的夹角。(详细的计算方法)
研究地形剖面,常常可以以线代面,研究区域的地貌形态、轮廓形状、地势变化、地质构造、斜坡特征、地表切割强度等等。如果在地形剖面上叠加上其它地理变量,例如坡度、土壤、植被、土地利用现状等,可以提供土地利用规划、工程选线和选址等的决策依据。
坡度图的绘制应在格网DEM或三角网DEM上进行。已知两点的坐标A(x1,y1),B(x2,y2),则可求出两点连线与格网或三角网的交点,以及各交点之间的距离。然后按选定的垂直比例尺和水平比例尺,按距离和高程绘出剖面图。
在格网或三角网交点的高程通常可采用简单的线性内插算出,且剖面图不一定必须沿直线绘制,也可沿一条曲线绘制,但其绘制方法仍然是相同的。(剖面分析例图)
通视分析是指以某一点为观察点,研究某一区域通视情况的地形分析。通视分析的核心是通视图的绘制。
绘制通视图的基本思路是:以以O为观察点,对格网DEM或三角网DEM上的每个点判断通视与否,通视赋值为1,不通视赋值为0。由此可形成属性值为0和1的格网或三角网。对此以0.5为值追踪等值线,即得到以O为观察点的通视图。因此,判断格网或三角网上的某一点是否通视成为关键。(通视分析例图)另一种利用DEM绘制通视图的方法是,以观察点O为轴,以一定的方位角间隔算出0°~360°的所有方位线上的通视情况。对于每条方位线,通视的地方绘线,不通视的地方断开,或相反。这样可得出射线状的通视图。其判断通视与否的方法与前述类似。