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1、第四章空間信息模型分析數(shù)字地面模型空間信息分析的基本方法思考題1第一節(jié)數(shù)字地面模型概念數(shù)字地面模型(DigitalTerrainModel,DTM):描述地面特性的空間分布的有序數(shù)值陣列。數(shù)字高程模型(DigitalElevationModel,DEM):地面特性為高程的DTM地面特性高程、地價、土地權屬、土壤類型、土地利用類型巖層深度、地貌特征等2數(shù)字高程模型3數(shù)字地面模型的實現(xiàn)七類數(shù)字地面模型規(guī)則格點(格網)數(shù)字地面模型散點數(shù)字地面模型等值線數(shù)字地面模型曲面數(shù)字地面模型線路數(shù)字地面模型平面多邊形數(shù)字地面
2、模型空間多邊形數(shù)字地面模型4三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)1——TIN的生成TIN的生成方法首先取其中任意一點P1,在其余各點中搜尋與些點最近的點P2,連接P1與P2構成第一條邊然后在其余所有點中尋找與這條邊最近的點,找到后即可構成第一個多邊形以三角形新生成的兩邊為底邊分別尋找它們最近的點構成第二個、第三個三角形依此類推,直到把所有的點都連入三角網中示例全國氣象站點5TIN的生成6三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)2——格網的生成格網(Grid)的生成方法在采樣點不足的情況下,通過空間插值的方法生成格網,利用有限數(shù)據(jù)的
3、樣本點來估計未知點的值。為什么要插值:降低花費插值的前提假設:所有空間地物是彼此關聯(lián)的,即離得近的地物點其屬性較為相近。幾種常用的插值方法:反距離權重法、雙線性內插法、趨勢面插值、樣條插值、克里金插值反距離權重法(IDW)基本思路:距離越遠對待插點的影響越小基本公式:7三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)2——格網的生成雙線性插值線性插值(假設:高程在直線上呈比例變化)基本公式:不規(guī)則點雙線性插值規(guī)則點雙線性插值ABCDCPABEFAPDECB8三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)2——格網的生成趨勢面插值思路:用一個通過各個
4、空間采樣點的空間曲面來模擬地形表面,常用的是二次多項式基本公式:樣條插值思路:利用樣本點,采用一定的數(shù)學函數(shù)擬合出一個光滑曲面,使該曲面曲率最小,且通過所有的樣本點。相當于扭曲一條橡皮讓它通過所有的點,同時曲率最小。兩種樣條插值方法:規(guī)則樣條和張力樣條9三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)2——格網的生成克里金插值(Kriging)思路:首先考慮空間屬性在空間位置上的變異分布,確定對一個待插點值有影響的距離范圍,然后用此范圍內的采樣點來估計待插點屬性值是一種求最優(yōu)線性無偏內插估計量的方法(線性、無偏、最小估計方差)基
5、本步驟:輸入原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)檢驗與分析直方圖的計算計算變異函數(shù)克里金插值演示10三種常見數(shù)字地面模型的實現(xiàn)3——等值線的生成等值線的生成TIN生成等值線確定各邊上有無等值點等值點的追蹤格網法繪制等值線等值點位置的確定等值點的追蹤ABCFE11實習十二數(shù)字地面模型創(chuàng)建TIN表面在ARCMAP中添加氣象站點的數(shù)據(jù),并打開3DAnalyst工具條,設置選項(options)在工具條上點擊3DAnalyst>create/modifyTIN>CreateTINfromfeatures調整TIN的顯示屬性用TIN生成等值
6、線(contour)空間插值在ARCMAP中添加氣象站點的數(shù)據(jù),并打開3DAnalyst工具條,設置選項(options)分別采用IDW、Spline、Kriging法對降水數(shù)據(jù)進行插值(在工具條上點擊3DAnalyst>Interpolatetoraster比較三種方法所得結果的不同,分析不同插值方法的特點用插值后的結果生成降水等值線,交將800、1600、2400、3200、4000的等值線加粗表示將全國行政區(qū)劃數(shù)據(jù)加載到圖中DEM的三維顯示打開Arcscene,加載C:arcgisArcTutor
7、Spatial中的Elevation數(shù)據(jù)設置顯示所用的高程(在該數(shù)據(jù)圖層上點擊右鍵,properties>baseheight,選擇obtainheightsforlayerfromsurface)及顏色創(chuàng)建山體陰影,并設置其高程,用40%的透明度顯示12第二節(jié)空間信息分析的基本方法空間分析是GIS的核心功能,是區(qū)別于計算機地圖制圖的顯著特征空間信息量算質心量算求取目標的質心位置,用于跟蹤某些地理分布的變化,如人口重心的變化、土地利用重心的遷移等方法:對目標坐標值進行加權平均幾何量算點:坐標線狀目標:長度
8、、曲率、方向面狀目標:面積、周長等體狀目標:表面積、體積等形狀量算形狀系數(shù)rR<1,目標物為緊湊型R=1,目標物為一個標準園R>1,目標物為膨脹型13第二節(jié)空間信息分析的基本方法2空間信息分類為什么要分類:GIS存儲的數(shù)據(jù)具有原始數(shù)據(jù)的性質,用戶可以根據(jù)不同的需要來進行分類;而地圖上所載負的數(shù)據(jù)是經過制圖者專門分類和處理過的。主成份分析法(PrincipleComponentsAnalysis,PCA)通過數(shù)據(jù)統(tǒng)