空间分析的原理与方法——数字地形模型分析在地图上量测地理要素之间的距离、方位、面积空间分析是地理信息系统的核心功能之一，是地理信息系统区别于一般信息系统的主要功能特征，也是地学分析模型的基础或构件。空间分析的定义空间分析的类型空间分析的类型数字地形模型分析数字地形模型DTM（DigitalTerrainModel）数字高程模型DEM(DigitalElevationModel）DTM:数字地形模型1.2DEM的表示1.2DEM的表示根据区域所有的高程点数据，用傅立叶级数和高次多项式拟合统一的地面高程曲面。（整体）将地表复杂表面分成正方形规则区域或面积大致相等的不规则区域进行分块搜索，根据有限个点进行拟合形成高程曲面。（局部）用离散采样数据点建立DEM是建立DEM的常用方法之一。数据采样可以按规则格网采样，可以是密度一致的或不一致的；可以是不规则采样，如不规则三角网、邻近网模型等；也可以有选择性地采样，采集山峰、洼坑、隘口、边界等重要特征点。描述高程测量曲线的等高线是表示地形最常见的形式。其它的地形特征线也是表达地面高程的重要信息源，如山脊线、谷底线、海岸线及坡度变换线等。1.2.2DEM的主要表示模型规则格网模型不规则三角网模型（TINTriangularIrregularNetwork）根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面格网，用一系列互不重叠的三角面格网近似地表示地形1.2DEM的表示等高线是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段用插值方法计算落在等高线以外的其他点的高程规则格网层次地形模型（LayerofDetails，LOD）是一种表达多种不同精度水平的数字高程模型。层次地形模型允许根据不同的任务要求选择不同精度的地形模型。大多数层次模型是基于不规则三角网模型的，通常不规则三角网的数据点越多精度越高，但数据点多则要求更多的计算资源。DEM模型间的转换地面测量数字摄影测量数字摄影测量是利用计算机立体视觉代替人眼的立体观测，从遥感立体影像中提取地面高程，其基本原理是识别并测量两个或多个影像上同名影像的像对坐标，实现数字摄影的自动匹配。地形图（等高线）数字化利用全球定位系统GPS，结合雷达和激光测高仪等进行数据采集人工网格法立体像对法三角网法曲面拟合等值线插值法(1)人工网格法（2）立体像对分析（3）三角网方法（TIN）（4）曲面拟合1)地形因子的自动提取（基于DEM的信息提取）2)地表形态的自动分类3)剖面的绘制与分析4)利用DEM绘制等高线图5)利用DEM绘制地貌晕渲图6)基于DEM的可视性分析7)基于DEM的流域分析坡度计算坡向计算曲面面积计算地表粗糙度计算高程及变异分析谷脊特征分析日照强度的分析淹没边界的计算一、地形因子的自动提取（一）坡度和坡向计算实际应用中，坡度有两种表示方式：坡度(degreeofslope)：即水平面与地形面之间夹角。坡度百分比（percentslope）：即高程增量（rise）与水平增量（run）之比的百分数。坡向在输出的坡向数据中，坡向值有如下规定：正北方向为0°，顺时针方向计算，取值范围为0°～360°。在ArcView和ArcGIS软件中，通常把坡向综合成九种坡向：平缓坡（－1）、北坡（0°-22.5°,337.5°-360°）、东北坡（22.5°-67.5°）、东坡（67.5°-112.5°）、东南坡、南坡、西南坡、西坡、西北坡。坡度坡向的计算曲面面积和填挖土方体积计算规格格网DEM可以通过四个角点值，确定一个四边形，得到中心点坐标，构成四个三角形，得到总面积和，通过累积，得到地表曲面面积。根据高程与曲面面积可以得到某区域的土方体积意义：研究地形剖面，常常可以用线代面，研究区域的地貌形态、形状轮廓、地势变化、地质构造、斜坡特征、地表切割强度等。在地形剖面上叠加其他地理变量，还可以提供土地利用规划、工程选址、选线等分析。绘制：剖面图的绘制应在格网DEM或三角网DEM上进行。可以通过简单的直线内插实现高程插值。P(t)=P0+(p1–p0)*t0<=t<=11.4DEM的应用1.4DEM的应用高程点格网化，内插，连线从高程矩阵中得到等高线图:把高程矩阵中各像元的高程分成适当的高程类别,然后用不同的颜色或灰度输出每一类别.连接等高线时如果原高程数据点不规则或间隔过大,必须同时使用内插技术内插到需要的密度.从TIN数据中产生的等高线是用水平面与TIN相交的办法实现的.TIN中的山脊、山谷线等数据主要用来引导等高线的起始点.以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。通视性（IntervisibilityorLineofSight）分析：判断从一个观