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文本内容:
《数字地面模型》教学大纲
一、课程基本信息
1.课程代码
211081002.课程中文名称数字地面模型课程英文名称Digital TerrainModel
3.面向对象测绘工程,地理信息科学与遥感科学与技术专业学生
4.开课学院(课部)、系(中心、室)信息工程学院遥感科学与技术系
5.总学时数32讲课学时数24,实验学时数
86.学分数
27.授课语种中文,考试语种中文
8.教材数字高程模型教程二课程内容简介课程从数字地面模型的基本概念出发,以数字高程模型(DEM)为主体,从数采集、模型建立、质量检查、模型应用、可视化表达以及综合运用等方面,详细讲解数字高程模型的基本原理和应用方法三课程的地位、作用和教学目标数字地面模型是地理信息系统的一个分支,是遥感科学与技术专业的一门重要的专业课程,其数据模型和数据的分析方法,可以为后续遥感的专业分析研究奠定良好的基础同时,课程涉及部分计算几何的内容,能够帮助学生建立初步的三维空间思维通过本课程的学习,要求学生掌握数字地面模型的基本概念、数据生产的整个流程及其应用领域;同时,还可帮助有兴趣的学生掌握数字地面模型中的模型构建、模型处理等难度较大的知识点,培养学生基于数字地面模型的空间建模、空间分析思维,及数字地面模型解决实际工程应用的能力数字地面模型中的基本概念、表面建模及基于模型的处理和应用是本课程的重点讲授内容四与本课程相联系的其他课程地图学、地理信息系统、测量学
五、教学基本要求本课程教学基本要求包括
1、掌握数字地面模型中的基本概念及主要应用领域;
2、掌握规则格网和不规则三角网两种基本的数据模型;
3、掌握基本的计算几何概念和算法,建立初步的立体几何空间思维;
4、掌握不同数据组织方式数字高程模型的建立方法;
5、掌握基于数字地面模型的数字地形分析方法;
6、能够熟练运用GIS软件中数字地面模型的建立和分析模块进行数字地面模型的采集、生产及应用;
7、具备基本三维立体表达能力,能够通过软件辅助完成三维地形场景的搭建,能够实现遥感影像等相关数据与地形的叠加显示六考核方式与评价结构比例考核方式闭卷考试(百分制)评价结构比例平时成绩*10%+实习成绩*30%+考试成绩*60%七教学参考资料
[1]计算几何算法设计与分析(第4版),周培德,清华大学出版社,2011o
[2]数字高程模型实验教程,李发源,汤国安,晏实江,祝士杰,科学出版社,2014o
[3]新数字高程模型理论、方法、标准和应用,胡鹏等,测绘出版社,2007o
[4]数字高程模型(第二版),李志林,朱庆等,武汉大学出版社,2000o⑸数字地形分析凋启明等,科学出版社,2006o
[6]数字高程模型及地学分析的原理与方法,汤国安等,科学出版社,2006o
[7]计算几何及应用,金博等,哈尔滨工业大学出版社,2011o
八、教学进度与内容安排序次教学基本内容重点难点1第1章绪论第一节课程安排第二节数字地面模型基本概念第三节数字地面模型的数据组织模型基本要求
1、了解数字地面模型的定义和作用
2、数字地面模型的基本体系和内容
3、回顾并巩固规则网和不规则三角网的数据组织方式重难点
1、数字地面模型和数字高程模型概念的区别
2、无效值的意义
3、规则网和不规则三角网的数据结构
4、典型规则网数据格式说明及解析2第2章原始数据采集第一节数字地面模型数据源第二节数字地面模型采样理论第三节数字地面模型数据共享和利用基本要求
1.了解数字地面模型的主要数据源
2.了解数字地面模型的采样策略
3.了解数字地面模型的共享和利用机制重难点
1、不同数据源采集数字地面模型数据的流程和方法
2、数字地面模型采用策略的运用
3、数字地面模型数据的获取方法3第3章计算几何基础第一节计算几何基础知识第二节平面几何空间分割第三节立体几何基础知识基本要求
1、了解向量的表示方法
2、了解几何查找的基本方法
3、了解几何求交的基本方法
4、了解几何变换的基本方法
5、了解凸壳的定义及构造方法
6、了解Voronoi图的定义及构造方法
7、了解平面平面点集的三角剖分规则
8、了解Voronoi图与三角剖分的关系
9、了解三维几何体的定义与构造方法
10、了解三维几何体的位置关系判定方法
11、了解三维几何体的投影方法
12、了解三维几何体的坐标变换方法
13、了解多面体的基本概念重难点
1、点和多边形的位置关系判定
2、多边形与多边形相交的判定
3、三角形外接圆的计算
4、凸壳的生成方法
5、Voronoi图的构造方法
6、多边形的三角剖分准则4第4章数字地面模型的建立第一节规则格网数字地面模型的建立第二节不规则三角网数字地面模型的建立第三节不同模型之间的相互转换基本要求
1、了解规则网模型建模的算法分类
2、了解整体内插的算法思想
3、了解分块内插的算法思想
4、了解逐点移面内插的算法思想
5、了解常用的空间插值方法及其计算公式
6、了解空间变异理论的基本思想
7、了解克里格插值的基本思想和实现流程
8、了解不规则三角网建模的算法分类
9、了解分割合并算法的基本流程
10、了解三角网生长算法的基本流程
11、了解逐点插入算法的基本流程
12、了解等高线模型的建模方法
13、了解规则网转不规则三角网的主要方法
14、了解不同模型之间转换的基本原则重难点
1、不同建模方法的应用环境
2、线性内插、双线性内插的内插公式
3、反距离加权法的选点策略
4、变差函数的计算方法
5、不同克里格方法的区别与特点
6、普通克里格插值过程
7、分割合并算法中底线和顶线的计算
8、规则网转换为不规则三角网时转换阈值的选择
9、建模过程中的搜索策略5第5章数字地面模型质量控制第一节数字地面模型的误差来源与分类第二节数字地面模型的精度评价指标体系与评价方法第三节数字地面模型建模的不确定性基本要求
1、了解数据质量的概念与重要性
2、了解几种主要的数据质量检查方法
3、了解数字地面模型精度评价体系
4、了解数字地面模型常用精度统计指标
5、了解数字地面模型的不确定性重难点
1、数字地面模型数据质量包含的内容
2、数字地面模型的统计指标
3、检查点的选择策略和判定标准
4、数字地面模型不确定性的概念6第6章数字地形分析第一节基本地形因子分析第二节地形特征提取第三节综合地形分析基本要求
1、了解常见地形因子的定义和计算方法
2、了解主要的地形特征点、线及其定义
3、了解主要地形特征的提取方式
4、了解水文分析的基本概念与主要方法
5、了解基于地形的水文分析的算法流程
6、掌握使用数字地面模型解决工程应用问题的基本思路
7、了解典型应用问题的解决方法重难点
1、坡度和坡向的地理意义
2、坡度和坡向的应用
3、坡形的地理意义
4、可视域的计算方法
5、山顶点提取方法
6、等高线提取方法
7、水文分析流程
8、流域提取方法
9、平面晕渲图制作流程
10、栅格路径分析原理
11、地形选址分析思路
12、洪水淹没分析原理7第7章数字地形统计分析第一节地形基本统计量第二节常用统计分析基本要求
1.了解常见的地形统计量
2.了解相关分析的原理与方法
3.了解回归分析的原理与方法
4、了解趋势面分析的原理与方法
5、了解系统聚类分析的原理与方法重难点
1、方差和标准差的计算及其意义
2、偏度和峰度的计算及其意义
3、变差系数的计算及其意义
4、分类统计基本思想
5、空间自相关的基本概念
6、莫兰指数的计算方法
7、单相关、偏相关与复相关
8、回归分析中自变量地形因子的选择
9、回归方程的检验方法
10、趋势面分析方法
11、系统聚类分析基本思想8第8章地形三维可视化第一节可视化基本知识第二节地形可视化流程第三节地形可视化关键问题基本要求
1、了解地形可视化的发展过程
2、了解三维可视化的基础知识
3、了解地形可视化的基本步骤
4、了解层次细节模型及其组织方式
5、了解海量地形调度的基本策略
6、了解地形与遥感影像数据的叠合方式
7、了解三维球面模型的显示方式重难点
1、层次细节模型的数据组织方式
2、海量地形数据调度策略
3、地形纹理映射的基本方式
4、球面地形的数据组织方式第9章数字地面模型应用第一节数字地面模型的应用领域案例第二节数字地面模型的当前研究热点第三节数字地面模型的应用前景基本要求
1、了解数字地面模型在地学方面的应用
2、了解数字地面模型在遥感处理方面的应用
3、了解数字地面模型在地质灾害方面的应用
4、了解数字地面模型在气候空间模拟方面的应用
5、了解数字地面模型数据采集方面的新技术
6、了解数字地面模型在洪水淹没方面的新进展
7、了解数字地面模型不确定性研究的新进展
8、了解数字地面模型的发展趋势重难点
1、气候空间模拟中自变量的选择
2、数字地面模型原始数据采集新技术
3、数字地面模型的不确定性。