Matlab如何实现中国区域DEM地形图可视化

发布时间：2021-12-30 17:30:19 作者：小新
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# Matlab如何实现中国区域DEM地形图可视化

数字高程模型（DEM）是地理信息系统和遥感领域中表达地形特征的重要数据类型。本文将详细介绍如何利用Matlab对中国区域DEM数据进行读取、处理和三维可视化，并附关键代码示例。

## 一、DEM数据准备

### 1.1 数据来源选择
中国区域的DEM数据可从以下渠道获取：
- 国家基础地理信息中心（1:25万/1:100万比例尺）
- NASA的SRTM（30米/90米分辨率）
- ASTER GDEM（30米分辨率）
- 商业数据如ALOS World 3D

### 1.2 数据格式处理
常见DEM格式包括：
```matlab
% 常用DEM格式转换命令
gdal_translate -of GTiff input.dem output.tif  % 转换为GeoTIFF

二、Matlab数据读取

2.1 读取GeoTIFF格式

[Z, R] = readgeoraster('china_dem.tif');
latlim = R.LatitudeLimits;
lonlim = R.LongitudeLimits;

2.2 数据裁剪（以长三角为例）

% 定义长三角经纬度范围
region = [118, 123, 29, 33]; % [minlon, maxlon, minlat, maxlat]
[row,col] = map2pix(R, region(1), region(4));
[rows,cols] = map2pix(R, region(2), region(3));
sub_Z = Z(floor(row):ceil(rows), floor(col):ceil(cols));

三、地形可视化方法

3.1 基础二维等高线图

figure
contourf(sub_Z, 20);
colorbar
title('中国长三角地区高程等高线')
xlabel('经度方向')
ylabel('纬度方向')

3.2 三维地形表面渲染

figure
surf(sub_Z, 'EdgeColor', 'none');
colormap(jet(256)) 
light('Position',[0 0 1],'Style','infinite')
lighting gouraud
material dull
view(3)
axis tight

3.3 高程分层设色

% 定义高程分段
elev_levels = [0 200 500 1000 2000 4000 6000];
cmap = [0.2 0.8 0.2;   % 平原绿色
        0.6 0.7 0.3;
        0.8 0.8 0.2;
        0.6 0.5 0.1;
        0.4 0.3 0.1;
        0.9 0.9 0.9]; % 雪线白色
        
figure
imagesc(sub_Z)
colormap(cmap)
caxis([0 6000])
colorbar('Ticks', elev_levels)

四、高级可视化技巧

4.1 地形阴影增强

% 计算山体阴影
azimuth = 315;  % 光照角度
altitude = 45;
dx = R.CellExtentInLongitude;
dy = R.CellExtentInLatitude;
[aspect,slope] = gradientm(sub_Z,dx,dy);
shade = hillshade(sub_Z,aspect,slope,azimuth,altitude);

% 叠加显示
figure
imshow(shade,'Colormap',gray(256))
hold on
h = imshow(sub_Z,'Colormap',jet(256));
set(h,'AlphaData',0.6)

4.2 结合地理边界

% 加载中国省界shp文件
provinces = shaperead('china_provinces.shp');
hold on
geoshow(provinces, 'FaceColor', 'none', 'EdgeColor', 'k');

4.3 动态可视化

% 创建飞行路径动画
v = VideoWriter('terrain_flight.avi');
open(v);
for az = 0:5:360
    view(az, 30);
    frame = getframe(gcf);
    writeVideo(v,frame);
end
close(v);

五、典型问题解决方案

5.1 数据缺失处理

% 填补空缺值
missing_val = -32768;  % SRTM常见空缺值
Z(Z == missing_val) = NaN;
Z = inpaintn(Z);  % 需要安装Image Processing Toolbox

5.2 大区域分块处理

% 分块处理策略
block_size = 1000;  % 每块大小
for i = 1:block_size:size(Z,1)
    for j = 1:block_size:size(Z,2)
        block = Z(i:min(i+block_size-1,end),...
                 j:min(j+block_size-1,end));
        % 分块处理代码
    end
end

5.3 坐标系统转换

% WGS84转Web墨卡托
proj = projcrs(3857);  % Web墨卡托EPSG代码
[x,y] = projfwd(proj, lat, lon);

六、完整示例代码

%% 中国DEM可视化完整流程
clc; clear; close all;

% 1. 数据读取
[Z, R] = readgeoraster('China_SRTM.tif');

% 2. 裁剪华北平原区域
region = [112, 122, 34, 42]; % 经纬度范围
[rows, cols] = map2pix(R, region([1,2]), region([4,3]));
sub_Z = Z(floor(rows(1)):ceil(rows(2)),...
        floor(cols(1)):ceil(cols(2)));

% 3. 三维可视化
figure('Position',[100,100,800,600])
ax = axesm('mercator','Grid','on','Frame','on');
geoshow(sub_Z, R, 'DisplayType','surface');
demcmap(sub_Z)  % 自动匹配高程色标
colorbar
title('中国华北平原地区三维地形')
view(3)
rotate3d on

七、总结

通过Matlab实现中国区域DEM可视化需要注意： 1. 选择合适的数据源和分辨率 2. 处理大文件时采用分块策略 3. 结合光照和色彩增强可视化效果 4. 添加地理要素增加信息量

建议进一步尝试： - 与卫星影像叠加 - 计算地形因子（坡度、坡向） - 进行流域分析 “`

（注：实际字数约1200字，可根据需要扩展具体案例分析或补充更详细的技术细节）