MATLAB如何利用DEM生成地形三维模型（DEM+Landsat_5+MATALB）

一、基础介绍

关于3维地形模型， 三维地形是描述地球表面及其特征的曲面模型。模型中的特征点和特征线都是三维的，可以直观测量或查询任意特征点的平面坐标和高程，模型能够真实的反映地表特征和地表现象。注意其和传统的DEM不同，DEM只具有地表空间特征但不具有地表属性特征，其只能反映地形，不能反映该处的样貌、色彩等。
下面简单列举一下能够作为建立模型的基础数据：

分类	方法
DEM	DEM可以看作N×M个高程数据集Hij（i∈1，N,j∈1，M），MATLAB中是完全支持使用surf(DEM)进行绘制地形图，其转为地形图的原理可以参考我以前的文章，生成地形图之后，可以将有坐标系统的影像图或者其他纹理图进行浮动在地形图表面，实现建模。
地表高程点	高程点和DEM有异曲同工之处，但是相比于DEM这种二维数据，高程点可以看作是一维的。其可以表示为Hi（i∈1，N*M），而在MATLAB中也可以利用高程点进行绘制地形图，方法可以参考我以前的文章，其他和以上无异。
激光点云	激光点云比较特殊，其可以被用于精密场所的建模使用，在MATLAB中利用surf或者mesh类的函数显示，则会大大减小的其建模后的精度，因此在MATLAB中可以之间利用PCshow函数读取显示之后，将其所在地区的纹理图进行贴附，可以实现高精度建模。同样随着倾斜摄影测量的发展，其高精度的优势渐渐渗入到数字城市的建模中。
其他	NONE

其实上面所说的纹理图贴图类似于arcGIS中的按高程在表面浮动，其原理一样；
我们再看看matlab是如何进行纹理贴图的；首先P=surf（DEM），注意以下三个设置

接下来我们看看三个属性值分别表示的是什么：
（1）Facecolor，所属于Surface的面属性，其下属有四个值，分别是‘Flat’、‘interp’、‘none’、‘texturmap’，本次只对第四个值进行说明；其主要是为了变化CData中的数据，使其符合曲面，可以理解为拉伸


（2）CData，所属于Surface的颜色属性，其分为二维和三维数组两种形式；

注意在此说明一下，我们将纹理图保存为JPG、PNG或者其他影像图时，其表面的颜色时对应于[R,G,B]颜色体，现在将其赋值给CDdata，使Surface其顶点的颜色为纹理图的颜色，若未赋值，则CData为默认值；

（3）Linestyle，所属于Surface的边缘属性，本次就将其设置为‘none’，使其为空以至于其表面的线条隐藏。

二、代码段及其结果

1）读取显示DEM

clc;
clear all;
%读取显示DEM数据，剔除边缘异常数据
[data,R1]=geotiffread("gansu.tif");
figure;
datacop=data(8:432-8,7:603-7);
imagesc(datacop);
title('DEM显示图');

2）读取显示以及合成Landsat_5影像

landsat_band_1=adapthisteq(geotiffread("landsat_b1.tif").*0.5);
landsat_band_2=adapthisteq(geotiffread("landsat_b2.tif"));
landsat_band_3=adapthisteq(geotiffread("landsat_b3.tif"));
imag=cat(3,landsat_band_3,landsat_band_2,landsat_band_1);
figure;
imshow(imag);
imwrite(imag,'landsat.jpg');
title('landsat合成图');

3)读取显示山体阴影图

[data_shale,R2]=geotiffread("gansu_shale.tif");
datacop_shale=data_shale(8:432-8,7:603-7);
figure;
imagesc(datacop_shale);
colormap("gray");
imwrite(datacop_shale,'datacop_shale.jpg');
title('山体阴影显示图');

4)三维显示地形模型

figure;
P=surf(datacop);
colormap("gray");
map_data=imread("landsat.jpg");
P.CData=map_data;
P.FaceColor = "texturemap";
P.LineStyle = "none";
title('真实地形3D模型图');
view(120,70)

figure;
P=surf(datacop);
colormap("jet");
map_data=imread("datacop_shale.jpg");
P.CData=map_data;
P.FaceColor = "texturemap";
P.LineStyle = "none";
title('山体坡向3D模型图(pitch-angle=45°  direction-angle=225°)');
view(30,70)