DEM数据格式_V0.2

DEM数据格式
编制：赵丽欣
版本号： V0.2
日期： 2013-6-15
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文件修改记录
目录
1 综述 (1)
2 DEM的常用交换格式 (1)
3 ArcGis (4)
3.1 Grid格式 (4)
3.2 Bil格式.................................................................. 错误！未定义书签。

3.3 ASCII格式 (6)
3.4 Arcgis操作DEM (9)
3.4.1 分割............................................................ 错误！未定义书签。

3.4.2 合并............................................................ 错误！未定义书签。

1 综述
dem的全称是数字高程模型。

这是一种地理信息产品的总名称。

而表现这种产品所使用的文件格式有很多种。

很多地理信息软件都定义有自己的格式。

有文件夹得也有单文件的。

不同软件的定义是不一样的。

大部分格式都描述了坐标信息，格网信息和高程信息，但不同的软件可能还附加了其他的信息等如属性等等。

2 DEM的常用交换格式
Virtuozo-DEM：适普公司DEM数据格式。

CNSDTF-DEM：中华人民共和国国家标准地球空间数据格式
UCGS-DEM：美国地址测绘DEM数据类型。

2.1 UCGS-DEM
UCGS-DEM，即美国地质测绘DEM类型，USGS DEM 采用美国NAD 27的UTM 坐标系统。

只有一个*.dem文件，坐标信息一同写在*.dem文件中。

UCGS-DEM格式主要分为TypeA、TypeB，TypeC3个部分。

TypeA为文件头，包含了定义DEM 共有特征的有关信息，如DEM 名称、区域边界、测量单位、高度极值、投影参数等每一个DEM 文件中只有一个Type A记录。

TypeB为数据体，包含了地形的高程数据和其头信息。

一个DEM 文件有多少数据列就有多少Type B记录。

TypeC为对DEM精度的说明，默认为无精度说明，因此TypeC为空。

TypeA、TypeB域值信息见下表：
注：ArcGIS中不能直接打开这个格式数据，但可以将UCGS-DEM转换为ArcGIS的grd后再打开。

2.2 Virtuozo
VirtuoZo-DEM数据以纯文本（ASCII）方式存储。

整个数据文件包含两个部分：文件头和数据体。

其中主要属性信息放在文件头内。

数据部分存储矩形格网的值，代表该格网的高程，格网数据的存储才去从南道北、从西到东的顺序存储，内容均匀排列、严格对齐。

文件头的域值信息见下表：
2.3 CNSDTF
NSDTF-DEM是一种国家标准空间数据的交换格式，后缀一般是.dem，使用记事本打开会发现它是明码。

如：
头文件信息：
下面就是具体的栅格数据值：
头文件每行数据对应的含义为：
DataMark--------中国地球空间数据交换格式-格网数据交换格式(CNSDTF-RAS或CNSDTF-DEM)的标志。

基本部分，不可缺省。

Version--------该空间数据交换格式的版本号,如1.0。

基本部分，不可缺省。

Unit--------坐标单位,K表示公里,M表示米,D表示以度为单位的经纬度,S表示以度分秒表示的经纬度(此时坐标格式为DDDMMSS.SSSS, DDD为度, MM为分, SS.SSSS为秒)。

基本部分，不可缺省。

Alpha--------方向角。

基本部分，不可缺省。

Compress--------压缩方法。

0表示不压缩,1表示游程编码。

基本部分，不可缺省。

Xo--------左上角原点X坐标。

基本部分，不可缺省。

Yo--------左上角原点Y坐标。

基本部分，不可缺省。

DY--------Y方向的间距。

基本部分，不可缺省。

Col--------列数。

基本部分，不可缺省。

HZoom--------高程放大倍率。

基本部分，不可缺省。

设置高程的放大倍率,使高程数据可以整数存贮,如高程精度精确到厘米,高程的放大倍率为100。

如果不是DEM则HZoom为1。

3 ArcGis中的DEM
Arcgis中常用的DEM有grid（文件夹）、bil格式。

3.1 Grid（文件夹）格式
Grid格式即格网格式，它是是Esri 栅格数据的原生存储格式。

通常包含以下两种类型的格网：整型和浮点型。

整型格网多用于表示离散数据，浮点型格网
则多用于表示连续数据。

格网以独立的目录形式存储，并带有包含特定格网信息的关联表和文件。

整型格网目录文件是以如下图所示：
格网文件夹内各文件释义：
BND 表，其存储格网的边界，边界是包含格网像元的矩形；其存储在地图坐标中。

所有格网BND 都以双精度存储。

BND 表中的最小坐标为格网中左下像元的左下角的坐标。

最大坐标为格网中右上像元的右上角的坐标。

HDR 文件，HDR 是二进制文件。

存储在文件中的信息包括像元大小、格网的类型（整型或浮点型）、压缩技术、分块系数和分块信息。

STA 表，STA 表是包含格网统计数据的INFO 表。

格网的最小值、最大值、平均值和标准差以STA 表中浮点值的形式存储。

注：因为NoData 表示未知值，所以NoData 不能用于计算STA 表中的统计数据。

VAT 表，VAT 是存储与格网区域关联的属性的INFO 表。

只有整型格网才具有与其关联的VAT。

分块文件，w001001.adf (q0x1y1) 和w001001x.adf (q0x1y1x) 文件可存储格网中第一个或基础分块的数据和索引。

分块大小的上限很大，并且多数格网都使用单个分块进行存储。

如果使用其他分块，它们会根据其与第一个分块的空间关系自动编号。

LOG 文件，LOG 文件是包含有关创建和更改格网的信息的ASCII 文件。

*.prj文件，表示DEM数据的投影信息。

投影文件示例见下表：
格网的名称有如下限制：
存储时不得使用空格。

不得以数字开头。

不得长于13 个字符（多波段格网最多可为9 个字符）。

3.2 ASCII格式
ESRI ASCII 格式可用于与其他基于像元或栅格的系统之间传输信息。

如果现有栅格是ESRI ASCII 格式栅格的输出，则文件将以定义栅格属性（例如，像元大小、行数、列数以及栅格原点的坐标）的文件头信息开头。

文件头信息后跟以空格分隔的行主序指定的像元值信息，每一行都由一个回车符分隔。

要将ASCII 文件转换为栅格，数据必须具有相同的格式。

文件头中的参数必须与数据值的结构完全匹配。

ESRI ASCII 栅格的基本结构包括文件开头部分的文件头信息以及后面的像元值数据。

数据阵列为按从左到右、自上而下(从西到东、从北到南)顺序排列的格网点数据，数据间用空格分隔(空格数不限)，无数据格网填9999。

ASCII格式数据示例
头文件各行信息描述：
ncols 319----------------数据列数
nrows 198----------------数据行数
xllcorner 131985----------------数据左上角的X值
yllcorner 19020----------------数据左上角的Y值
cellsize 5----------------数据分辨率（栅格单元的宽高）
NODATA_value -99999----------------无值数据标志
备注：ArcGIS导出的ASCII文件在Arcmap中不能加载。

带有投影的数据导出为ASCII格式后丢失投影信息。

3.3 Float格式
使用ArcGIS的Toolbox工具可以将其他格式转换为Arcgis的Float格式。

Float有两个文件，*.flt 和*.hdr。

其中，*.flt中存储数据，不是明码文件，*.hdr 中存储头文件信息，是明码文件。

*.hdr文件格式见下图：
带有投影的DEM数据转出为Float后丢失投影信息。

3.4 bil格式
实际的.bil 文件是二进制文件，必须具有关联的ASCII 文件头才能被ArcGIS 正确解释，ArcGIS9中可以读取bil格式数据，但不可输出bil格式，
ArcGIS10中可读取可输出bil格式。

Bil格式的DEM数据一般有两个文件构成，即*.hdr和*.bil。

Bil格式明码数据示例见下图：
Bil格式头文件数据格式示例见下图：
Bil格式头文件数据格式说明：
其他相关：
波段按行交叉格式(BIL)、波段按像元交叉格式(BIP) 以及波段顺序格式(BSQ) 是三种用来为多波段影像组织影像数据的常见方法。

BIL、BIP 和BSQ 本身并不是影像格式，而是用来将影像的实际像素值存储在文件中的方案。

这些文件支持单波段影像和多波段影像的显示，并且可以处理黑白、灰度、伪彩色、真彩色以及多光谱影像数据。

BIL、BIP 和BSQ 文件是二进制文件，并且必须具有关联的ASCII 文件头才能被ArcGIS 正确解释。

该头文件包含有关影像的辅助数据，例如，影像的行数和列数，如果存在色彩映射表，则还包含纬度和经度。

注：bil格式是比较常见的格式之一。

4 IS中的DEM格式
4.1 demJB
军标格式的DEM数据，存储格式为*.dem。

不是明码文件。

4.2 grdGB和demGB
存储格式分别为*.grd和*.dem，这两个文件格式非常类似，文件内容示意如下两图所示：
注：
IS的*.grd和*.dem的文件头非常相似，数据体完全相同。

虽然*.grd和*.dem的头文件中都有标CNSDTF-DEM信息，但其文件头信息和CNSDTF不完全相同，CNSDTF的头文件信息可以参考2.3节。

*.grd和*.dem和北南东西起始记录方向不详，需要再验证。

5 其他DEM格式
5.1 BT
BT (Binary Terrain)是一种由开发制作的简单地形数据格式，易储存单个文件的带有投影和位置地形数据。

从GlobeMapper中导出的BT格式的DEM数据共有两个文件，*.bt和*.prj，其中*.bt中存储数据，不是明码文件；*.prj中存储投影信息，是明码文件。

*.prj文件示意如下：
5.2 DTED
美国国防部测绘局（the Defense Mapping Agency，DMA）的数字地形高程数据库采用DTED（Digital Terrain Elevation Data）格式。

DTED是美国军方的数字地图高程数据存储规范。

它以经度1度和纬度1度所覆盖的区域做为一个文件单位，采用网格地形模型存储数字地图高程数据。

地形点由经纬网格定位，有相关文献上表名其采用两种间隔标准，分别定义为赤道上1秒经度和3秒经度的大圆弧长，（约为30米和100米），分别称为DTEDLevelI和DTEDLevelII
因为DMA DTED格式最初的设计是为了便于人容量磁带的分发，因此它现在还保留着内嵌的文件头和文件尾。

数据的排列从西向东，从南向北GlobeMapper中导出DTED数据时，共有四个间隔标准，分别是：
DTED0，30 arc second（1km）Spacing；
DTED1，3 arc second（100m）Spacing；
DTED2，1 arc second（30m）Spacing；
DTED/HRTE3，0.4 arc second （12m）Spacing。

GlobeMapper中导出的DTED数据文件示意图如下：
其中，DTED是导出时指定的文件名，__E51_N36是DTED格式数据的存储规范，E51表示东经51度到52度之间，N36表示北纬36度到37度之间。

一份源数据，涵盖多少个经纬度的跨度，就会被拆分为多少个文件。

5.3 ERMapper
ER Mapper是由澳大利亚EARTH RESOURCE MAPPING公司（以下简称ERM）开发的。

ERMapper格式的DEM数据在有的软件中也称为ERS Grid。

GolbeMapper中导出的ERMapper数据示意如下：
其中：
Ermapper中存储数据（Ermapper为导出时指定的文件名称，不清楚为什么没有扩展名。

）
*.ERS中存储数据的版本、时间、空间参考、格网信息等，*.ERS的文件示意图如下：
*.hdr文件中存储DEM数据的头文件信息，文件内容示意如下：
*.prj文件中存储空间参考信息，文件内容示意如下
*.stx中存储DEM数据的高程信息，一共四个数字，空格隔开，第一个数字为对应DEM数据文件的高程最小值，第二个数字为DEM数据文
件的高程最大值，第三个为高程均值，第四个为“标准离差”。

文件内
容示意如下图：
5.4 GeosoftGrid
Geosoft Grid是一种二进制的网格格式，此格式同时使用Geosoft's Oasis Montaj操作。

每一个高程数据只有一个文件，即*.grd，不是明码文件。

5.5 GlobeMapper
GlobeMapper的数字高程存储格式，存储在一个文件*.gmg中，不是明码文件，但投影信息和头文件信息部分是明码：文件内容示意如下图所示：
5.6 GravsoftGrid
Gravsoft Grid Files是Gravsoft的套件工具，用于储存高程网格数据，每一个高程数据只有一个文件，即*.gri。

*.gri是明码文件，其文件内容示意如下图所示：
*.gri文件的第一行为文件头，共有六个数值，数值中间用空格分开，个数值意义表示为：
第一个数值如：表示DEM数据文件的横坐标最小值，
第二个数值如：表示DEM数据文件的横坐标最大值，
第三个数值如：表示DEM数据文件的纵坐标最小值，
第四个数值如：表示DEM数据文件的纵坐标最大值。

第五个数值如：是格网单元的横向大小。

第六个数值如：是格网单元的纵向大小。

*.gri文件的第三行开始为数据体，数据体中有空格，估计是空值数据，类似ArcGIS的nodata。

数据记录的北南东西起始方向不详细，没有查到资料，有待小块数据分析。

5.7 SuferGrid
Surfer Grid用于储存高程网格数据，数据存储在*.grd文件中，*.grd文件内
容示意如下：
*.grd文件示意：
第1行，标识信息，
第2行，表示DEM数据文件中全部的列数和行数，
第3行，DEM数据文件纵向坐标的最小值和最大值，
第4行，DEM数据文件横向坐标的最小值和最大值，
第5行，DEM数据文件中高程值的最小值和最大值，
第6行开始为DEM数据文件中第一行的高程值罗列，每行10个高程值。

如上图示文件中第一行，共135个高程值。

开始记录下一行格网高程值之前，空一行以示间隔，如上图示文件中的第20行。

注：格网信息记录的北南东西起始方向不祥，需要再验证。