DEM建立与应用
DEM数字高程模型
概述：DEM旳点模式表达
高程矩阵(规则矩形格网)，与栅格地图相同。 ●表达措施：将区域划提成网格，统计每个网格旳 高程； ●线模型到高程矩阵旳转换。 ◆优点：计算机处理以栅格为基础旳矩阵很以便， 使高程矩阵成为最常见旳DEM； ◆缺陷：在平坦地域出现大量数据冗余；若不变化 格网大小，就不能适应不同旳地形条件；在视线计 算中过分依赖格网轴线。
概述：建立DEM旳目旳
1）作为国家地理信息旳基础数据； 2）土木工程、景观建筑与矿山工程规划与设计； 3）为军事目旳而进行旳三维显示； 4）景观设计与城市规划； 5）流水线分析、可视性分析； 6）交通路线旳规划与大坝选址； 7）不同地表旳统计分析与比较； 8）生成坡度图、坡向图、剖面图、辅助地貌分析、估计侵蚀和径流等； 9）作为背景叠加多种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以 进行显示与分析； 10）与GIS联合进行空间分析； 11）虚拟现实(Virtual Reality)； 另外，从DEM还能派生下列主要产品：平面等高线图、立体等高线图、等 坡度图、晕渲图、通视图、纵横断面图、三维立体透视图、三维立体彩色图 等。
等高线插值法
三、DEM旳应用
概述应用： 1、三维景观 2、数码城市和虚拟现实 3、DEM在工程上旳应用 应用算法： 1、基于DEM旳信息提取 2、等高线旳绘制 3、基于DEM旳可视化分析
三维景观
数码城市和虚拟现实
City Model
Attribute RDB
DOM
DEM
DLG
数码深圳
3D 建筑
空间插值措施转换成点模式格式数据。
DEM旳生成
措施： 1、人工格网法 2、三角网法 3、立体像对法 4、曲面拟正当 5、等值线插值法
人工格网法
DTMDEMDSM、DOM和DLG介绍
一、DTM（Digital Terrain Model）数字地面模型是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。
数字地形模型（DTM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956）。
此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。
在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。
在遥感应用中可作为分类的辅助数据。
它还是的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等。
在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。
对 DTM的研究包括DTM的精度问题、地形分类、数据采集、DTM的粗差探测、质量控制、数据压缩、DTM应用以及不规则三角网DTM的建立与应用等。
二、DEM(Digital Elevation Matrix)数字高程矩阵。
GIS、地图学中的常用术语。
数字高程模型（Digital Elevation Model，缩写DEM）是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。
DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作DOM的基础数据。
DEM是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支。
一般认为,DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。
校园DEM的建立与应用研究
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第 １期 ２０ ０ ７年 ３月
矿 山 测 量
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校 园 Ｄ Ｍ 的 建 立 与 应 用 研 究 Ｅ
贾宝峰 ， 萍 ， 白 周建 国
（ 宁科技 大 学 ， 宁 鞍 山 １ ４ ４ ） 辽 辽 １０４ 摘 要 ： 中针 对起伏 变化较 大的校 区规 划 建设 场 地 ， 就虚 拟 校 园三 维 可视 化 场景 制作 中数 字 高 文 仅
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数据加密及数据预处理问题
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dem的概念及建立方法及领域
dem的概念及建立方法及领域
DEM（Digital Elevation Model）是数字高程模型的缩写，是一种用于描述地球表面高程信息的数学模型。
DEM可以通过测量、遥感技术和地形插值等方法获取地表高程数据，并将其以数字形式表示出来。
DEM的建立方法主要有以下几种：
1. 测量法：通过使用全站仪、GPS等测量设备直接测量地面高程，然后将测量数据进行处理和插值，生成DEM。
2. 遥感法：利用航空摄影、卫星遥感等技术获取地表高程数据，然后通过图像处理和数字化等方法生成DEM。
3. 插值法：通过已知高程点的数据，利用插值算法推算出其他位置的高程值，从而生成DEM。
DEM的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：
1. 地形分析：DEM可以用于地形分析，如地形剖面、坡度、坡向、流域分析等。
2. 地质勘探：DEM可以用于地质勘探，如地质构造分析、地质灾害评估等。
3. 水文模拟：DEM可以用于水文模拟，如洪水模拟、水资源评估等。
4. 土地利用规划：DEM可以用于土地利用规划，如土地适宜性评价、土地开发潜力分析等。
5. 三维可视化：DEM可以用于三维可视化，如地形模拟、虚拟现实
等。
总之，DEM是一种用于描述地球表面高程信息的数学模型，可以通过测量、遥感技术和地形插值等方法进行建立，广泛应用于地理信息系统、地质勘探、水文模拟、土地利用规划等领域。
第八章 DEM分析
4、DEM应用
1）作为国家地理信息的基础数据； 2）土木工程、景观建筑与矿山工程规划与设计； 3）为军事目的而进行的三维显示； 4）景观设计与城市规划； 5）流水线分析、可视性分析； 6）交通路线的规划与大坝选址； 7）不同地表的统计分析与比较； 8）生成坡度图、坡向图、剖面图、辅助地貌分析、估计侵蚀和径流等； 9）作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以 进行显示与分析； 10）与GIS联合进行空间分析； 11）虚拟现实(Virtual Reality)；
在计算出各地表单元的坡度后，可对不同的坡度设定不同的灰度 级，可得到坡度图。
2、坡向
坡向是地表单元的法向量在水平面上的投影与X轴之间的夹角，
在计算出每个地表单元的坡向后，可制作坡向图，通常把坡向分为东、 南、西、北、东北、西北、东南、西南8类，再加上平地，共9类，用 不同的色彩显示，即可得到坡向图。
2）三角网法
对有限个离散点，每三个邻近点 联结成三角形，每个三角形代表一个 局部平面，再根据每个平面方程，可 计算各格网点高程，生成DEM。
2、DEM 生成 3）曲面拟合法
根据有限个离散点的高程，采用多项式或样条函数求 得拟合公式，再逐个计算各点的高程，得到拟合的DEM。 可反映总的地势，但局部误差较大。
（三）基于DEM的可视化分析
1、剖面分析
1）意义：
常常可以以线代面，研究区域的地貌形态、轮廓形状、 地势变化、地质构造、斜坡特征、地表切割强度等。
如果在地形剖面上叠加其它地理变量，例如坡度、土 壤、植被、土地利用现状等，可以提供土地利用规划、工 程选线和选址等的决策依据。
数字高程模型发展与应用前景概述
2019年03月数字高程模型发展与应用前景概述罗杨（成都理工大学地球科学学院，四川成都610059）摘要：DEM 技术始于上世纪60年代的机助制图，随着科学技术特别是计算机技术的飞速发展，DEM 数据获取和数据处理已经取得突破性进展。
关键词：DEM ；数据获取；应用前景1DEM 技术发展概况数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM ）从20实际50年代提出，最早是始于土木领域的专家。
20世纪50年代，罗伯特在1957年首次提出了在摄影测量中运用数字化技术获取高速路建设的规划设计数据，并取得了明显效果。
在此期间，美国著名测量专家Miller 成功解决了将数字化运用到道路设计，并与LaFlamme 共同提出数字地面模型（DTM ）的概念。
DTM 的定义是：利用任一坐标系统中已知的离散坐标（X,Y,Z ）对连续地面的统计。
地面是由无数多的连续点组成，而实际统计不可能全部涵盖，因此将无线多个点转化为有限多个具有线性连续的点的方法来研究，是运用数学方法将DTM 数据组织和表达。
DEM 就是DTM 的具体运用。
DEM 不是简单的对地形的表达，其真正价值在于其能够提取各种地形地貌结构信息，在DEM 基础上进行地形信息提取的过程称为数字地形分析，如何运用DEM 有效提取不同的地形信息，如何通过构建DEM 、应用DEM 如：提取地形结构、河流网络等，将其应用于地质灾害、土地利用、景观格局等方面，成为越来越被关注的焦点。
2DEM 数据获取方式目前数字高程模型的获取主要有：现有等高线图的数字化、基于矢量数据转化的规则格网模型、航空摄影测量的立体像对、合成孔径雷达影像、激光扫面点云、以及地面本身其他数据源。
2.1现有等高线图作为目前大多数国家的主要数据源，几乎世界上所有国家都拥有地形图，这些地形图为地形建模提供了丰富而又廉价的数据源。
处理等高线图的主要方法是：手扶跟踪数字化器、半自动数字化器、扫描数字化器。
DEM建立与应用及基于DEM的ArcGIS水文分析
局部放大对比图
图31
平滑前与Smooth处理图层的叠加效果
图32
3.5河网分级
利用ArcToolbox\Spatial Analyst Tools\Hydrology\Stream Order工具箱，在[Input stream raster]选中streamnet，在[Input flow direction raster]中选中FlowDir_Fill文件，河网分级有两种方Strahler分级和Shreve分级。当使用Strahler时在[Output ployline features]输出地文件名为：StreamO_stre
基于DEM地表水文分析的主要内容是利用水文分析工具提取地表水流径流模型的水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网络（包括河流网络的分级等）以及对研究区的流域进行分割等。通过对这些基本水文因子的提取和分析，可再现水流的流动过程，最终完成水文分析过程。
在ArcGIS中水文分析有一个独立的工具箱就是ArcTool box下Spatial Analyst Tools中的Hydrology工具箱，基于DEM的水文分析的主要工具都在这个工具箱中。
3.1无洼地的DEM生成
3.1.1未填洼的水流方向的提取
利用ArcToolbox\Spatial Analysis Tools\ Hydrology \Flow Directiongon工具箱对tingrid进行处理得到未填洼的水流方向文件wFD_tingrid，若从DEM中作出来的流向分析的最大数值为128则不需要填洼，否则需要填挖。
3.3计算水流长度（流程）
利用ArcToolbox\Spatial Analysis Tools\ Hydrology \Flow Length工具箱对FlowDir_Fill进行处理，采用Downstream（顺流计算），权重值默认。得到顺流而下的水流长度的栅格文件FlowLen_Flow。
DEM的建立与应用
3）DEM建立的一般步骤与方法
● 构筑模型的一般内容和过程为： 采用合适的空间模型构造空间结构； 采用合适的属性域函数； 在空间结构中进行采样，构造空间域函数； 利用空间域函数进行分析
● DEM建立的一般方法： 内插法 DEM的内插法是对高程点的位置变换和加密处理，其数学基
础是二元函数逼近，即利用已知地形采样点集的三维空间数据坐 标，展铺一张连续的数学曲面，将任一待求点的平面坐标带入曲 面方程，可求的该点的高程数据。
不同的分块单元可用不同的内插函数，常用的内插数函数有 线性内插、双线性内插、多项式内插、样条函数、多层曲面叠加 法、最小二乘配置、有限元内插等。
2 规则格网DEM的建立
● 逐点内插法 所谓逐点内插，就是以内插点为中心，确定一个邻域范围，
用落在邻域范围内的采样点计算内插点的高程值。 逐点内插本质上是局部内插，但与局部分块内插有所不同，
缺点： 1）整体内插函数保凸性较差； 2）不容易得到稳定的数值解； 3）多项式系数物理意义不明显，这容易导致无意义的地形起伏现象； 4）解算速度慢且对计算机容量要求较高； 5）不能提供内插区域的局部地形特征。
优点：整个区域上函数的唯一性、能得到全局光滑连续的DEM、充分反映宏 观地形特征，编程简单等。 用途：常用来揭示整个区域内的地形宏观起伏态势。在DEM内插中，一般与 局部内插方法配合使用，例如在使用局部内插方法前，利用整体内插去掉不符 合总体趋势的宏观地物特征。另外也可用来进行地形采样数据中的粗差检测。
局部内插中的分块范围一经确定，在整个内插过程中其大小、形 状和位置是不变的，凡是落在该块中的内插点，都用该块中的内 插函数进行计算，而逐点内插法的邻域范围大小、形状、位置乃 至采样点个数随内插点的位置而变动，一套数据只用来进行一个 内插点的计算。
DEM建立与应用
DEM建立与应用一、目的DEM是对地形地貌的一种离散的数字表达，是对地面特性进行空间描述的一种数字方法、途径，它的应用可遍及整个地学领域。
通过对本次实习的学习，我们应：1、加深对DEM建立过程的原理、方法的认识；2、熟练掌握ARCVIEW中建立DEM、TIN的技术方法。
3、结合实际、掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备1、软件准备：Arcview及相关扩展模块2、数据准备：文件feapt-clip1.dbf，feapt-clip1.shp，feapt-clip1.shx，文件terlk-clip1.dbf，terlk-clip1.shp，terlk-clip1.shx，文件夹cal2和info。
三、实验内容1、DEM及TIN的建立(1) 由采样点数据建立表面1) 在视图目录表中添加并激活采样点层面feapt-clip1.shp。
2) 从【Surface】菜单中选择【Interpolate Grid】命令。
3) 在出现的Output Grid Specification对话框中设定输出主题的范围、栅格单元大小及栅格行、列数。
4) 接下来出现的Interpolate Surface对话框中，从Method列表中选择Spline （注意：在菜单中只有IDW和Spline两种内插方法可以选择）。
在Z Value Field 列表中选择Elev（高程）字段，单击OK。
5) 生成新的栅格主题Surface from Soilsamp.shp（如图1）。
图1. 由采样点生成的表面6) 将得到的结果层面与原始的DEM层面（Map Calculation1）相减，得到结果层面如图2所示：图2. Surface层面与原始DEM相减的结果及其统计值(2) 由点、线数据生成TIN转为GRID1) 添加并激活点层面feapt-clip1和线层面terlk-clip1。
2) 点击【Surface】菜单下的【Create TIN from features】；3) 在“Create New TIN”对话框中定义每个主题的数据使用方式；在“Create New TIN”对话框中，对某一个主题需要指定高程源（Height Source），以何种表面特征输入（Input as），以及选某一个值的字段来作为属性信息（可以为None）。
DTMDEMDSM、DOM和DLG介绍
一、DTM（Digital Terrain Model）数字地面模型是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。
数字地形模型（DTM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956）。
此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。
在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。
在遥感应用中可作为分类的辅助数据。
它还是的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等。
在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。
对 DTM的研究包括DTM的精度问题、地形分类、数据采集、DTM的粗差探测、质量控制、数据压缩、DTM应用以及不规则三角网DTM的建立与应用等。
二、DEM(Digital Elevation Matrix)数字高程矩阵。
GIS、地图学中的常用术语。
数字高程模型（Digital Elevation Model，缩写DEM）是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。
DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作DOM的基础数据。
DEM是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支。
一般认为,DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。
DEM 的建立与及应用实验报告
XX信息工程学院资源环境学院《GIS原理》实验报告实验名称DEM 的建立与应用《GIS原理》实验报告一、实验目的及要求1）巩固掌握格网 DEM 模型及 DEM 应用；2）熟悉 ArcGis 中栅格数据的拼接和裁剪；3）熟悉 ArcGis 中坡度、坡向等地型属性的提取操作；4）熟悉 ArcGis 中地形透视图的建立；5）了解 ArcGis 中等高线的提取、剖面图的创建等操作。
二、实验设备及软件平台ArcCatalog 10.2、cMap 10.2、Scene 10.2三、实验原理DEM高程数据中隐含的很多立体信息，通过不同的处理手法可以得到多种不同的信息。
四、实验内容与步骤1 DEM 数据下载及拼接1）DEM数据拼接（1）打开 ArcMap 中，将数据框更名为“任务 1”。
（2）将所有的数字高程模型文件加载到 ArcMap 中（共6 个文件）。
（3）镶嵌：用ArcToolbox 中Data Management Tools(数据管理工具)/Raster( 栅格)/Raster Dataset( 栅格数据集)/Mosaic(镶嵌)或 Mosaic To New Raster(镶嵌至新栅格)进行拼接。
2）栅格数据剪裁（1）加入四川省边界图层。
（2）使用 ArctoolsBox/Spatial Analyst Tools（空间分析工具）/Extraction(提取分析)/Extract By Mask（按掩膜提取）提取工具。
提取的结果文件命名为四川省 90米DEM。
2 地形属性的提取1)坡度提取（1）启动 ArcMap，添加数据框，并更名为“任务 2”，将四川省 90 米 DEM（任务 1 得到的结果栅格图层）加入。
（2）使用 ArcToolbox 中 SpatialAnalyst Tools （空间分析工具）/Surface（表面分析）工具集中 Slope （坡度）工具提取坡度。
2）坡向提取使用 ArcToolbox 中 Spatial Analyst Tools/Surface 工具集中 Aspect(坡向)具提取坡向。
地形测量与数字高程模型（DEM）的建立与分析
地形测量与数字高程模型（DEM）的建立与分析摘要：地形测量与数字高程模型（DEM）的建立与分析是地理信息系统（GIS）和测绘领域中的重要研究方向。
DEM是通过测量、遥感或其他技术手段获取的地表高程数据的数值表示。
它在土地规划、水资源管理、环境监测等领域具有广泛的应用。
关键词：地形测量；数字高程模型建立；测绘分析一、引言在过去的几十年里，地形测量技术得到了长足的发展。
从最早的传统测量方法到现代的卫星遥感和激光扫描技术，我们能够获取高精度和大范围的地表高程数据。
同时，DEM的建立过程也得到了改进和优化，包括数据采集、预处理、插值和精度评估等步骤。
这些进展使得DEM成为地理信息系统中不可或缺的组成部分。
DEM在地理信息系统中的应用也得到了广泛关注。
通过DEM，我们可以进行地形分析、坡度和坡向计算、流域提取、地形阴影模拟等操作，为土地规划、水文模拟和环境评估提供重要的支持。
DEM还可以用于地形变化监测、地质灾害评估和土地利用规划等方面，为决策者提供可靠的地理空间数据。
二、地形测量的基本原理和方法地形测量是指对地球表面的高程、形状和特征进行测量和描述的过程。
它是地理信息系统（GIS）和地形分析的基础，为地形建模、地貌分析和土地利用规划等提供了重要数据支持。
大地测量学是地形测量的基础。
通过使用全球定位系统（GPS）等测量设备，可以实时获取地球上各个点的经纬度和高程信息。
这些数据可以用于构建地形模型，并提供准确的位置参考框架。
遥感技术通过使用航空摄影和卫星图像等远距离的观测手段获取地表的信息。
通过对航空照片或卫星图像进行解译和测量，可以获取地表特征的高程数据。
这种方法可以快速获取大范围的地形数据，尤其适用于复杂地形区域。
激光雷达测量是一种高精度的地形测量方法。
利用激光器向地面发射激光束，并通过接收反射回来的激光束来测量地表的高程和形状。
激光雷达能够提供高密度、高精度的地形数据，广泛应用于数字高程模型（DEM）建设和地貌分析。
DEM原理与应用
(2) 绘制:
可在格网DEM或三角网DEM上绘 制剖面图。
已知两点的坐标A(x1，y1)， B(x2，y2)，则可求出两点连线 与格网或三角网的交点，并内 插交点上的高程，以及各交点 之间的距离。然后按选定的垂 直比例尺和水平比例尺，按距 离和高程绘出剖面图。
GIS
3.1 地形因子计算
(1) 坡度与坡向
坡度定义为地表单元的法向与Z轴的夹 角，即切平面与水平面的夹角。 坡向定义为地表单元的法向量在水平面 上的投影与X轴之间的夹角。 通常使用3×3窗口，窗口在DEM高程 矩阵中连续移动后，完成整幅图的计算。
e5 e1 e8 e2 e e4 e6 e3 e7
13
GIS (2) 表面积
14
数 字 高 计算三角形的表面积使用海伦公式 ： 程 模 型 的 原 (3) 投影面积 理 投影面积是指地表区域正射投影在水平面上的面积。可以直接采用海 与 伦公式求解，而更简单的方法是根据梯形法则。如果一个多边形由顺 N个点(Xi,Yi)(i＝1，2，3，…，N)组成，且第N个点与第1个 应 序排列的 点相同，则投影面积的计算公式为： 用
剖面图不一定必须沿直线绘 制，也可沿一条曲线绘制。
GIS
18
数 字 高 程 模 型 的 原 理 与 应 用
杆塔1212－1213剖面图
GIS 3.3 通视分析
19
数 字 高 程 模 型 的 原 理 与 应 用
通视分析是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。
方法： a、以O为观察点，对格网DEM或三角网DEM上的每个点判断通视与 否，通视赋值为1，不通视赋值为0，则可形成属性值为0和1的格网或 三角网，然后以0.5为值追踪等值线，即得到以O为观察点的通视图。 b、在观察点O以一定的方位角间隔算出0～360°的所有方位线上的 通视情况。对于每条方位线，通视的地方绘线，不通视的地方断开， 或相反。这样可得出射线状的通视图。
第2章--DEM数据组织与管理
镶嵌数据模型
规则格网数据模型的两个理解
适用于什么地形？
格网栅格的观点：格网单元的数值即其中所有点的值，对 应实地单元区域内高程为均一高程。 点栅格观点：格网单元的数值是格网中心点的数值，其它 任意点高程通过内插方式确定
镶嵌数据模型
不规则镶嵌数据模型
概念：是指用来进行镶嵌的小面块具有不规则的形状和边界， 如图。
不规则三角网DEM的优点是： • 能充分利用地貌的特征点和特征线，较好地表示
复杂地形； • 可根据不同的地形，选取合适的采样点数； • 进行地形分析和绘制立体图也很方便。
其缺点是：由于数据结构复杂，因而不便于规 范化管理，难以与矢量和栅格数据进行联合分析。
规则格网DEM和TIN的对比
规则格网DEM
拓扑关系
5
TIN 文件组成
4 3
C
B
D
6
A
E
2
坐标表
节点 1 2 3 4 5 6
坐标
X1，Y1，Z1 X2，Y2，Z2 X3，Y3，Z3 X4，Y4，,Z4 X5，Y5，Z5 X6，Y6，Z6
1 三角形/节点关系表
三角形
拓扑关系隐含
A
B
C
D
E
TIN 模型基本链表结构
节点 1，5，6 4，5，6 3，4，6 2，3，6 1，2，6
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第2章 DEM数据组织与管理
主要内容
概述 DEM数据模型 DEM数据结构 DEM数据库管理
2.0 概述
空间对象建立过程
DEM建立的一般过程
• 数字高程模型是地形曲面的数字化表达，也就是说，DEM是 在计算机存储介质上科学、真实地描述、表达和模拟地形曲 面实体，因此它的建立实际上是一种地形数据的建模过程。
DEM模型建立及在测绘中应用论文
浅谈DEM模型的建立及在测绘中的应用【摘要】本文介绍数字高程模型的建立及在测绘中的应用【关键词】数字地面模型（dtm）；数字高程模型（dem）；不规则三角网（tin）【中图分类号】tu115【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0353-02一、概述数字地面模型dtm（digital terrain model），最初是美国麻省理工学院miller教授为了高速公路的自动设计于1956年提出来的。
此后，它被用于各种线路（铁路、公路、输电线路等）的设计及各种工程的面积、体积、坡度的计算，任意两点间可视性判断及绘制任意断面图。
在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图与地形图的修测等。
它也是地理信息系统的基础数据。
数字地面模型dtm是地形表面形态等多种信息的一个数字表示。
严格地说，dtm是定义在某一区域d上的m维向量有限序列：﹛vi,i=1,2,…,n﹜，其向量vi=(vi1,vi2,…,vin)的分量为地形（（xi,yi,zi）,(xi,yi)∈d）、资源、环境、土地利用、人口分布等多种信息的定量或定性描述。
dtm是一个地理信息数据库的基本内核，若只考虑dtm的地形分量，我们通常称其为数字高程模型dem（digital elevainmodel），其定义如下：数字高程模型dem是表示区域d上地形的三维向量有限序列：﹛vi,= xi,yi,zi﹜，i=1,2,…,n),其中(xi,yi)∈d是平面坐标，zi是（xi,yi)对应的高程。
在实际测绘应用中，许多人习惯将dem 称为dtm，实际上它们是不完全相同的。
dem有多种表示形式，主要包括规则矩形网格与不规则三角网。
二、数字高程模型的数据获取为了建立dem，必须测量一些点的三维坐标，这就是dem数据采集或dem数据获取。
被量测的这些点称为数据点或坐标点。
dem数据点的采集方法主要有以下几种：1、地面测量这是测绘中最常用的dem点采集方法，利用自动记录的全站仪在野外实测三维坐标点，这种仪器一般都有微处理器，它可以自动记录与显示有关数据，还能进行多种测站上的计算工作。
使用测绘技术制作数字高程模型的步骤
使用测绘技术制作数字高程模型的步骤地形是自然地理中的重要元素之一，了解地形形态对于各种工程项目的实施至关重要。
而数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是较为常见的地形表达方式，以数字化数据的形式精确描述地表高程的变化。
本文将介绍使用测绘技术制作数字高程模型的步骤。
第一步：选择合适的测量方法和工具制作数字高程模型之前，需要根据实际情况选择合适的测量方法和工具。
常用的测量方法包括全站仪测量、GPS测量、航空摄影测量等，每种方法都有其优点和局限性。
选择最适合的测量方法和工具可以保证数据的准确性和可靠性。
第二步：确定测量范围和密度在选择测量方法和工具的基础上，需要确定测量的范围和密度。
测量范围可以根据具体需要进行确定，可以是一个小区域或者整个城市范围。
测量密度则是指测量点的分布情况，密度越高，所得到的数据越精确。
根据具体的项目需求和可行性，确定合适的测量范围和密度。
第三步：进行实地测量和数据采集在确定了测量范围和密度之后，可以进行实地测量和数据采集工作。
根据选择的测量方法和工具，进行相应的操作。
例如，在进行全站仪测量时，需要设置测量仪器并在测量点上测量高程值。
在进行GPS测量时，需要设置接收器并接收卫星信号来获取高程数据。
在进行航空摄影测量时，需要使用航空摄影设备在空中拍摄影像。
第四步：数据处理和校正在完成实地测量和数据采集后，需要对所得到的原始数据进行处理和校正，以消除误差并提高数据的准确性。
数据处理的方法包括数据配准、数据滤波、数据平差等。
数据配准是将不同测量方法和工具获得的数据进行统一的坐标系统转换。
数据滤波是对粗糙测量数据进行平滑处理，以去除随机误差。
数据平差是通过数学方法将各个测量点的高程值进行修正，以提高整体数据的一致性。
第五步：建立数字高程模型当数据处理和校正完成后，可以根据所得到的测量数据建立数字高程模型。
数字高程模型主要通过进行插值计算来推算出未测量点的高程值，并将高程值以像素的形式呈现在模型中。
DEM的建立与应用
空间分析作业——DEM的建立与应用一、实验目标：练习在ArcGIS9.3的操作环境下，如何由实验数据生成TIN和GRID数据，并在此基础上提取地形指标，如等高线、坡度、坡向图等。
二、实验数据：实验数据为矢量数据，包括等高线数据contour.shp和点数据point.shp（来自《GIS与空间分析——原理与方法》随书附带光盘中）。
三、实验步骤：1、TIN与GRID的建立（1）采用点插值生成表面（克里金插值法），包括以下4步：①通过ArcCatalog向ArcMap加载point.shp数据。
②从Spatial Analyst工具条中选择Interpolate To Raster，选择Kriging内插方法或者其他两种内插方法；另外也可在3DAnalyst工具条中选择Interpolate To Raster。
③在出现的对话框中，选择高程字段，输出像元大小，输出文件的路径和名称（Outputraster）。
在Z Value Field列表中选择Elev（高程）字段。
④单击OK，生成新的栅格主题pointsurface.shp。
（2）生成TIN类型的数据，包括以下步：①通过ArcCatalog向ArcMap添加等高线数据contour.shp。
②调出3DAnalyst工具条，单击3DAnalyst，选择Creat/ModifyTIN，再选择Creat TIN From Features。
③如图，选定被用于生成TIN的数据，设定输出图层（Output TIN）的路径和名称，选定高程字段。
④选择OK，生成TIN数据。
如图，选择不同的图层，可由不同的图层数据生成TIN数据。
（3）TIN数据和其他数据类型间的转换，包括以下4步：①调出3DAnalyst工具条，选择3DAnalyst，再选择Convert，选择TIN To Raster。
②如图，在出现的对话框中，选择输入数据（Input TIN），设定输出数据（Output Raster）的名称和路径，设置其他参数。
8、DEM的建立及应用
二、 DEM内插方法
移动曲面内插方法 多面函数内插法 有限元内插方法 数字高程模型的精度及存储管理
• 数字高程模型的建立过程
不规则分布点
规则分布
等高线分布
4
3
2
11
(0,1)
(1,1)
y
4 z
3 (0,1)
2 (1,1)
5
0
1 x
• ＤＥＭ内插方法分类
规则分布内插
数据分 布
不规则分布内插 等高线数据内插
1．地面测量：利用测量仪器在野外实测
野外测量：全站仪、GPS、移动测绘系统 特 点：精度高、效率较低 适合范围：小范围数据采集
• 数据获取方法
2．现有地图数字化 ：用数字化仪对已有地图上的信
息，进行数字化的方法。手扶跟踪数字化仪;扫描数
字化仪。
数字化设备：数字化仪、扫描仪
特
点：范围大，速度慢
使 用 范 围：大面积数据采集
能较好地顾及地貌特征点、线，表示复杂地形表面 比矩形格网精确。缺点是数据量较大，数据结构较 复杂，使用与管理也较复杂。
• 数据获取
为了建立DEM，必需量测一些点的三维坐标， 被量测三维坐标的这些点称为数据点。
数据采集是DEM的关键问题，数据的采集密 度和采样点的选择决定DEM的精度。
• 数据获取方法
Z3 4
Z4
S
4
单像修测
•进行单幅影像空间后方交会，确定影像的方位元素 量测像点坐标（x，y）， 取一高程近似值Z。将(x，y)与Z。代入共线方程， 计算出地面平面坐标近似值（X１，Y１） 由（X１，Y１）及DEM内插出高程Z１
单像修测示意图
外方位元素
（x,y)
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实习七、DEM建立与应用
一、目的
DEM是对地形地貌的一种离散的数字表达，是对地面特性进行空间描述的一种数字方法、途径，它的应用可遍及整个地学领域。
通过对本次实习的学习，我们应：
1、加深对DEM建立过程的原理、方法的认识；
2、熟练掌握ARCMAP中建立DEM、TIN的技术方法。
3、结合实际、掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备
1、软件准备：ArcMap
2、数据准备：文件feapt-clip1.dbf，feapt-clip1.shp，feapt-clip1.shx，文件terlk-clip1.dbf，terlk-clip1.shp，
terlk-clip1.shx，文件夹cal2和info。
三、实验内容
1、DEM及TIN的建立
(1) 由采样点数据建立表面
1)在视图目录表中添加并激活采样点层面feapt-clip1.shp。
2)从【Spatial Analyst】菜单中选择【Interpolate to Raster/Spline…】命令。
3)在Z Value Field列表中选择Elev（高程）字段，单击OK。
4)生成新的栅格主题Spline of feapt-clip1。
(2) 由点、线数据生成TIN转为GRID
1)添加并激活点层面feapt-clip1。
2)点击【Spatial Analyst】菜单下的【Create /Modify TIN /Caeate Tin from features…】；
3)在“Create New TIN”对话框中定义每个主题的数据使用方式；
4)确定生成文件的名称及其路径，生成新的层面tin-point。
（见图4）
5)点击【3D Analyst】菜单下的【Convert/TIN To Raster…】，确定生成文件的名称及其路径，生成
新的Grid层面。
DEM的应用
1)地形指标的提取
坡度
具体的方法步骤如下:
1.添加Dem数据并激活它。
D:\arcgis\ArcTutor\Spatial\elevation)
2.从【Surface Analysis】菜单中
选择【Slope】命令。
3.生成新的坡度主题slope of
elevation。
4.双击左边的图例，在弹出的
Legend Editor对话框中可重新
调整坡度分级
坡向
具体的方法步骤如下:
●在视图目录表中添加dem并
激活它。
D:\arcgis\ArcTutor\Spatial\elevation)
●从【Surface Analysis】菜单中
选择【Aspect】命令。
●显示并激活生成的坡向主题
Aspect of Elevation。
平面曲率(坡向的坡度)
1)激活坡向数据。
2)从【Surface Analysis】菜
单中选择【Slope】命令。
3)生成平面曲率层面
Slope of Aspect。
剖面曲率
具体的方法步骤如下:
1)激活坡度数据。
2)从【Surface Analysis】菜
单中选择【Slope】命令。
3)显示并激活生成的剖面
曲率层面Slope of
Slope。
提取等高线
具体的方法步骤如下:
1)在视图目录表中添加
elevation并激活它。
D:\arcgis\ArcTutor\Spatial\elevation)
2)从【Surface Analysis】菜
单中选择【Contours】命
令。
3)在出现的Contours
Parameters对话框中输
入等高距Contour
interval和基础等高线的
值Base Contours。
4)生成等高线主题。
5)地形表面的阴影图
具体的方法步骤如下:
1)在视图目录表中添加
dem并激活它。
D:\arcgis\ArcTutor\Spatial\elevation)
2)从【Surface Alalysis】菜
单中选择【Hillshade】命
令。
3)在Hillshade对话框中，
输入计算Hillshade的参
数值。
4)生成地表阴影主题
Hillshade of elevation。
6、可视性分析
1)通视性分析
在ArcMap中，进行通视性分析可按如下步骤：
例如：分析某区域内S与P两点间的通视情况。
I、添加Dem或TIN主题作为通视性分析的地形表面并激活它。
II、从工具栏选择Line of sight工具。
III、在出现的Line of Sight对话框
中输入观察者Observer与目
标物Target距地面的距离，
单击OK。
IV、按住鼠标左
键，屏幕上将
会出现十字光
标，将光标从
观察点S移向
目标点P，然后
释放光标。
在
观察点到目标
点之间将会出
现一条视线，
其中可视的部
分为绿色，不
可视的部分为
红色。
并且，
在ArcMap窗
口底部的状态
栏显示了从观
察点到目标点
是否可视。
2）可视区分析
具体操作如下：
1.在视图目录表中添加Dem作为可
视区分析的地形表面。
2.创建或添加一个点主题point.shp
包含观测点。
3.从【Surface Analysis】菜单中选择
【Viewshed】命令。
4.生成可视区栅格主题Viewshed of
Slight。
要求：
将全部操作过程制作生成A VI。