DEM数据获取方法
测绘技术中的DEM数据处理方法和技巧
测绘技术中的DEM数据处理方法和技巧随着科技的发展，遥感技术在测绘领域中扮演着至关重要的角色。
其中，通过数字地形模型（DEM）数据进行地理信息系统（GIS）分析成为了测绘专家们的常用方法。
DEM数据可以提供高程和地形信息，进而为地质勘探、水资源管理、土地利用规划等领域提供支持。
然而，在处理DEM数据时，我们需要注意一些方法和技巧，以确保数据的准确性和可信度。
首先，数据获取是进行DEM数据处理的第一步。
目前，DEM数据的获取主要有两种方法：高空航拍与地面测量。
高空航拍通常利用卫星或航空器获取，获取到的数据一般分为分辨率较高的全球DEM和分辨率较低但更详细的局部DEM。
地面测量则需要使用专业的测绘仪器，如全站仪或GPS设备，在地面上进行精确测量。
在数据获取时，我们需要注意选择合适的方法，以获取高质量的DEM数据。
接下来是数据处理的步骤。
首先，我们需要对采集到的数据进行预处理。
这一步骤包括数据的去噪和纠正等工作。
由于采集的DEM数据可能存在噪声和误差，我们需要使用滤波算法进行去噪处理，以剔除异常值和噪声干扰。
同时，我们还需要进行数据的纠正，比如校正大气效应和几何变形等，以提高数据的质量和准确性。
在数据预处理完成后，接着是数据分析和建模。
在DEM数据处理中，常见的分析工具有可视化分析、坡度分析、等高线提取等。
可视化分析可以将DEM数据转化为可视化的三维地形模型，以便更好地观察地形特征和变化趋势；坡度分析可计算地表的坡度情况，为土地利用规划和自然灾害预测提供数据支持；等高线提取则可以将DEM数据转化为等高线图，以呈现地形高程变化的分布情况。
通过这些分析工具，我们可以更好地理解和利用DEM数据。
此外，在DEM数据处理中，还有一些常用的技巧和方法。
例如，局部放大和缩小是一种常用的方法，可以用来更详细地观察特定区域的地形特征和变化。
同时，数据插值方法也是必不可少的技巧之一。
由于DEM数据的采样间隔可能不均匀，我们需要使用插值方法来填补数据空缺，以得到连续和平滑的DEM数据。
DEM数据获取方法
DEM数据获取方法Digital Elevation Model（DEM）是用于描述地球表面高程的数字模型。
它是地理信息系统（GIS）和遥感技术中常用的数据类型之一、DEM数据通常由遥感影像获取，主要有以下三种方法。
1.激光雷达（LiDAR）激光雷达是一种主动遥感技术，通过发射激光脉冲并测量其返回时间以计算地表高程。
激光雷达设备可安装在航空飞机、直升机或地面车辆上。
它能够快速、高效地获取大面积的DEM数据。
使用激光雷达获取DEM数据的过程包括以下几个步骤：a)激光雷达设备通过发射激光脉冲测量地表的反射时间，以计算出地表的高程值。
b)激光雷达采集的原始数据经过处理和校正，生成原始的点云数据集。
c)点云数据经过滤波和分类处理，提取地面点和非地面点。
d)利用地面点生成DEM数据，通过插值算法填充缺失的点，生成完整的DEM数据。
2.光学影像解算光学影像解算是一种 passsive 遥感技术，它通过从卫星或无人机获取的影像数据来推断地表高程。
这些影像数据通常包括航空摄影影像或卫星遥感影像。
利用光学影像解算获取DEM数据的过程大致如下：a)获取高分辨率的遥感影像数据。
b)对影像数据进行预处理，包括去除辐射校正、去除大气校正等步骤。
c)提取影像中的地物特征，如建筑物、道路、水体等。
d)利用地物特征进行图像匹配，通过计算图像特征之间的几何关系，计算地物的地面高程。
3.SAR干涉测量SAR干涉测量是一种基于合成孔径雷达（SAR）数据的遥感测量方法。
它通过测量不同时间的SAR数据之间的相位差来推断地表的高程变化。
SAR干涉测量的过程包括以下几个步骤：a)获取不同时间、不同视角的SAR影像数据。
b)对影像数据进行预处理，包括校正、几何校正等步骤。
c)对两幅SAR影像进行干涉处理，计算相位差。
d)根据相位差计算地表的高程变化。
除了以上三种方法，还有一些其他方法可以获取DEM数据，如GPS控制点测量、地形测量仪、卫星测高仪等。
dem提取高程
dem提取高程
DEM（数字高程模型）是一种用于表示地球表面高程的数学
模型。
提取DEM可以通过测量地面高程数据，例如地形测量仪、卫星遥感或激光雷达扫描，然后进行数据处理和分析来生成高程模型。
以下是通常使用的一些方法：
1. 数字化测图：使用测量仪器，如全站仪或GPS，测量地面
高程数据，并将其转换成数字形式。
这可以通过将地形图纸手工绘制到计算机软件或利用现代地面测量设备进行自动数据采集来完成。
2. 卫星遥感：利用卫星图像数据，如光学或合成孔径雷达（SAR），根据光度、回波时间或其他传感器测量高程信息的属性来提取高程数据。
这可以通过图像处理和反演算法来实现。
3. 激光雷达扫描：使用激光雷达设备测量地面上点的精确位置和高程。
通过发送激光脉冲并测量其回波时间来获得目标的距离，然后结合GPS定位数据来确定目标点的位置和高程。
4. 插值算法：将已知高程点的数据点之间的高程值进行插值，以便在整个区域内生成连续的高程模型。
常用的插值算法包括反距离权重插值、克里金插值和样条插值等。
以上是提取DEM的一些常见方法，这些方法可以根据实际应
用和数据可用性的不同进行组合使用。
提取的DEM数据可用
于各种领域，例如地形分析、水文模拟、城市规划和环境研究等。
DEM数据获取方法
DEM数据获取⽅法⼀、DEM数据获取⽅法：定义：地形图指的是地表起伏形态和地物位置、形状在⽔平⾯上的地物和地貌按⽔平投影的⽅法，并按照⼀定的⽐例缩绘到图纸上，这种图称为地形图。
特点：（1）具有统⼀的⼤地坐标系统的⾼程系统（2）具有完整的⽐例尺系列和分幅编号系统：国家基本地形图含1:5千、1:1万、1：2：2.5/1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万8种⽐例地形图。
缺点：（1）地形图现势性较差：纸质地形图制作⼯艺复杂，更新周期⽐较长，⼀般不及时反映局部地形地貌的变化情况（2）地形图存储介质单⼀，容易变形：传统地形图多为纸质存储介质，存放环境（温湿度）导致地形图图幅产⽣不同程度的变形，这种变形表现在不同⽅向上的长度变形和图幅⾯积上的变形（3）地图精度有限：地图精度决定这地形图对实际地形表达的可信度，与地形图⽐例尺、等⾼线密度（由等⾼距表⽰），成图⽅法有关。
不同⽐例尺的地形图，其所表⽰的⼏何精度和内容详细程度有很⼤的差别。
在应⽤DEM的时候要考虑DEM分辨率、存储格式、数据精度和可信度等因素。
⼆、DEM数据采样策略与采样⽅法：采样：确定在何处需要测量点的过程，这个过程有三个参数。
决定：点的分布、点的密度和点的精度。
1.采样数据的分布：由数据位置和结构（分布）来确定，指数据点的分布形态位置有地理坐标系统中经纬度或者⽹格坐标系统中坐标决定。
结构的形式很多，因地形特征、设备、应⽤的不同⽽不同。
2.数据的密度：是指采样数据密集程度，与研究区域的地貌类型和地形复杂程度有关。
⽤于刻画地形形态所必须的最少的数据点。
表⽰⽅式：相邻的两点之间的距离、单元⾯积内的点数、截⽌频率（采样数据所能表⽰的最⾼频率）、单位线段上的点数等。
采样距离：相邻两点之间的距离，也称采样间隔。
·通常数字加单位来表⽰，如采样距离为20⽶，表⽰规格⽹分布的采样数据·另⼀种表⽰法是单位⾯积内的点数，如每平⽅⽶500点，描述随机分布的采样数据·描述数据分布是沿等⾼线或特征等线状分布采样点，常⽤单位线段上的点数，如每⽶2点3.数据的精度：是指数据点本⾝所具有的精确度，是数据获取过程中各种不同类型误差的综合反映采样数据精度与数据源、数据的采集⽅法和数据采集的⼀起密切相关。
dem数据是什么
dem数据是什么DEM数据是什么摘要：高程数据模型（Digital Elevation Model，DEM）是地理空间数据的重要组成部分，它描述了地球表面的海拔高度和地形特征。
本文将详细介绍DEM数据的定义、获取方法、应用领域以及常见的DEM数据源，旨在帮助读者更好地理解和利用DEM数据。
一、定义：DEM数据是一种以离散点的方式描述地球表面高程的数学模型。
简单来说，它将地球表面划分为一系列规则的网格或栅格，每个网格点都对应一个海拔高度值。
根据DEM数据的精度不同，这些高度值可以表示数米到数百米之间的范围。
二、获取方法：1. 激光雷达测量：激光雷达是获取高精度DEM数据的主要工具之一。
它通过发射激光束并测量返回的反射时间来计算地表距离，进而确定地表的高程数据。
2. 光学影像测量：利用航空和卫星遥感技术获取的光学影像也可以用来生成DEM数据。
通过对影像进行几何校正和高程解算处理，可以得到地表的高程信息。
3. 陆地测量：地理测量工程师的陆地测量测量技术也可用于获取DEM数据。
通过使用全站仪、GPS等设备进行测量，再通过数据处理生成DEM数据。
三、应用领域：DEM数据在地理信息系统（GIS）和遥感应用中有着重要的作用，广泛应用于以下领域：1. 地形分析：DEM数据可以用来分析地形特征，如山脉、河流、湖泊等。
通过对DEM数据进行计算和建模，可以获得水文模型、洪水模型等，为地质灾害的预测和防范提供支持。
2. 地质勘探：DEM数据可以用于地质勘探，帮助揭示地下的地质构造和地下水资源分布情况。
通过对DEM数据进行分析和解译，可以确定矿产资源的潜力，为矿产勘探和开采提供指导。
3. 城市规划：DEM数据可以用来构建城市数字地形模型，为城市规划和基础设施建设提供支持。
通过对DEM数据进行可视化和分析，可以评估城市的景观特征，优化城市的道路和建筑布局。
4. 农业和生态研究：DEM数据可以用来研究农田的排灌系统和土地利用规划。
第二章DEM的数据获取
一、摄影测量数据采集方法 1、摄影测量方法特点
模拟摄影测量 机械辅助测绘 解析摄影测量 计算机辅助测绘 数字摄影测量 自动化测绘
数字摄影测量
～目标是由计算机代替人眼的立体量测与识别， 完成影像几何与物理信息的自动提取和表达。
~已是目前摄影测量主要的生产方式，常用的 有VirtuOzo、Jx-4C DPS、HelavaDPW等。
0.27/0.47 m (P/M) 最大成图 1：1000
Quick Bird SPIN
0.72/2.88 m (P/M) 最大成图 1：2000 2 m (P/M) 最大成图 1：10000
c、 侧视雷达影像 cm~m级 最大成图1：500
影像
3、 三维扫描成像仪（三维成像光谱仪）数据
影像
3、 三维扫描成像仪（三维成像光谱仪）数据 （1）工作原理：
2、航天遥感影像 使用具有立体像对的卫星影像
a、 资源卫星影像
SPOT HRV 10/20m (P/M) 最大成图 1：50000
SPOT HRS 5/10m(P/M) 最大成图1：10000
ASTER
15m(VNIR) 最大成图1：50000
b 、 高分辨率商用小卫星影像
IKONOS
1/4 m (P/M) 最大成图 1：5000
➢ 利用基于TIN的方法进行数据建模和随机栅格转换，是快速可靠的 生产高精度格网DEM切实可行的方案
第三节 DEM的生产流程
本节主要内容:
一、数字摄影测量的DEM生产流程 二、解析摄影测量的DEM生产流程 三、数字化地形图方法
一、数字摄影测量的DEM生产流程
1、生产流程
可以自动方式采样（实施规则格网采样方案、渐进 采样方案）
DEM数据获取方法资料
DEM数据获取方法资料地形高程模型（Digital Elevation Model，简称 DEM）是地理信息系统（Geographical Information System，简称 GIS）中一种常用的地理数据类型，表示地球表面的高程信息。
DEM数据广泛应用于地形分析、自然资源管理、地质研究、水文模拟、城市规划等领域。
本文将介绍DEM数据的获取方法。
一、遥感获取方法：1.光学遥感技术：利用航空或卫星搭载的相机，采集地表的光学图像。
通过影像匹配、三角测量等技术手段，可以获取DEM数据。
光学遥感技术通常分为两种：一种是航空摄影，一种是卫星遥感。
航空摄影主要采用低空飞行的方式，分辨率较高，适用于较小范围的地形获取；卫星遥感则可以覆盖大范围的地区，但分辨率较低。
2.雷达遥感技术：利用雷达在地表和物体间相互反射，测量地形的高程信息。
雷达遥感技术可以在云层和夜间等恶劣条件下工作，具有全天候、全天时的优势。
雷达遥感数据可以通过反射、多频和干涉等技术处理，得到高精度的DEM数据。
3.激光遥感技术：利用激光束在地表和物体间反射，测量地面的距离信息。
激光遥感技术通常通过激光测距仪获取地表的高程信息，然后通过GPS定位和惯性测量单元确定传感器的位置和姿态。
激光遥感技术具有高精度、高分辨率和高效率的特点，已成为获取DEM数据的主流方法。
二、测量获取方法：1.全站仪测量：全站仪是一种测量仪器，可以通过测量地面上的点的三维坐标，获取地面的高程信息。
全站仪测量通常需要精确的测量点布设和复测，适用于小范围和高精度的地形获取。
2.扫描测量：利用扫描仪在地面上扫描并记录物体表面的形状，然后通过数据处理，得到地面的高程信息。
扫描测量可以采用激光扫描仪、光学扫描仪等不同的仪器，可以获得高分辨率和高精度的DEM数据。
3. GNSS测量：GNSS（全球导航卫星系统）是通过卫星系统提供全球定位和时间服务的系统，包括GPS（全球定位系统）、GLONASS（格洛纳斯）和Galileo（伽利略）等多个系统。
DEM数据获取方法资料
DEM数据获取方法资料DEM（Digital Elevation Model）数字高程模型是通过测量和计算地球表面的高程数据而生成的一种地形表面的模型。
DEM数据广泛应用于地形分析、地貌与水文模拟、三维可视化、地球科学研究、环境规划等领域。
获取DEM数据的方法主要有空间遥感技术、测绘技术和数值高程模型。
一、空间遥感技术获取DEM数据1.激光雷达（LiDAR）技术：激光雷达技术通过激光的脉冲反射来测量地表的高程，能够高精度地获取地形数据。
激光雷达设备搭载在航空器或地面车辆上，通过扫描地面并记录雷达返回的信号，高效地获取大面积DEM数据。
2.雷达干涉（InSAR）技术：雷达干涉技术利用合成孔径雷达成像来测量地表的形变和高程变化。
通过使用两个或多个雷达图像，可以计算地表的高程信息，并生成DEM数据。
这种技术可以应用于大面积的地表变形监测和地形测量。
3.卫星测高：卫星测高技术通过卫星载荷接收和处理地表的雷达回波信号，测量地表的高程，并生成高精度DEM数据。
这种方法适用于获取大范围的DEM数据，但精度相对较低。
二、测绘技术获取DEM数据1.地面测量：地面测量是通过在地面上放置测量仪器，通过测量角度、距离和高程来获取地表的高程信息。
常见的地面测量方法包括全站仪、GPS测量等，可以获取高精度的局部DEM数据。
2.摄影测量：摄影测量是通过航空或航天平台上的相机拍摄地面的图像，并通过图像处理和测量方法来推算地表的高程信息。
该方法适用于中等精度的大范围DEM数据获取。
3.地形测绘：地形测绘是通过现场勘测和测量获取地形数据，包括通过地形测图、地形描图和地形探测来获得地表高程数据。
这种方法适用于小范围和高精度的DEM数据获取。
三、数值高程模型获取DEM数据1.数学建模：数学建模是通过现有地表高程数据进行数学建模和插值方法来推算出没有测量点的地表高程数据。
常用的数学建模方法包括三角网格插值、反距离权重插值等，可以较好地还原地表的高程。
dem高程数据原理水底
DEM高程数据原理与水底地形1. DEM高程数据概述DEM（Digital Elevation Model）是数字高程模型的缩写，它是一种用数字化的方式来表示地球表面的高程信息的模型。
DEM数据以栅格的形式表示地表的高程，每个栅格单元内都有一个高程值。
DEM数据广泛应用于地理信息系统、地形分析、水文模拟、环境评估等领域。
2. DEM数据获取方法DEM数据的获取方法主要包括光学遥感、雷达遥感和测量法。
其中，光学遥感主要通过卫星或飞机搭载的光学传感器获取地表高程信息，雷达遥感则是利用合成孔径雷达（SAR）等雷达传感器的反射信号来获取高程信息，而测量法则是通过实地测量的方式获取高程数据。
3. DEM数据处理原理DEM数据的处理主要包括数据获取、数据预处理、数据插值和数据应用等步骤。
3.1 数据获取数据获取是指通过各种手段获取原始DEM数据，如卫星遥感、航空遥感或测量等。
3.2 数据预处理数据预处理是指对原始DEM数据进行去噪、滤波、辐射校正等处理，以提高数据质量和准确性。
3.3 数据插值数据插值是指通过一定的算法将离散的DEM数据点插值为连续的DEM表面。
常用的插值方法有三角网格插值、反距离加权插值、克里金插值等。
3.4 数据应用经过数据插值后，得到的DEM数据可以应用于水文模拟、地形分析、地质勘探、土地利用规划等领域。
对于水底地形，DEM数据在海洋学、地质学和海洋工程等领域具有重要的应用价值。
4. DEM数据在水底地形中的应用DEM数据在水底地形中的应用主要包括海底地形分析、海洋生态研究、海底资源勘探和海洋工程规划等。
4.1 海底地形分析DEM数据可以提供海底地形的高程信息，通过对DEM数据的分析，可以获取海底地形的坡度、坡向、地形起伏等信息。
这些信息对于海底地貌的研究和海洋地质的分析非常重要。
4.2 海洋生态研究DEM数据可以提供海底地形的细节信息，将DEM数据与其他海洋生态数据（如海洋植被分布、底栖动物分布等）进行关联分析，可以揭示海洋生态系统的空间分布规律，为海洋生态研究提供支持。
数字高程模型第三章DEM数据获取方法
扫描与矢量化：黑色或彩色扫描，扫描参数根据图件信息量、线划密度、质量等因素调节，一般分辨率不小于300dpi。扫描后进行矢量化。 数据分层：主要用于DEM的层有地形信息层、水系层、推测区域、辅助高程层、公里网层等。
2.摄影测量数据采集方法 1〕摄影测量的根本原理：利用在不同地方获取的具有一定重叠度的同一景物的两张影像，在室内建立立体模型，对其进行三维量测。 2〕摄影测量的信息获取方式 航空/航天摄影测量：飞行器上搭载摄影测量设备〔传感器〕，垂直摄影方式获得数据。 地面摄影测量：采用倾斜摄影或交向摄影方式获取数据。
基于不同观点的采样 1.统计学观点：DEM外表可以看作是点的特定集合〔采样空间〕有随机采样和系统采样两种方法。因此，对特定集合的研究可以转化为对采样数据的研究。 随机采样：对各采样点以一定概率进行选择，各点被选中的概率各不相同〔假设概率相同那么为简单随机采样〕。 系统采样：也称规那么采样，以预先设定的方式确定采样点，各采样点被选取得概率为100%。
5 . 地貌单元类型 不同的地貌类型划分对DEM数据采集有一定的指导意义，如黄土地貌破碎，要分布较的采样点，而平原地区高程数据的精度要求比较高〔对坡向、流域网络影响比其他地区要大〕。
采样数据的属性 采样：确定在何处需要量测点的过程，这个过程由三个参数决定：点的分布、点的密度和点的精度。 1.采样数据的分布：由数据位置和结构来确定，指数据点的分布形态。 位置由地理坐标系统中经纬度或格网坐标系统中坐标决定。 结构〔分布〕的形式很多，因地形特征、设备、应用的不同而不同。 结构〔或分布〕的类别之间没有明显的界线和标准，实际采样时相互之间很多时候是重叠的。
5.选择性采样：根据地形特征进行选择性采样，沿山脊线、山谷线、断裂线、离散特征点〔山顶点〕等。 优点是只需以少量的点便能使其所代表的地面具有足够的可信度。 6.混合采样：将选择性采样与规那么格网采样相结合或者是选择性采样与渐进采样相结合的方法。
DEM数据获取方法
DEM数据获取方法DEM（Digital Elevation Model）是地球表面的数字高程模型，用于获取地理数据中的地面高程信息。
DEM数据的获取方法主要有以下几种：1.雷达遥感测量方法：通过搭载在飞机或卫星上的雷达系统，发射电磁波束到地面并接收反射回来的波束，通过测量波束的反射时间和强度，可以得到地面的高程信息。
这种方法具有全天候、全地形、大范围和高精度等优点，但其成本较高。
2.光学遥感测量方法：通过卫星或无人机搭载的相机，拍摄地表影像，然后利用几何纠正和影像匹配技术，可以提取出地表的高程信息。
这种方法比较经济实用，但受到云雾和遮挡物的影响，精度相对较低。
3.GPS测量方法：利用全球定位系统（GPS）接收器接收卫星发射的信号，通过计算信号的传播时间和接收器的位置信息，可以确定接收器所在位置的地面高程。
这种方法具有实时性和高精度，但需要在采集点周围建立GPS基准站网，并受到天线高度、大气折射等影响。
4.内插方法：通过已知高程点的坐标和高程值，应用一定的数学模型和插值算法，推测其他未知点的高程值。
常用的插值算法有三角网内插、反距离加权法和克里金法等。
这种方法用于填补高程采样不均匀的空白区域或增加数据的空间分辨率。
5.大地测量方法：使用传统的测量仪器（如全站仪、水准仪、测距仪等）对地面各点进行测量，然后计算出各点的坐标和高程信息。
这种方法精度较高，适用于小范围的高程测量，但测量效率相对较低。
6.水文模型方法：通过对河流水位、水流速度等水文数据的观测和测量，结合河床地貌特征和水力学原理，推算出河床高程信息。
这种方法适用于河谷地形数据的获取，但对于非水流区域的地形数据获取不适用。
在DEM数据的获取过程中，需要注意以下几个问题：1. 数据源的选择：选择合适的DEM数据源是获取高质量DEM数据的重要保证。
根据实际需求和应用场景，可以选择高分辨率的商业卫星（如WorldView、QuickBird），或者公开的DEM数据集（如SRTM、ASTER GDEM）等。
dem的生成与应用原理
DEM的生成与应用原理1. DEM的概述DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型）是由地面数字图像计算出的地理高程数据。
它通过数学模型和计算机算法将地面表面上的高程信息以数字化的形式表示出来。
DEM非常重要，它可以应用在地形分析、流域模拟、地质勘探等领域。
2. DEM的生成方法以下是一些常见的DEM生成方法：2.1 光学遥感技术光学遥感技术利用卫星或航空器上的传感器获取地面的图像数据，然后通过数字影像处理算法提取出地表的高程信息。
2.2 激光雷达遥感技术激光雷达遥感技术是一种利用激光束测量地面高程的技术。
激光雷达器发射激光束，然后接收反射回来的激光束，通过计算激光束的飞行时间来推算地面的高程。
2.3 雷达遥感技术雷达遥感技术通过发射微波信号，接收回波，并通过信号处理来得到地面的高程信息。
2.4 GPS测量技术GPS测量技术利用全球定位系统（GPS）接收卫星信号并计算接收机位置，通过多个接收机之间的位置差异来推算地面高程。
3. DEM的应用DEM在地理信息系统（GIS）和地形分析中有广泛的应用。
以下是DEM的一些主要应用：3.1 地形分析DEM可以用来进行地形分析，包括地形剖面、坡度分析、坡向分析等。
这些分析可以帮助我们了解地面的地形特征，例如山脉、河流、凹陷区等。
3.2 流域模拟DEM可以用于模拟流域的水文过程，例如降雨径流模拟、洪水模拟等。
通过将DEM与气象数据和水文模型结合，可以分析流域的水文特征，预测洪水的产生和演变。
3.3 地质勘探DEM可以用于地质勘探，帮助判断地形特征与地质结构的关系。
通过分析DEM数据，可以找到可能的矿产资源区域、断层区域等。
3.4 地图制作DEM在地图制作中也起到了重要的作用。
由于DEM提供了地面高程信息，可以用来生成等高线图、三维地形模型等。
3.5 地貌研究DEM可以帮助地貌学家研究各种地貌现象，例如：山地地貌、河流地貌、冰川地貌等。
测绘技术中的DEM数据处理方法
测绘技术中的DEM数据处理方法引言测绘技术是一门用于测量和描述地球表面特征的学科。
其中，DEM（数字高程模型）数据是构建地形模型和进行地形分析的重要基础。
本文将探讨测绘技术中常用的DEM数据处理方法，包括数据获取、处理和应用。
一、DEM数据获取DEM数据的获取主要有遥感和GPS测量两种方法。
1. 遥感方法遥感技术通过卫星、航空器或无人机获取的遥感图像，可以得到大范围的地表高程信息。
遥感影像中的像元灰度值可用于计算地表高程，从而生成DEM数据。
在遥感方法中，常用的DEM获取技术包括立体像对匹配以及影像解析度的处理。
2. GPS测量方法全球定位系统（GPS）是一种基于卫星定位的技术，可用于获取地表的三维坐标信息。
通过测量地面上的GPS控制点，可以建立参考坐标系统，并计算出DEM 数据。
GPS测量方法精度高、定位准确，适用于小范围的地形测量。
二、DEM数据处理获取到原始的DEM数据后，需要进行一系列的处理步骤，以提高数据的精度和准确性。
1. 数据清洗原始的DEM数据中可能存在各种噪声和异常值，需要进行数据清洗。
主要包括去除无效点、补充缺失数据、平滑数据等操作。
常用的方法有中值滤波、高斯滤波和插值等。
2. 数据配准将DEM数据与地理坐标系统进行配准，以确保数据与实际地貌一致。
配准包括对DEM数据进行大地坐标转换、投影变换等操作，以保证DEM数据与其他地理信息数据的一致性。
3. 数据融合不同来源的DEM数据具有不同的精度和空间分辨率，可以通过数据融合的方法将它们合并为一幅高质量的DEM数据。
数据融合方法包括加权平均法、多分辨率分析法等。
三、DEM数据应用DEM数据在测绘技术中有广泛的应用，包括地形分析、地质勘查、土地规划等方面。
1. 地形分析DEM数据可以用于构建三维地形模型，进行地形分析和地貌研究。
通过对DEM数据的分析，可以提取地形特征，如山脉、河流等，并进行地形参数计算、可视化表达等。
2. 地质勘查DEM数据在地质勘查中起到重要作用。
DEM数据生产流程
DEM数据生产流程DEM（Digital Elevation Model）是数字高程模型的简称，是基于地表高程数据而生成的一种地理信息数据模型。
它是描述地表海拔高度的数学模型，可以用来模拟地形表面的形状和特征。
DEM数据的生产流程主要包括数据采集、数据处理和数据发布三个环节。
首先是数据采集。
DEM数据的采集主要通过遥感技术获取，包括航空摄影和卫星遥感两种方式。
航空摄影是指利用航空器携带专业摄影设备对地面进行拍摄，通过拍摄的照片获取地表高程的信息。
卫星遥感是指通过卫星搭载的传感器对地表进行观测，获取地表高程的信息。
这两种方式可以获取的DEM数据的精度和分辨率不同，需要根据需求选择合适的采集方式。
接下来是数据处理。
采集到的原始影像数据需要进行一系列的处理，包括图像配准、去噪、边缘检测和高程计算等步骤。
图像配准是将不同影像之间的空间位置对应起来，保证数据的空间一致性。
去噪是为了去除图像中的噪声，提高数据的质量。
边缘检测是为了提取出地形的边缘信息，用以确定地表高程的变化。
高程计算是根据影像的亮度值和相邻像元之间的空间关系来计算地表高程。
最后是数据发布。
在数据处理完成后，需要将处理好的DEM数据发布出来，以方便用户使用。
数据发布的方式有很多，可以通过网络在线发布，也可以将数据储存在数据库中进行查询。
此外，还可以根据具体需求将DEM数据转换为其他格式，如栅格数据格式或矢量数据格式，以便于更好地与其他地理信息数据进行集成和分析。
总的来说，DEM数据的生产流程包括数据采集、数据处理和数据发布三个环节。
其中，数据采集是通过航空摄影和卫星遥感技术获取原始影像数据；数据处理是对原始影像数据进行图像配准、去噪、边缘检测和高程计算等步骤；数据发布是将处理好的DEM数据以用户能够方便使用的方式进行发布。
通过这个流程，可以得到高精度、高分辨率的DEM数据，用以模拟地表的形状和特征，为地理信息系统的应用提供支持。
第3章 DEM数据获取方法
基于坡度信息的规则格网分布数据粗差探测技术
z 基本原理 z 当高程数据中没有粗差 时，局部地形表面是光滑 连续变化的，相邻点之间 的坡度变化一致，若出现 异常，则可怀疑该点含有 粗差。 z 要素 z 坡度 z 坡度差 z 阈值
基于高程信息的不规则分布数据粗差探测方法 z 原理
z 与格网类似，但由高程取代坡度
z 方法
z 窗口内代表值计算 z 阈值计算 z 比较分析
基于等高线采样数据的粗差探测方法
z 等高线拓扑关系 z 可视化
等高线回放检查
z 反演等高线 z 反演等高线与原等高线叠置检查
原始数据的滤波处理
z 目的
z 随机误差
z 方法
z 局部窗口 z 中值滤波、平均值滤波等
z 何时进行滤波？
z 随机误差为主要因素
第3章 DEM数据获取方法
主要内容
z DEM数据源特征 z DEM数据采样理论基础 z DEM数据采样策略与采样方法 z DEM数据采集质量控制 z DEM数据共享和利用
1. DEM数据源特征
z z z z 地形图 航空、遥感影像 野外测量 既有DEM数据
z 特征线与断裂线
山脊线、山谷线、山顶、鞍部等
数据源特征：地面测量
z 小范围的数据采集与数据更新 z 精度高，周期长，成本较高 z 适用于精度要求较高的工程项目
数据源特征：既有DEM数据
四种不同比例尺DEM与分辨率
1：1,000,000 (1000m)
1：250,000 (100m)
1：50,000 (25m)
1：10,000 (5m)
应用时考虑DEM分辨率、存储格式、数据精度和可 信度等因素
z 方法
z 测量值与计算之比较
DEM数据获取方法解析
tan
Y
2
2
Y
R
x 1
Z01
P
Z10
T
(1,1)
OLeabharlann (0,0)(1,0)
又:
tan X
PO RO
PO QO QO RO
tan sin 1
Q
y
2 S
tan Y
PO SO
PO QO QO SO
tan
sin 2
tan
cos1
所以: tan 2 X tan 2 Y tan 2
第三节 DEM数据采样策略与采样方法
地形曲面几何特征
理论基础: 地形表面可以划分成点和线划 分成一系列的单一几何表面 组成地形表面点和线可以分为两大类: 特 征要素和非特征要素
特征要素包括地形特征点和特征线
特征点: 山顶、洼地、鞍部、山脚 点、山脊点、山谷点等
特征线: 山脊线、山谷线、各种断 裂线（陡坎、海岸线、水涯线等）
（实线为山脊线, 虚线为山谷线, 三角形表示山顶, 小园 为鞍部, 正方形为方向变化点和坡度变化点）
摄影测量数据采集方法
绝大部分的大比例尺图（1:5千、1:1万、 1:5万）的成图是采用摄影测量方法
立体像对法
资料来源于张超主编的《地理信息系统教程》所配光盘
两类数字摄影测量
全数字自动摄影测量方法: 全数字摄影测量方 法采用规则格网采样，直接形成格网DEM，如 果与GPS自动空中三角测量系统集成，则可形 成内外业一体的高度自动化DEM数据采集技术 流程
数据精度
采样数据精度与数据源、数据的采集方 法和数据采集的仪器密切相关的 数据源: 野外测量>影像>地形图扫描 影像:摄影测量 >GPS
DEM数据处理与分析
DEM数据处理与分析DEM数据处理与分析一、DEM数据获取在进行DEM数据处理与分析之前，首先需要获取相关的DEM数据。
DEM数据是通过激光雷达或者卫星遥感技术获取的数字高程模型数据，可以提供地形高度信息。
获取DEM数据的方式有很多种，可以通过互联网下载或者购买商业软件进行获取。
二、DEM数据处理一）初步预处理在进行DEM数据处理之前，需要对数据进行初步预处理。
这一步骤包括数据格式转换、数据质量检查、数据筛选和数据去噪等。
其中，数据质量检查是非常重要的一步，可以保证后续的数据处理和分析的准确性。
二）其他处理除了初步预处理之外，还有一些其他处理方法可以对DEM数据进行优化。
比如，可以进行数据插值、数据平滑、数据过滤等操作，可以提高DEM数据的精度和可靠性。
三）坐标转换（计算坡度之前的预处理）在进行坡度计算之前，需要对DEM数据进行坐标转换。
坐标转换是将数据从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程，可以保证DEM数据的准确性和一致性。
三、DEM数据拼接一）获取在进行DEM数据拼接之前，需要先获取需要拼接的DEM数据。
可以通过互联网下载或者购买商业软件进行获取。
二）镶嵌将多个DEM数据镶嵌在一起，形成一个完整的DEM数据集。
在进行镶嵌之前，需要对数据进行预处理，包括格式转换、数据质量检查、数据筛选和数据去噪等。
三）裁剪在进行DEM数据裁剪之前，需要明确裁剪的范围和目的。
裁剪可以将DEM数据集中的某一部分提取出来，可以用于特定的分析和应用。
四、地形属性提取在进行DEM数据分析之前，需要先进行地形属性提取。
地形属性包括坡度、坡向、高程等信息，可以用于地形分析和地形建模。
提取地形属性的方法有很多种，可以通过GIS软件和编程语言进行实现。
一、提取坡度在地形分析中，坡度是一个十分重要的参数。
我们可以使用GIS软件来提取地形的坡度信息。
坡度的计算方式是通过对高程数据进行数学处理得到的。
在提取坡度时，我们需要先选择合适的高程数据，并设置合适的参数。
第3章 DEM数据获取
SRTM TPI 90米分辨率坡位数据产品
简介：此数据集利用SRTM V4.1 90米分辨率数字高程数据 加工而成，是覆盖中国区域的90米分辨率的坡位数据产品。
关键词：中国，90米，坡位，SRTM，TPI，Topographic Position Index
数据时期：2000年 数据类型：GeoTiff 投影：UTM/WGS84 覆盖范围：中国 空间分辨率：90米 数据量：1.1GB 值域范围：1-6
关键词：全球，30米，数字高程，海拔，ASTER GDEM，DEM 数据时期：2009年 数据类型：IMG 投影：UTM/WGS84 覆盖范围：全球 空间分辨率：30米 数据量：20GB 值域范围：-152-8806米 共享方式：免费
TPI与坡位等级对应图
SRTM ASPECT 90米分辨率坡向数据产品
数据集名称：中国90米分辨率坡向数据产品 简介：此数据集利用中国境内90米分辨率的数字高程数据加工而成，
利用ArcGIS 9.2“Spatial Analyst”模块的“Aspect”函数进行处理，是覆盖 整个中国区域的空间分辨率为90米的坡向数据产品。 关键词：中国，90米，SRTM，坡向，Aspect 数据时期：2000年 数据类型：GeoTiffs 投影：UTM/WGS84 覆盖范围：中国及周边 空间分辨率：90米 数据量：7.5GB 值域范围：0-360 共享方式：免费
遥感数据的不确定性来源
数据固有的不确定性 数据获取过程的不确定性 数据处理的不确定性 数据转换和传输中的不确 定性
数据分类和信息提取中的 不确定性
➢ IKONOS(伊科诺斯)卫星于1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提 供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。IKONOS卫星的成功发射不仅实现 了提供高清晰度且分辨率达1米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快 捷、更经济获得最新基础地理信息的途径，更创立了崭新的商业化卫星 影像的标准。
DEM数据采集
DEM数据采集为了建立DEM，必需量测一些点的三维坐标，这就是DEM数据采集或DEM数据获取，被量测三维坐标的这些点称为数据点或参考点。
一、DEM数据点的采集方法l．地面测量利用自动记录的测距经纬仪(常称为电子速测经纬仪或全站经纬仪)在野外实测。
这种速测经纬仪一般都有微处理器，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。
其记录的数据可以通过串行通讯，输入其它计算机(如PC机)进行处理。
2．现有地图数字化这是利用数字化仪对已有地图上的信息(如等高线、地性线等)进行数字化的方法。
目前常用的数字化仪有手扶跟踪数字化仪与扫描数字化仪。
(1)手扶跟踪数字化仪将地图平放在数字化仪的台面上，用一个带有十字丝的鼠标，手扶跟踪等高线或其它地形地物符号，按等时间间隔或等距离间隔的数据流模式记录平面坐标，或由人工按键控制平面坐标的记录，高程则需由人工按键输入。
其优点是所获取的向量形式的数据在计算机中比较容易处理；缺点是速度慢、人工劳动强度大。
(2)扫描数字化仪利用平台式扫描仪或滚筒式扫描仪或CCD阵列对地图扫描，获取的是栅格数据，即一组阵列式排列的灰度数据(也就是数字影像)。
其优点是速度快又便于自动化，但获取的数据量很大且处理复杂，将栅格数据转换成矢量数据还有许多问题需要研究，要实现完全自动化还需要做很多工作。
目前可采用半自动化跟踪的方法，即采用交互式处理，能够由计算机自动跟踪的部分由其自动完成，当出现错误或计算机无法处理的部分由人工进行干预，这样既可以减轻人工劳动强度，又能使处理软件简单易实现。
3．空间传感器利用GPS(Global Positioning System)、雷达和激光测高仪等进行数据采集。
4，数字摄影测量方法这是DEM数据点采集最常用的一种方法。
利用附有自动记录装置(接口)的立体测图仪或立体坐标仪、解析测图仪及数字摄影测量系统，进行人工、半自动或全自动的量测来获取数据。
二、数字摄影测量的DEM数据采集方式数字摄影测量是空间数据采集最有效的手段，它具有效率高、劳动强度低等优点。
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第三章 DEM数据获取方法 第一节 DEM数据源特征
准备知识
数据点是建立数字地面模型的基础。
有了地面三维信息，就能根据这些已知信息 （X,Y,Z）来确定地面数字函数模型，内插出需 要的数据点。取得一种密集方形格网线结点处 高程值，就能绘制等高线。对于图形的数据获 取，则是记录坐标、属性、特征等。获取的原 始数据，还要进行预处理。
工程设计的基 本用图，实地 测量
我国地形图 系列的基本 地形图
摄影测量/遥感影像数据及其特征
现势性好：获取速度快、更新速度快、 更新面积大（大范围DEM数据的最有价 值来源） 相对精度和绝对精度低的遥感影像： Landsat—MSS、TM传感器、SPOT 高分辨率遥感图像：1米分辨率的IKONOS 0.61米QUICKBIRD
基于坡度信息的规则格网分布 数据粗差探测技术
坡度差计算 通过相邻两个网格之间的坡度差确定衡 量坡度是否变化一致的阈值 怀疑一点 粗差剔除与数据点改正
基于高程信息的不规则分布数 据粗差探测方法
第五节
DEM数据共享和利用
各个国家、地区和组织纷纷制定了相关领域的数据共享 原则和数据交换标准，我国也适时颁布了我国DEM数据 交换格式标准
非特征要素是分布在各个地形单元上的 点和线，是为满足采样点密度要求而加 测的点，这些点线主要是用来辅助地形 重建（地形测图中的辅助等高线勾绘等）
地形的复杂程度
采样点多少要求 地形比较破碎，沟壑交错，这时宜多布 设一些采样点，以便能正确反映地形细 部变化特征 地形变化比较均匀平坦，则可在满足密 度要求的条件下，可适当减少采样点
剖面（Profile）
渐进采样：平坦的地区采样要相对较少， 地形复杂的地区要采样相对较多 选择性采样：根据地形特征进行选择性 的采样（方法并不常见 ） 混合采样 ：选择采样与规则格网采样相 结合或者是选择采样与渐进采样相结合 的采样方法 （数据的存储管理与应用较 复杂 ）
DEM数据采集方法
地形图数据采集方法
手扶跟踪数字化操作
在数字化地图区域之外的三个角上分别 选取三个参照点 确定几个控制点并将其数字化 以点方式或流方式跟踪采集高程数据和 平面数据。
扫描矢量化
扫描过程：颜色（灰度值）和分辨率 （DPI） 矢量化过程 ：栅格图像转换成矢量数据 （矢量化过程可分为手动式、半自动式 和全自动式（暂时还没有）三类 ）
数据的密度
数据点的密度有多种表示方式： 1.相邻两点之间的距离：通常采样间隔 以一个数字加单位组成（所有采样点距 离的平均值） 2.单位面积内点数 3.截止频率 4.单位线段上的点数
如何确定数据点最佳密度？
一是用截止频率方法，对地形进行频谱分析， 地形谱中高频成分比较丰富时，即地形比较破 碎，坡度变化较大，则要求数据点较密；反之， 则对数据点要求较稀。 二是采用渐近采样法，即按一定间距采样时， 取二次曲线代表地面的曲线，用间隔中点的线 性内插值与二次曲线内插值的高程差异来判断 格网密度是否适当。
(1,0)
y
S
tan tan tan
第三节
DEM数据采样策略与采样方法
在何处的点要 量测记录
数字高程模型数据源的三大属性
点分布 （地理坐标系统中的经纬度或直 角坐标系统中的东北向坐标值 ）
采样点的选取
●规则网格采样：按规则矩形网格进行采样， 可直接生成规则矩形格网的DEM数据。 ●渐进采样：根据地形使采样点合理分布， 即平坦地区采样点少，地形复杂区采样点多 ●沿等高线采样：主要用于山区采样。 ●选择采样(特征链状数据 )：根据地形特征
航空遥感影像数据作为DEM数 据源注意点
遥感影像的几何畸变 遥感数据的增强处理 遥感影像数据的空间分辨率
遥感影像数据的解译和判读
地面测量数据及其特征
测量仪器：全球定位系统（GPS）、全站仪、 电子平板或经纬仪/测距仪 测量要素：方向、距离和高差 （三维坐标x、y、 z） 用途：公路铁路勘测设计、房屋建筑、场地平 整、矿山、水利等对高程精度要求较高的工程 项目 缺点：工作量大，周期长、更新十分困难，费 用较高
进行采样，如沿山脊线、山谷线等进行采集。
●随机采样：随机分布采样点
●混合采样。
注意：所有采集的数据都要按一定的 空间插值方法转换成点模式格式数据。
数据的密度
高程数据点的密度，是影响数字高程模型质量的 主要因素。数据点太稀，则数字模型的精度差， 数据太密，则增加了数据点数，增加了处理工作 量以及不必要的存储。
有等高线图的计算方法
无等高线图：航测
等高线图中平均坡度计算方法
arctg
h l P
P为测区的面积，为测区等高线的长度，h为等高距
平均坡度在测区较大或等高距不相等误差大 解决途径：统计回归方法 基于的思想：地形图上的地形坡度越大等高线越密， 反之，坡度越小等高线越稀 方法：格网划分研究区（格网大小取决于应用精度 要求），计算各子区域内的等高线总长度，再根据 回归分析方法统计计算单位面积内等高线长度值与 坡度值之间的回归模型，然后将等高线长度值转换 成坡度值。
地貌单元类型
DEM数据采样除与地形的几何特征、复 杂度有关外，地貌类型也对采样数据点 的分布和精度有一定影响
行业地貌类型的划分标准
地貌学 黄土地貌、风成地貌、喀斯特地貌、丹 霞地貌 地理学 ：平原、高原、丘陵、低山、高 山、极高山 测绘学 ：地表坡度和高差
黄土地貌样点要多，而平原地貌精度要高
常用的方法：测绘学中的坡度和高差
我国不同比例尺DEM特点
全国1:25万DEM ：格网尺寸为 100m×100m ；高斯-克吕格投影的数字 高程模型数据 全国1:100万DEM
美国USGS DEM特点
原始数据粗差检测与剔除
趋势面概念：地形表面变化符合一定的自然
趋势，表现为连续空间的渐变模型，可用以光 滑的曲面来描述 。 原理：某一采样点的观测值和趋势面计算值相 差较大时，该点可能含有粗差，因为它偏离了 整体变化趋势
某流域降水量的二次多项式趋势面
三维可视化粗差检测技术
通过人机交互的方式可有效的检测粗差点
坡度的计算
Z11
Z10 Z11 Z 00 Z 01 2 2 tan X X Z 01 Z11 Z 00 Z10 2 2 tan Y Y
Z01
P
Z10
R
x 1
T
O
(0,0)
(1,1)
又：
所以：
PO PO QO Q tan X tan sin 1 RO QO RO 2 PO PO QO tan Y tan sin 2 tan cos 1 SO QO SO 2 2 2 X Y
现存DEM数据
覆盖全国范围的1:100万、1:25万、1:5万 数字高程模型 七大江河重点防洪区的1:1万DEM 省级1:1万数字高程模型的建库工作也已 全面展开
第二节
DEM数据采样理论基础
准备知识 DEM重点应放在数据来源和输入质量的控 制上，而不实学习复杂的内插方法 DEM是实际地形表面的再现，其对地形 表达（数字化模拟）的可信程度，很大 程度上取决于原始地形采样点的分布和 密度
DEM数据的主要来源
地形图 摄影测量与遥感影像数据 地面测量
既有DEM数据
地形图数据及其特征
地形图现势性 现势性差，但物美价廉 地形图存储介质 温度，湿度等存放环境会使地形图图幅产生不 同程度的变形 地形图精度 地形图精度决定地形图比例尺、等高线密度 （由等高距表示）、成图方法有关
各种不同比例尺的比较
数据精度
采样数据精度与数据源、数据的采集方 法和数据采集的仪器密切相关的
数据源：野外测量>影像>地形图扫描
影像:摄影测量 >GPS 地形图无论是手扶跟踪数字化 还是地形图扫描的精度都是比较低的。
采样的布点遵循的原则
沿等高线采样 ：地形复杂沿等高线跟踪 的方式进行数据采集 ;在平坦的地区，则 不宜沿等高线采样 规则格网采样 :规定X和Y轴方向的间距 来形成平面格网，量测这些格网点的高 程。 剖面法：而在剖面法中，只沿一个方向 即剖面Hale Waihona Puke 向上采样摄影测量数据采集方法
绝大部分的大比例尺图（1:5千、1:1万、 1:5万）的成图是采用摄影测量方法
立体像对法
资料来源于张超主编的《地理信息系统教程》所配光盘
两类数字摄影测量
全数字自动摄影测量方法：全数字摄影测量方 法采用规则格网采样，直接形成格网DEM，如 果与GPS自动空中三角测量系统集成，则可形 成内外业一体的高度自动化DEM数据采集技术 流程 交互式数字摄影测量方法：交互式数字摄影测 量方法增加了人工干预和编辑的功能，例如对 于特殊地区的相关影像，采用计算机自动相关 和人工交互相结合的方法，能够获得比较可靠 的、精度较好的DEM。
我国DEM数据交换格式标准
DEMs数据体采取从北到南，从西到东的 顺序，并以ASCII码的方式存储。 文件头分两类数据：一类是基本的必须 的数据，一类是扩充的附加信息
我国不同比例尺DEM特点
1:1万DEM：格网尺寸为12.5m × 12.5m 1：5万DEM ：格网间距为25m ；平面坐 标系以1980西安坐标系为大地基准，投 影方式为高斯-克里格投影，以6度带分 带方式分带。高程基准采用1985国家高 程基准
地形曲面几何特征
理论基础：地形表面可以划分成点和线 划分成一系列的单一几何表面 组成地形表面点和线可以分为两大类： 特征要素和非特征要素
特征要素包括地形特征点和特征线
特征点：山顶、洼地、鞍部、山脚点、山 脊点、山谷点等 特征线：山脊线、山谷线、各种断裂线 （陡坎、海岸线、水涯线等）
（实线为山脊线，虚线为山谷线，三角形表示山顶，小园 为鞍部，正方形为方向变化点和坡度变化点）