数字高程模型课件

DEM的概念
• 数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM） 是表示区域D上地形三维向量的有限序列{Vi=
(Xi, Yi, Zi)}，其中（Xi, Yi∈D）是平面坐标， Zi是（Xi, Yi）对应的高程； DHM( Digital
Height Model)是一个与DEM等价的概念；
数字高程模型
第一节 概述
地表形态的表达 ——从模拟到数字
早期由于测绘知识的缺乏，对地形表面形态的描述主要采 用象形绘图方法进行，例如山体用岩石堆符号表示，山体 范围用一系列的“鱼鳞”符号或类似锥形的符号表示。
17世纪以后，人们逐步意识到地面起伏变化对气温、植被、 环境等的深刻影响，对地面形态的表达成为人们愈来愈关 心的问题，因此以写景方式进行地形刻画成为这一时期的 主流，如先后出现的透视写真图、晕渲法、斜视区域图、 地貌写景图、地貌形态图等等。
• 现代数字地图主要由DOM (数字正射影像图)、DEM (数字 高程模型)、DRG (数字栅格地图)、DLG (数字线划地图) 以及复合模式组成。
DRG
数字栅格地图(DRG)是纸质地图的栅格数字化产品。 每幅图经扫描、几何纠正 、图幅处理与数据的压缩处理， 形成在内容、精度和色彩上与地图保持一致的栅格文件。 彩色地形图还应经色彩校正，使每幅图像的色彩基本一致。 数字栅格地图在内容上、几何精度和色彩上与国家基本比 例尺地形图保持一致。
由于等高线地形图的可测量性和地貌晕渲表示地形结 构所具有的三维可视化效果，使这两种方法称为20世纪以 来地形图主要的表示方法和手段。
• 20世纪40年代计算机技术的出现和随后的蓬勃发展，以及 相关技术，如计算机图形学、计算机辅助制图、现代数学 理论等的完善和实用，各种数字地形的表达方式得到迅速 发展。
• 随后Miller和LaFamme在Photogrammetric Engineering杂 志上发表题为“The digital terrain model:theory and application”的论文，首次提出了数字地面模型的概念
DTM的概念
数字地面模型（Digital Terrain Model, DTM）
DOM
数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，缩写DOM） 是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空像片/遥感 影像（单色/彩色），经逐象元进行纠正，再按影像镶嵌， 根据图幅范围剪裁生成的影像数据。一般带有公里格网、 图廓内/外整饰和注记的平面图。
DOM同时具有地图几何精度和影像特征，精度高、信 息丰富、直观真实、制作周期短。它可作为背景控制信息， 评价其它数据的精度、现实性和完整性，也可从中提取自 然资源和社会经济发展信息，为防灾治害和公共设施建设 规划等应用提供可靠依据。
4D产品
• 4D产品：数字高程模型(DEM)、数字正射影像图(Digital OrthoimageMap，DOM)、数字线划图(Digital Line Graphic, DLG) 和数字栅格地图(Digital Raster Graphic, DRG)。前3D为国家空间数据基础设施（NSDI）的框架 数据。
18世纪，随着测绘技术的发展，高程数据和平面位置数据 的获取成为可能，对地形的表达也由写景式的定性表达逐 步过渡到以等高线为主的量化表达。用等高线进行地表形 态描述具有直观、方便、可测量等特性，是制图学史上的 一项最重要的发明。
19世纪初期，平版印刷技术的发展使得用连续色调变化和 阴影变化模拟不规则的地表形态成为可能。但直到19世纪 后期，才将地貌晕渲作为一种区域符号广泛地应用于地形 表达之中，阴影变化具有显示斜坡的能力。
2. 60-70年代主要进行插值问题的研究，即研究如何精确地 表达地面模型；
3. 70年代中后期主要进行采样问题的研究，即研究多途径 （包括等高线、规则格网、解析仪等）的数据获取问题；
4. 80-90年代对DTM的研究涉及很多方面，包括其精度、地 形分类、质量控制、数据压缩、DTM应用等；
5. 90年代以后主要着重于DTM的地形特征提取及分析研究。
DEM与DLG叠加 DLG与DRG叠加
DOM与DEM叠加
以DEM+DOM+DLG为数据结构的电子地图服务正悄 悄成为是市场主流 ,如：
应用领域：基础测绘、城市规划、国土资源调查、铁 等。
DLG
数字线划地图（Digital Line Graphic，缩写DLG）是 地形图基础要素信息的矢量数据集，其中保存着要素间的空 间关系和相关的属性信息，能较全面的描述地表目标。
DLG按不同的地图要素分为若干数据层（如：交通、水 系、植被、行政区划等），可以根据不同的需要实现地图要 素的分层提取或相互叠加，满足GIS的空间检索和空间分析， 因此它被视为带有智能的数据。它还可以和DOM叠加成复合 产品，制作各种专题地图或电子地图，满足各专业部门的需 要。可用于建设规划、资源管理、投资环境分析等各个方面 以及作为人口、资源、环境、交通、治安等各专业信息系统 的空间定位基础。
• 1958年，美国麻省理工学院摄影测量实验室主任Miller教 授对计算机和摄影测量技术的结合在计算机辅助道路设计 方面机进行了实验。他在立体测图仪所建立的光学立体模 型上，量取了设计道路两侧大量地形点的三维空间坐标， 并将其输入计算机，由计算机取代人进行土方计算、方案 遴选等繁重的手工作业。Miller在成功解决道路工程计算 机辅助设计问题的同时，也证明了用计算机进行地形表达 的可行性以及巨大的应用潜力和经济效益。
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，而广义的DTM还包含地物、自然资源、环境、 社会经济等信息。
DTM的发展历程
1. 50年代末形成概念；最早由Miller(1956年) 提出，用于解 决高速公路的自动设计；