272-习题作业-第二十四讲数字高程模型及其应用

数字高程模型的制作及应用

数字高程模型的制作及应用作者：贾亚红白洁贾亚敬宇文海龙来源：《西部资源》2011年第01期摘要：本文结合工作实践，首先总结概括了数字高程模型（DEM）的制作方法及过程，其次阐述了DEM的质量监控，最后简述DEM在实际生产中面临的问题及在实际生产生活中的应用。

关键词：高程模型制作应用研究一、引言信息技术的发展,使地图制图技术发生了根本性的变革。

数字化、自动化和智能化成为测绘生产的主要技术手段,测绘基础工作由原来的单一生产模拟地图转变为生产基础地理信息产品。

“4D”产品技术的应用越来越被重视。

它是现阶段技术水平上遥感与GIS相结合的成功之路。

4D作为国家基础地理空间框架数据的主产品形式，正逐步替代传统的模拟地图，在国民经济的众多领域得到广泛应用，DEM-数字高程模型作为“4D”产品之一的模块在测绘领域占主导力量，DEM是地理数据库中的核心数据，是进行地形分析的基础，被广泛应用于测绘、遥感、资源、环境、城市规划、农林、灾害、水电工程及军事等领域。

二、数字高程模型的简介数字高程模型(Digital Elevation Model)，简称DEM。

它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，其它各种地形特征值均可由此派生。

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。

DTM的另外两个分支是各种非地貌特性的以矩阵形式表示的数字模型，包括自然地理要素以及与地面有关的社会经济及人文要素，如土壤类型、土地利用类型、岩层深度、地价、商业优势区等等。

实际上DTM是栅格数据模型的一种，它与图像的栅格表示形式的区别主要是：图像是用一个点代表整个像元的属性，而在DTM中，格网的点只表示点的属性，点与点之间的属性可以通过内插计算获得。

数字高程模型及其应用-新

异则判断
F ( X ,Y ) (Y2 Y1)(X X1) ( X 2 X1)(Y2 Y1) 0
p1
若备选点P之坐标为（X，Y）
F ( X , Y ) F ( X 3 , Y3 ) 0
p3
p2
重复与交叉的检测：任意一边最多只能是两个三角形的公共边。
3）立体像对法
DEM的生成
方法：
1、格网法
2、三角网法
3、立体像对法
4、曲面拟合法 5、等值线插值法
格网法
●在地形图上蒙上格网，逐格读取中心点或交点的高程值。
格网法
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。
构三角网的要求
DTM与DEM的概念
DTM (Digital Terrain Model, DTM)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。如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）。高程是地理空间中的第三维坐标。数学表达为：z = f（x，y） DEM是DTM的一个子集，是DTM的基础数据，最核心部分，可以从中提取出各种地形信息，如高度、坡度、坡向、粗糙度，并进行通视分析，流域结构生成等应用分析。
4）不规则三角网(TIN)模型
不规则三角网（Triangulated Irregular Network, TIN）是另外一种表示数字高程模型的方法[Peuker等，1978]，它既减少规则格网方法带来的数据冗余，同时在计算（如坡度）效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。 TIN模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到（在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程）。所以TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。

第7章-数字高程模型

1 数字高程模型的定义
地形表面形态等多种信息的一个数字表示
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}
➢数字高程模型DEM（Digital Elevation Model）或 DHM(Digital Height Model) 是表示区域D上地形的三维向量有限序列
0
1 L
L
2kX
[{
0
Ck cos(
k 0
L
k
)
k 0
Ck
cos(2kX
L
k
)]}2
dX
2 z
1 2
m
(Ck
k 0
Ck )2 dX
1 2
m
(1
k 0
Ck Ck
)2 Ck2
1 2
m
[1
k 0
H (uk )]2Ck2
采样间隔和地形的复杂程度
2.利用检查点的DEM精度评定
在DEM内插时，预留一部分数据点作为检查点,在建立DEM之后，由DEM内插出这些点的高程，DEM的精度
“任何一个圆滑的数学表面总是可以用一系列有规则的数学表面的总和，以任意的精度进行逼近。”也就是一个数学表面上某点（X，Y）处高程Z的表达式为:
n
Z f (X ,Y ) ajq(X ,Y , X j,Yj ) j 1
a1q(X ,Y , X1,Y1) a2q(X ,Y , X 2,Y2) anq(X ,Y , X n,Yn )
深度学习在DEM数据获取中的应用
1.针对激光点云的地面点和非地面点的分类处理：一处理Lidar数据，提取每个点与周围点之间的相对高差并将其
转换为表示点特征的图像，用于神经网络的训练。分离地物点

数字高程模型及其应用

描述地球表面形态多种信息空间分布(如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征)的有序数值阵列，从数学的角度，可以用下述二维函数系列取值的有序集合来概括地表示数字地面模型的丰富内容和多样形式:
Kp＝fk(up,vp) (k＝l，2，3，„，m; p＝1，2，3，„，n)
2、DTM的表示方法
1）数学分块曲面表示法
这种方法把地面分成若干个块，每块用一种数学函数，如傅立叶级数高次多项式、随机布朗运动函数等，以连续的三维函数高平滑度地表示复杂曲面，并使函数曲面通过离散采样点。
2）规则格网表示法
规则格网表示方法是把DTM表示成高程矩阵 DTM＝｛Hij｝, i=1，2，… m-l，m； j＝1，2，… n-1,n
igital Geomorphic Model）地表起伏形态的数据
非数字地貌模型地理背景、社会经济数据
6.2 DTM的数据采集与表示
1、DTM的数据源与采集方法
1）以航空或航天遥感图像为数据源
这是DEM数据采集最常用的方法之一。利用附有的自动记录装置（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
空间数据分析
主讲：石云
第六章数字高程模型及其应用
6.1 DTM与DEM的概念
1.概述
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
为了准确地反映地形，可根据地形特征进行选择采样，例如沿山脊线、山谷线、断裂线进行采集以及离散碎部点（如山顶）的采集。这种方法获取的数据尤其适合于不规则三角网DEM的建立。

《摄影测量学》数字高程模型及其应用(可编辑)

《摄影测量学》7数字高程模型及其应用常用的地貌表示方法常用的地貌表示方法等高线图第七章数字高程模型及其应用§7-1 概述数字地面模型的发展过程1956年由Miller教授提出概念60年代至70年代对DTM内插问题进行了大量的研究70年代中、后期对采样方法进行了研究80年代以后,对DTM的研究已涉及到DTM系统的个环节,其中包括用DTM表示地形的精度、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的建立与应用数字地面模型DTM的概念数字地面模型DTM(Digital Elevation Model):是地形表面形态等多种信息的一个数字表示. DTM是定义在某一区域D上的m 维向量有限序列:V ,i1,2,…,ni其向量V (V ,V ,…,V )的分量为地形X,Y,Zi i1 i2 in i i i((X,Y)∈ D)、资源、环境、土地利用、人口分布等多种i i信息的定量或定性描述。

数字高程模型DEM的概念数字高程模型DEM(Digital Elevation Model):是表示区域D上地形的三维向量有限序列{Vi(Xi,Yi,Zi),i1,2,…n}其中(Xi,Yi)∈D是平面坐标,Zi是(Xi,Yi)对应的高程DEM是DTM的一个子集,是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达,是DTM的地形分量。

地面信息的不同表达方地形图:优点:直观,便于人工使用缺点:计算机不能直接利用,不能满足自动化要求,管理不DTM:地表信息的数字表达形优点:直接输入计算机,计算机辅助设计,便于修改、更新、管理,便于转换成其它形式的产品数字高程模型DEM 表示形式规则矩形格网(Grid利用一系列在X,Y方向上等间隔排列的地形点的高程Z表示地形,形成一个矩形格网DEMXY 、任一点Pi,jiiXX+i?ΔXi 0YY+j?ΔYi 0基本信息: XY 、 ):起始点坐标00ij , :行列数;: ΔΔ X、 Y 间隔DEM:基本信息+规则存放的高程优点:存储量最小,易管理,应用最广泛缺点:不能准确表达地形的结构和细不规则三角网TIN :按地形特征采集的点以一定规则连接成覆盖整个区域互不重叠的三角形优点:顾及地貌特征点、线,表达复杂地形较准缺点:数据量大,结构复杂,应用、管理复数据点的获取DEM数据采集方法野外实测:全站仪、GPS施测现有图数字化手扶跟踪数字化扫描数字化摄影测量方法解析测图仪、自动化的测图系统进行采集(自动化DEM数据采集)空间传感器:遥感系统、雷达等§7-2 数据预处理格式转换:数据格式不同,转换为内插软件需要的格式坐标系统的变换:变换到地面坐标系,一般采用国家坐标数据编辑:交互方式,查错、补测栅格数据转换为矢量数据:扫描数字化得到灰度阵列(栅格数据)转换为按顺序排列的点坐标(矢量数据)数据分块:数据采集方式不同,排列顺序不同,内插计算只与周围点有关,分块可保证在大量数据中找到需要的点§7-3 数字高程模型数据内插§7-3 数字高程模型数据内插规则格非采样点的采集的原始数高程?非规则排数字地面模型数据内插:根据参考点上的高程计算其它待定点处高程的方法用邻近的数据点数字地面模型数据内插的特点:内插出待定点基于原始函数的连续光滑性大范围内的地形很复杂,整个地球表面起伏不可能用一个多项式拟合,采用局部函数内插地表既有连续光滑的特点,又有由于自然或人为的原因产生的不连续内插方法1、移动曲面拟合法*2、线性内插*3、双线性内插*4、三次样条函数内插*5、多面函数法6、最小二乘配置法7、有限元内插法一、移动拟合法:数据点范围随待数据点范围随待插点位置变化而插点位置变化而变化变化逐点内插1、解法思路:以待定点为中心,定义一个局部函数(一次或二次多项式)拟合周围数据点,以确定待定点的高程2、数学模型:22Z AX++ BXY CY+DX+EY+F3、解算过程(二次多项式为例) :①检索出对应该点的几个分块格网中的数据点(数据分块),并将坐标原点移至该点PXP,YP)XX ? X Y Y?Yii pi i p②以P为圆心,R为半径作圆(数据点个数6,选用圆内点22③列误差方程:拟合曲面Z Ax++ Bxy Cy+Dx+Ey+F22数据点Pi的误差方程:vX A++ XYBYC+XD+YE+F?Zii ii i i i i④计算每一数据点的权不是观测精度,反映该点对待定点影响的大小(相关程度,影响大则权大):与该数据点与待定点的距离2diRd122ikp , p , p ei i i2d di i待定点P⑤解法方程:的高程解得参数A、B、C、D、E、F4、怎样选邻近的数据点来拟合曲面?选圆内的点,要综合考虑范围和点数两个因素,数要不少于6个,点的分布要均匀地形起伏较大时,半径不能取得很大数据点与待定点之间的地形变化是连续光滑的5、适用场合:方便灵活,计算速度较慢,适用于离散点生成规则格网DEM二、线性内插Z aa++X aY1、数学模型p 01 22、解法思路使用最靠近的三个数据点,确定平面参数a 、a 、a ,从0 1 2而求出新点的高程10 0aZ01?11 XY a Z 第点为原点22 1 2?aZ1XY 3323?aXY ?XY 00Z02332 11aY ?YY?YZ123332XY ?XY23 32aX??XXXZ?23232??3?3、适用场合:根据格网点、断裂线点高程内插等高线三、双线性内插1、数学模型双线性多项式Z aa++X aY+aXY00 10 01 112、解法思路使用最靠近的四个数据点,确定参数a 、a 、a 、a ,从而00 01 10 11求出新点的高程1101XY YXZ ? 1 1? ZZ + 1?P 00 10LL LLPXY XY+? 1 ZZ +L01 11LL LLYX003、适用场合10在方格网(GRID)中内插高程双线性多项式内插只能保证相邻区域接边处的连续,不能保证光滑。

数字高程模型PPT演示课件

20
第二节 DEM的主要表示模型
规则格网模型等高线模型不规则格网模型
760
780 830
9 20 9 40 970
7 90
930
810
890 820
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9 10
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950 890 880
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87 0
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8 60
94 0
920
21
950
950
2.1规则格网模型
些地图便是数字高程模型的现成数据源，可以通过数字化好的等高线数据插值得到格网DEM。
一般有三种方法：等高线离散化法等高线内插法等高线构建TIN法
36
3.3.1等高线离散化法 – 所谓的等高线离散化法，实际上就是用等高线上的高程点插值，并将这些高程点看作是不规则分布数据，并不考虑等高线特性。
则Delaunay三角网的排列得到的数值最大，从这个意义上讲，Delaunay三角网是“最接近规则化”的三角网。
参考邬伦地理信息系统－－原理、方法和应用
30
Delaunay三角形网的通用算法－逐点插入算法 1. 构造初始三角形。 2. 将点集中的其它散点依次插入，如插入点P，在
三角形链表中找出其外接圆包含插入点P的三角形（称为该点的影响三角形），删除影响三角形的公共边，将插入点同影响三角形的全部顶点连接起来，从而完成一个点在Delaunay三角形链表中的插入。
19
数字地貌模型（Degital Geomorphology Model,DGM）
• 高程是地球表面起伏形态最基本的几何量，除高程外，地形表面形态还可通过坡度、坡向、曲率等进行地貌因子描述，这些地貌因子是高程直接或间接的函数，通过DEM可以提取这些地貌因子。对DEM的格网单元，在保持平面位置不变的情况下，用相应位置上的地貌因子取代高程，就可以得到该地貌因子的数字模型，如，用坡度取代高程，则形成数字坡度模型。

数字高程模型的应用-精选文档

确定等高线高程
z z k Z k min
计算状态矩阵
(0,1) (1,1)
H (K)
h h h( k ) m0
(k ) 00 (k ) 10
h h
(k ) 01 (k ) 11

(k ) hm 1
h (k ) hmn h
已知点的一阶偏导数与二阶混合导数，其值可按下式计算：
双三次多项式(三次曲面）内插
Z Z ij 1 ij 1 ( Z ) ( Z Z ) ( Z ) ( Z Z y ij i ,j 1 i ,j 1 x ij i 1 ,j i 1 ,j) y 2 x 2
a00
2 a X a X 10 20
a30X3
P(x,y)
2 3 a01 Y a XY a X Y a X Y 11 21 31 2 2 2 3 2 a02 Y2 a XY a X Y a X Y 12 22 32 3 2 3 3 3 a03 Y3 a XY a X Y a X Y 13 23 33
《摄影测量学》（下）第四章
数字高程模型的应用
武汉大学
遥感信息工程学院摄影测量教研室
主要内容
基于矩形网的DEM多项式内插
等高线绘制
立体透视图
DEM的其他应用
数字地面模型的应用
在测绘中可用于绘制等高线、坡度、坡向图、立体透视图，制作正射影像图、立体景观图、立体匹配片、立体地形模型及地图的修测。在各种工程中可用于体积、面积的计算，各种剖面图的绘制及线路的设计
等高线的起点和终点的处理
h 1 ; h 1 ; v 1 ; v 1
( k ) i , 0 ( k ) i , m ( k ) 0 , j ( k ) n , j

如何进行数字高程模型的制作和应用

如何进行数字高程模型的制作和应用导言：数字高程模型（DEM）是一种用数字方式来描述地球表面地形变化的方法。

它在地理信息系统（GIS）和地形分析等领域被广泛应用。

本文将讨论数字高程模型的制作方法，并探讨其在土地规划、水文模拟和地质研究等方面的应用。

一、数据收集和处理数字高程模型的制作首先需要数据的收集。

常用的数据源包括航空摄影、卫星影像和地面测量。

航空摄影和卫星影像可以通过影像解译技术获得地形信息，而地面测量则需要使用全球定位系统（GPS）等设备。

这些数据必须进行预处理，包括去除噪声、纠正畸变和分辨率调整等。

此外，还需要考虑不同数据源之间的配准和定位。

二、网格化与插值算法在获得地形数据之后，需要将其转化为数字高程模型。

网格化是一种常用的方法，将地形数据划分为规则的栅格单元。

在网格化的过程中，选择合适的单元大小和分辨率非常重要。

过小的单元将导致模型过于复杂，而过大的单元则会丢失细节。

插值算法是生成数字高程模型的关键步骤之一。

插值算法可以将有限的地形数据点扩展到整个区域，并估计未知点的高程值。

最常用的插值算法包括克里金插值、反距离加权插值和三次样条插值。

选择合适的插值算法需要考虑数据的分布和特性。

三、DEM的应用1. 土地规划数字高程模型在土地规划中起到至关重要的作用。

它可以帮助规划者了解地形特征，包括坡度、坡向和水流方向等。

基于DEM的土地规划可以合理布局建筑物、道路和排水系统，提高土地的利用效率和环境可持续性。

2. 水文模拟数字高程模型在水文模拟中广泛应用。

它可以模拟水流的路径和速度，预测洪水的发生概率和影响范围，提供洪水风险评估和防灾决策支持。

此外，数字高程模型还可以用于分析流域的土壤侵蚀风险、河道的侵蚀和沉积等水文问题。

3. 地质研究数字高程模型对地质研究的意义不容忽视。

它可以帮助地质学家了解地表和地下的地貌特征，预测地震破坏的程度和地质灾害的风险。

数字高程模型还可以用于找寻矿产资源、勘探石油和天然气等地质资源。

数字高程模型的表现及应用

空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。每个格网单元或数组的一个元素，对应一个高程值，太原市西山某地区规则
格网数据见图１。格网的间隔为１０ｍ，横向、纵向分别有ｌＯ个格网。
－
５（） — ３５１：１．９
【李志林，庆．２Ｊ朱数字高程模型『．ＭＪ武汉：汉大学出版社，武
１９８９．
【宋伟东，３］张永彬，继读，数字测图原理与应用【．今等．Ｍ】北京：
的密度和位置，能充分表示地形特征的点和线，从
重要的作用［３１。
参考文献：
样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这
些离散点（三角形的顶点）连接成相互连续的三各角面。因为ＴＮ可根据地形的复杂程度来确定采样点Ｉ
ｆ陈述彭，东．数字地球 ” １】郭华 “ 与对地观测Ｕ．学报，００】地理２０，
８１８８８３８０８３８３８４８５８３８５９７６５５６４５４２
模型可视化的基础，没有计算机科学技术的发展就
没有数字高程模型的逼真显示：测绘科学为数字高程模型数据的提取提供了方法。对于不同的数据
源，采取不同的形式，同时借助计算机科学技术实
究与探讨
键控制平面坐标的记录，高程则需由人工从键盘输入。二是扫描数字化，利用扫描仪将地图扫描得到栅格似的地图数据【 ” 。３数字高程模型的表示方式

如何进行数字高程模型的建立与应用

如何进行数字高程模型的建立与应用数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是一个数字化的地形表面模型，可以提供地貌、水文、气候等多方面的信息。

它在工程、地理信息系统等领域中具有广泛的应用。

本文将探讨如何进行数字高程模型的建立与应用。

一、数字高程模型的建立数字高程模型的建立包括数据采集、数据处理和数据分析三个步骤。

1. 数据采集数据采集是建立数字高程模型的第一步。

常用的数据采集方法包括地面测量、航空摄影、卫星遥感等。

不同的采集方法适用于不同的地形和需求。

例如，地面测量适用于小范围的地形测量，航空摄影适用于中等范围的地形测量，卫星遥感适用于大范围的地形测量。

2. 数据处理数据处理是将采集到的数据转化为数字高程模型的关键步骤。

常用的数据处理方法包括插值、滤波和校正等。

插值方法可以根据采集到的离散点数据生成连续的地形表面模型。

滤波方法可以去除噪声和异常值，提高模型的精度和可靠性。

校正方法可以将数字高程模型与实际地形进行对比，确定模型的准确性。

3. 数据分析数据分析是数字高程模型的最后一步，它可以揭示地形的特征和规律。

常用的数据分析方法包括地形指数计算、地形变化监测和洪水模拟等。

地形指数可以用来描述地形的倾斜度和陡峭度，进而评估地质灾害的潜在风险。

地形变化监测可以用来观察地形的演变和变化趋势。

洪水模拟可以通过数字高程模型模拟洪水的传播和影响范围，提供洪水防灾和应急管理的依据。

二、数字高程模型的应用数字高程模型在不同领域具有广泛的应用。

以下将介绍几个典型的应用领域。

1. 土地规划与设计数字高程模型可以为土地规划和设计提供依据。

通过分析数字高程模型，可以评估土地的适宜性和可利用性。

例如，数字高程模型可以帮助确定坡度、坡向和土壤类型，为农田规划提供参考。

数字高程模型还可以模拟不同的土地利用方案，评估其对地形和地貌的影响，为土地规划和设计做出科学决策。

2. 水资源管理数字高程模型在水资源管理中起着重要的作用。

数字高程模型及地学分析的原理与方法(共83张PPT)

DEM，(Digital Elevation Models)，是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列
，即地表单元上高程的集合，数学表达为：z=f(x，y)。
DEM功能与应用需求的关系
●数字地形模型(Digital 数字高程模型的概念与理解
DEM功能与应用需求的关系
?DEM及地学分析?第一章
第一节
地表形态表达：从模拟到数字
数字地面模型与其他学科的关系
测绘遥感军事水文土木工程农林规划地质
第二节数字高程模型的概念与理解
2、数字高程模型定义
DEM，(Digital Elevation Models)，是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元上高程的集合，数学表达为：z=f(x，
DEM数据采样的根本原那么是通过最少的采样点来恢复和重建地形外表
2.空间数据内插方法
空间数据内插技术实现了在离散采样点根底上的连续外表建模，同时也可对未采样点处的属性值进行估计，是分析地理数据空间变化规律和趋势的有力工具。
DEM作为一类特殊的统计外表，高度逼真的地形建模技术和快速的内插算法是 DEM研究领域长期以来的追求目标。
非地形特性应用〔重力、气压、磁场、降水、地价、土壤类型、工农业产值〕
2、数字高程模型定义从技术角度地形可视化有静态可视化和交互式动态可视化两种〔〕
1、基于DEM的信息提取
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。
2、等高线的绘制可视化〔Visualization〕是指运用计算机图形图像处理技术，将复杂的科学现象、自然景观以及十分抽象的概念图像化，以便理解现象，观察

DEM简单应用

数字高程模型定义及应用城乡规划专业黄鑫楠2012013312数字高程模型定义：高程用来描述地表的起伏状态，传统的高程是等高线。

其意义是在二维的地理空间上的连续曲面函数。

当此高程用计算机来表达，称为数字高程模型。

三方面要素：计算机容量，模拟的数据，模型化表达。

数字高程模型（DEM）是对地理空间上，具有连续变化特征地理现象通过有限的地形高程数据实现对地形曲线的数字化模拟，即模型化表达和过程模拟。

狭义：区域地表海拔高程的数字化表达(强调地表）广义：是地理空间中的地理形象海拔高度的数字化表达（如海底DEM，大气等压面DEM）DEM在城市规划中的主要应用:如何利用新技术、新方法为城市规划建设服务，正成为城市规划部门面临的新课题。

而DEM作为近年来的一项新技术，正为城市规划建设的多个方面提供它特有的服务。

以下以南京市为例：(1)DEM在南京市l：10 000 IKONOS正射影像制作中的应用随着近几年来城市建设范围的不断扩张，原有的基础地理信息资源已远不能满足南京城市发展的迫切需要，特别在无图区、少图区、基础地理信息动态更新较慢地区的需求尤为迫切。

为满足这方面的需求’从2004年开始，南京市规划局每两年订购l m分辨率IKONOS卫星影像(单片)资料，并制作l：10 000IKONOS正射影像数据库以满足社会各方面的需要。

在此制作过程中，DEM是正射影像的制作过程中必须使用的重要数据，它的作用是通过对影像的重新采样、微分纠正的方法来消除数字影像图由于地形起伏而带来的垂直投影差，从而使之成为正射影像。

这种单片微分纠正的方法具有节约成本、简单可靠的优点。

南京市市域范围属于丘陵地貌，主城周边地区影像图的地形起伏相对较大，所以DEM在正射影像加工的过程中起到了重要作用。

(2)DEM在城市三维辅助审批中的应用目前，规划部门的审批主要依赖于平面图，审批结果也是基于二维平面的。

但随着三维虚拟软件技术的不断发展，运用DEM、DLG、DOM数据，在一定的软件环境下简单、快速地构建小范围内的城市三维景观，目前来说已不是一件难事，正因为如此，城市三维辅助审批正成为南京市规划管理中的新手段，正在逐步推广，并在部分案例中做了尝试，取得了比较好的效果。

数字高程模型

+第一章绪论数字地形图：在测绘领域，地形图是一个专有名词。

国内的地形图（国外的不了解）一般特指那些特定比例尺系列、有着固定分幅范围的、全面表达地表面的地形、地物特征的地图。

其内容特点是全面、均衡、不突出表达某种要素。

一般包括：测量控制点、居民地、水系、交通、管线、地貌、植被等内容。

数字地形图的历史形态是模拟地形图，一般是纸质的。

数字高程模型(DEM)：地形图上的地貌是用等高线、高程点、陡坎、陡崖等表达的。

等高线和高程点，外加陡坎、陡崖及其比高构成了一种“高程模型”。

通过对他们的判读，可以得到对地表高程的总体印象，是对实际地貌的一种模拟。

数字地形图上的等高线和高程点是数字高程模型的一种。

不规则三角网、规则格网都可以是数字高程模型，其核心特点是都可以对地表高程信息进行完整的模拟。

数字地面(地形)模型(DTM)：地形是“地表形态”或“地貌形态”的简称。

地形可以用高程来描述，也可以用坡度、坡向等信息来描述。

数字地形模型包括数字高程模型、数字坡度模型、数字坡向模型等。

数字表面模型(DSM)：DEM必须是高程信息，是对地形和地貌的模拟，DSM可以是地物表面的模拟，包括植被表面、房屋的表面，对DSM进行加工，去掉房屋、植被等信息，可以形成DEM。

模型（Model）:用来表现其它事物的一个对象或概念，是按比例缩减并转变为能够理解的事物本体。

模型可用来表示系统或现象的最初状态，或表现某些假定或预测的情形。

三个层次：概念模型----基于个人的经验与知识在大脑中形成的关于状况或对象的模型。

物质模型----模拟的模型。

如沙盘，塑料地形模型。

数学模型----基于数字系统的定量模型。

用数学的语言、方法去近似地刻划实际，是由数字、字母或其它数学符号组成的，描述现实对象数量规律的数学公式、图形或算法。

•（1）按照模型的应用领域（或所属学科）如人口模型，生物模型，生态模型，交通模型，作战模型等。

•（2）按照建立模型的数学方法（或所属数学分支）如初等模型，微分方程模型、网络模型、运筹模型、随机模型等。

数字高程模型的应用

数字高程模型的应用
数字高程模型（DEM）是一种用于表示地形高度信息的数字化数据集，通常使用数字高程模型数据可以实现以下应用：
1. 地形分析：DEM数据可用于地形分析，例如地形高度的可视化、坡度计算、坡向分析等。

这些分析可以帮助人们更好地了解地形的特征和变化，以及对地形进行规划和设计。

2. 建筑设计：DEM数据可以用于建筑设计和城市规划中，例如确定建筑物的高度、选择建筑地点、设计道路和桥梁等。

3. 水资源管理：DEM数据可以用于水资源管理，例如确定河流和湖泊的轮廓、计算流域面积、分析洪水和干旱等。

4. 环境监测：DEM数据可以用于环境监测，例如监测山体滑坡、火山喷发、地震等自然灾害，以及监测城市扩张和森林砍伐等人类活动。

5. 地球科学研究：DEM数据可以用于地球科学研究，例如研究地形演变、冰川作用、风化和侵蚀等地质过程，以及研究地球表面的气候变化和环境变化等。

DEM数据在许多领域都有广泛的应用，可以帮助人们更好地了解地球表面的地形和环境特征，为各种规划、设计和
决策提供支持。

如何进行数字高程模型的制作与应用

如何进行数字高程模型的制作与应用数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是通过数字技术手段对地勘测量数据进行处理和分析，以生成地表高程点的三维几何模型。

它在地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）和遥感领域有广泛的应用。

本文将介绍数字高程模型的制作与应用技术。

1. 数字高程模型的制作1.1 大地控制点的获取在进行数字高程模型制作前，需要先获得一定数量的大地控制点。

这些控制点可以通过全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）测量或者人工测量等方式进行获取。

大地控制点的数量和分布要充分考虑地形地貌特征，以保证生成的数字高程模型精度和准确性。

1.2 地形数据的采集采集地形数据是生成数字高程模型的关键步骤。

可以利用航空遥感、卫星影像或者地面测量的方式获得地形数据。

航空遥感和卫星影像数据的获取可以使用无人机、卫星或者航空器进行获取，而地面测量可以通过测量仪器对地表进行实地测量。

在获得地形数据时，要控制好采集数据的分辨率和密度，以满足需要生成数字高程模型的精度要求。

1.3 数据处理与拼接在获得地形数据后，需要进行数据处理与拼接。

首先，对采集到的地形数据进行预处理，包括去除可能存在的噪声、过滤掉无效数据等。

然后，对处理后的数据进行拼接，生成完整的地形数据集。

拼接时要注意数据的投影坐标系统一，以保证后续处理的准确性。

1.4 数字高程模型的生成在获得完整的地形数据集后，可以利用数字图像处理和地理信息系统软件等工具生成数字高程模型。

常用的数字高程模型生成算法包括插值算法和过程算法。

插值算法可以通过已有的地形数据，推算出其他地方的地形高程数据。

过程算法则是通过对地形数据进行分析和模拟，生成数字高程模型。

根据实际需求和数据特点，可以选择合适的算法进行数字高程模型的生成。

2. 数字高程模型的应用2.1 地形分析与可视化数字高程模型可以用于地形分析与可视化，帮助我们更好地了解地形地貌特征。

第七章数字高程模型及其应用

《摄影测量学》第七章
数字高程模型及其应用
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5
概述数据预处理数字高程模型数据内插方法数字高程模型的数据存储数字高程模型应用算法
概述
数字地面模型 DTM （ Digital Terrain Model）Miller教授1956年提出来。用于各种线路(铁路、公路、输电线)的设计、各种工程面积、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。
建立误差方程式
vi X i A X iYi B Yi C X i D Yi E F Z i
2 2
由n个数据点列出误差方程：
V MX Z
v1 v2 V v n
A B X C F
军事上，用于导航及导弹制导；在遥感中，可作为分类的辅助数据；是GIS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；工业上，可利用数字表面模型（DSM）绘制出表面结构复杂的物体的形状。
六、数字地面模型的发展过程
50年代末概念形成 60-70年代对DTM的内插问题进行研究 70年代中、后期对采样方法进行研究
Grid-TIN混合网德国Ebner教授等提出了 Grid-TIN混合形式的DEM, 一般地区使用矩形网数据结构（根据地形采用不同密度的格网），沿地形特征则附加三角网数据结构
矩形格网三角同混合形式DEM
数字高程模型的数据获取
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。
DEM的数据采集，有野外常规数据采集、现有地形图数字化、摄影测量法数据采集和由遥感系统直接测得。

数字高程模型的应用

剖面图不一定必须沿直线绘制，
也可2沿02一1/9/条13曲线绘制。
4
在航空中的应用
基于DEM的航空摄影技术设计系统
• 基于DEM的航空摄影技术设计是把数字高程模型作为航摄技术设计的数据源,采用计算机技术构成一个自动化的航摄技术设计系统。
• 采用该系统的优点是:免除人工目视查找航摄设计参数、减少计算量、保证理想的航摄飞行方案以及航线和航片之间的重叠度.使用RC-10, RC20, RMK-A航摄仪进行摄影，本系统提供的设计数据可以直接作为领航数据以及摄影员作业参考使用数据;使用RC-30, RMK-TOP进行摄影，提供的数据可以直接作为飞行计划使用，实现从技术设计到航摄作业过程的自动化。
6
在航空中的应用
系统设计的思想和目标
• 基于DEM的航空摄影技术设计是利用DEM数据进行航摄像片曝光点的自动生成，生成的数据可以直接供航摄仪使用。
• 采用该系统在航摄技术设计上可以达到下面的目标: a)最佳的航摄分区 b)理想的航线敷设 c)准确的像片中心点位置 d)方便的数据传输方式和飞行质量评估 e)可打印输出数据或直接调用供其它航摄设计使用
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。
2）绘制
可在格网DEM或三角网DEM上进行。
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。
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在旅游行业中的应用
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272-习题作业-第二十四讲 数字高程模型及其应用

数字高程模型的制作及应用

数字高程模型及其应用-新

第7章-数字高程模型

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《摄影测量学》数字高程模型及其应用(可编辑)

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