第二章DEM的数据获取
测绘技术中的DEM数据处理技巧
测绘技术中的DEM数据处理技巧导言：数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是测绘技术中非常重要的数据之一。
它可以反映地表的高程信息，并为地理信息系统（Geographic Information System，GIS）分析和应用提供基础。
本文将就测绘技术中的DEM数据处理技巧展开论述，包括DEM数据获取、去噪、插值和精度评定等方面。
一、DEM数据获取DEM数据的获取方式多种多样，常见的有激光雷达测高技术、航测影像解译以及地面测量等。
激光雷达测高技术是目前较为先进的获取DEM的方法之一，它通过激光束发射装置测量地面的高程信息，并将其转化为数字数据。
航测影像解译是基于影像分析的方法，通过解译卫星或航空影像来获取地表高程信息。
地面测量是一种传统的获取DEM数据的方法，通过在地面上设置测量点，使用测距仪等设备进行测量，获取地表的高程信息。
二、DEM数据去噪在DEM数据获取的过程中，由于测量设备或数据传输过程中的误差，可能会产生噪音数据。
为了提高DEM数据的质量，需要进行数据去噪的处理。
常用的DEM数据去噪方法有平滑滤波、统计滤波和小波滤波等。
平滑滤波方法通过对DEM数据进行平均运算，减少噪音的干扰，使地形表面更加平缓。
统计滤波方法则是基于统计学的原理，根据DEM数据的统计特征来判断噪音数据并进行去除。
小波滤波是一种将信号分解为不同尺度的波形来处理噪音的方法，它可以根据数据的特征进行自适应的滤波处理。
三、DEM数据插值DEM数据插值是在已有的离散高程数据点上，通过一种数学方法来推测其他位置的高程值。
常用的DEM数据插值方法有逆距离权重插值法、克里金插值法和样条插值法等。
逆距离权重插值法是最简单的插值方法之一，它根据待插值点与已知点之间的距离来赋予权重，然后通过加权平均的方式计算待插值点的高程值。
克里金插值法则是一种基于统计模型的插值方法，它通过对已知点的高程值进行加权平均来计算待插值点的高程值。
测绘技术中的DEM数据处理与分析
测绘技术中的DEM数据处理与分析测绘技术是一门对地球表面进行精确测量和制图的学科，其在地理信息系统、城市规划、环境保护等领域扮演着重要角色。
在测绘技术中，数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是一个重要的数据源，它反映了地表的高程信息。
DEM数据的处理和分析对于各种应用具有重要意义。
一、DEM数据的获取DEM数据可以通过多种方式获取，其中最常见的是使用雷达技术获取地表高程信息。
利用激光雷达系统进行数据采集，可以快速获取大面积地表高程数据。
通过计算激光束的飞行时间，可以确定地表与激光束之间的距离，从而得到地表高程。
另外，还可以使用卫星数据、航空摄影等方法获取DEM数据。
二、DEM数据的处理1. 数据清洗在获取DEM数据后，首先需要进行数据清洗。
数据清洗是指对数据中的异常值、孔洞缺失、噪声等进行处理，以提高数据质量。
例如，使用插值算法填充DEM数据中的孔洞，去除噪声点等。
2. 数据校正DEM数据中常常存在高程偏差问题，即DEM数据的绝对高程值与实际地形存在差异。
因此，需要进行数据校正来消除这种偏差。
校正的方法包括大地水准面校正、GPS校正等。
3. 数据平滑由于测量误差、噪声等原因，DEM数据中常常存在波动和不连续现象。
为了提高数据的平滑性，需要对DEM数据进行平滑处理。
常用的平滑方法有滤波算法、插值算法等。
三、DEM数据的分析1. 地形分析DEM数据可以用于进行地形分析，包括地形特征提取和等高线绘制等。
通过对DEM数据进行特征提取，可以获得地表的斜度、坡向、高程等信息。
这些信息对地理信息系统、城市规划等领域具有重要意义。
2. 洪水模拟DEM数据在洪水模拟中起着关键作用。
通过将DEM数据输入到洪水模拟模型中，可以模拟洪水的扩展范围、水流速度等。
这对于防洪工程设计、灾害预警等具有重要意义。
3. 土地利用规划DEM数据可以用于土地利用规划。
通过分析DEM数据，可以获得地表的坡度、坡向等信息，从而确定适合农田、林地、建设用地等不同用途的区域。
DEM数据获取PPT课件
3.2 DEM数据采样理论基础
DEM---实际地形表面的再现---可信程度---原始 地形采样点的分布和密度
DEM数据采样要求：深入了解地形表面结构特征 和地形复杂程度，正确选择地形特征点和线，合 理分布采样点。
3.2.1 采样的理论背景
（2）地形图
定义：地形图（topographic map）指的是地表起伏形态 和地物位置、形状在水平面上的投影图。具体来讲，将地 面上的地物和地貌按水平投影的方法，并按一定的比例尺 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和高程系统：统一采用 “1980年中国国家大地坐标系”和“1985国家高程基准”。 以参考椭球中心为原点、起始子午面和赤道面为基准面的 地球坐标系。
（5）地貌单元类型
➢不同行业对地貌类型的划分标准不一样，如地貌学中根据地貌成因将地 形划分成黄土地貌、风成地貌、喀斯特地貌、丹霞地貌等类型。
➢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，要分布较多的采样点，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）。
➢ IKONOS是可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光谱影像的商业卫星，同 时全色和多光谱影像可融合成1米分辨率的彩色影像。目前，IKONOS已 采集超过2.5亿Km2涉及每个大洲的影像，许多影像被广泛用于国家防御 ，军队制图，海空运输等领域。从681千米高度的轨道上，IKONOS的重 访周期为3天，并且可从卫星直接向全球12个地面站地传输数据。
优点：可获取较高精度的高程数据 不足：工作量大、周期长、更新困难，费用高。
（4）既有DEM数据
我国到目前为止，已经建成了覆盖全国范围的1:100万、 1:25万、1:5万数字高程模型，以及七大江河重点防洪 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。
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
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。
DEM高程数据处理教程
DEM高程数据处理教程DEM (Digital Elevation Model) 数据是用来表示地表高程信息的数值化模型，可以广泛应用于地理信息系统（GIS）、地形分析、地质勘探、水文模拟等领域。
对DEM数据进行处理可以提取有用的地学信息，如坡度、坡向、流域分析等。
下面是一个DEM高程数据处理的简单教程。
1.数据获取：2.数据格式转换：获取到的DEM数据可能是不同的格式，需要将其转换成常用的数据格式，如GeoTIFF。
可以使用GIS软件（如ArcGIS、QGIS）或地理数据处理软件（如GDAL、GRASS GIS）将DEM数据转换成所需格式。
3.数据预处理：对DEM数据进行预处理可以提高后续分析的效果。
常见的预处理操作有：-去除异常值：检测并去除DEM中的异常值（如野点、噪声点），以减少对后续分析的影响。
-填补空白值：对DEM中的空白值进行填补，常用的方法是通过邻近区域的平均值或插值法进行填补。
-投影转换：根据需要，将DEM数据由原始坐标系转换为其他坐标系，如UTM投影坐标系。
4.地形分析：通过DEM数据可以进行各种地形分析，获取地学信息。
常见的地形分析方法有：-坡度计算：根据DEM数据计算每个像元的坡度，得到坡度分布图。
可以通过计算斜率值来判断地形的陡缓程度。
-坡向计算：根据DEM数据计算每个像元的坡向，得到坡向分布图。
可以通过坡向判断地形的朝向，如南坡、北坡、东坡、西坡等。
-流域分析：根据DEM数据计算流域边界和流域内的地形特征，如流向、河流网络、汇水面积等。
可以用来分析河流的走向、流域的范围等信息。
5.可视化呈现：对处理后的DEM数据进行可视化呈现，可以更直观地展示地形信息。
可以使用GIS软件绘制等高线图、坡度图、坡向图等，或者使用地图制作软件制作地形图、地形剖面图等。
6.结果应用：对处理和可视化的DEM数据进行分析和应用。
可以用于地质勘探、水文模拟、土地规划等领域，也可以与其他地理数据进行集成分析。
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
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。
第2章--DEM数据组织与管理
镶嵌数据模型
规则镶嵌数据模型
评价 优点：
（1）其数据结构为通常的二维矩阵结构，每个网格单元表示二维 空间的一个位置，不管是沿水平方向还是垂直方向，均能方便地 利用简单的数学公式访问任何位置的格网单元；
（2）处理这种结构的算法比较多而且成熟，大多数计算机程序语 言都有矩阵处理功能。
（3）以矩阵形式存储和组织数据还具有隐式坐标，即格网单元的 平面坐标隐含在矩阵的行列号之中，从而不需要进行坐标数字化。 缺点：是不管地形变化复杂还是简单，均采用相同的结构，导致 数据冗余而给数据管理带来不便。
e7
e6
5
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4
• 每个顶点的邻接点顺次存储在一个链表中。 • 特点：存储量小，编辑方便。 • 不足：但三角形及其邻接关系需实时再生成，计算量比较大。
TIN 的点面结构
• 在点结构基础上，增加组成三角形三顶点的数表。
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2 e1
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• 特点：结构存储量与面结构的大致相当，编辑、显示比较方便。 • 不足；由于三角形之间的关系是隐式的，检索与内插效率不太高。
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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。
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。
测绘技术中的DEM数据处理方法
测绘技术中的DEM数据处理方法随着科技的不断进步，测绘技术也在不断发展。
其中，数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）作为测绘数据的重要组成部分，在地理信息系统、城市规划、土地利用等领域起着至关重要的作用。
本文将探讨测绘技术中的DEM数据处理方法，旨在增进对DEM数据的理解与应用。
一、DEM数据的获取方式DEM数据的获取有多种方法，常见的包括航空摄影测量、遥感技术、激光雷达等。
其中，遥感技术是一种常用的DEM数据获取方式。
通过卫星或飞机获取的遥感图像经过处理，可以得到高程数据。
激光雷达技术则通过激光束扫描地面，测得地表的高程信息。
这些获取方式都能够提供高质量的DEM数据，但在处理方法上可能存在一定的差异。
二、DEM数据的预处理DEM数据在使用之前，需要经过一系列的预处理操作。
首先是数据质量检验，检查DEM数据是否存在明显的错误或异常。
这种检测常常通过人工或自动化算法进行。
接下来是数据的滤波处理，用于消除DEM数据中的噪声和不规则波动。
滤波算法有很多种，如均值滤波、中值滤波和高斯滤波等。
此外，还可以根据具体需求进行DEM数据的削减、插值和重采样等操作。
这些预处理操作可以提高DEM数据的质量和精度，为后续处理奠定基础。
三、DEM数据的处理方法1. 地形分析DEM数据的一大特点是可以提供地形信息。
基于DEM数据，可以进行地形分析，如地形剖面分析、地形曲率分析和坡度分析等。
通过这些分析，可以了解地形的起伏、坡度和曲率等特征，为地质勘探、土地规划等提供参考依据。
2. 地表模拟DEM数据可以用于地表模拟，如地表水流模拟和洪水模拟等。
通过对DEM数据的处理和分析，可以模拟地表水的流动情况，了解水流路径和流速等信息。
这对于水利工程规划和洪水风险评估非常重要。
3. 地形分类DEM数据可以用于地形分类，即将地表分为不同的类别。
地形分类可以基于DEM数据的高程信息和坡度信息进行，常见的分类方法有聚类分析和决策树分类等。
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。
第二章 DEM数据组织与管理
2、DEM数据库组织
矢量的数据库结构 工程
存储了三角形之间的邻接关系 存储量大、在TIN编辑中需随时维护这种关系
TIN点结构
2 e1 1 e 10 e3 e2 3 e4
2
6
1e 5
9
3
e7
e5
4
e6 e8 4
存储量小，编辑方便 三角形及其邻接关系需实时生成，计算量大
5
坐标表 N o. 1 2 3 4 ... X Y Z ......... ......... ......... ......... ......... P 1 4 7 ... ...
3、元数据的数据库管理
元数据的内容
基本标识信息 质量信息 数据组织信息 空间参考信息 实体与属性信息 发行信息 元数据参考信息
元数据数据库结构
文本和数字型数据 关系型数据库
每一条记录对应一 个DEM实体数据
4、DEM数据库系统功能
作业
常用的数字高程模型结构有哪些？各有什 么特点？
优点：不需要维护模型的规则性，能灵活地随地形的 复杂程度而改变格网单元大小，避免平坦地区数据冗 余，又能按地形特征点线等来表示地形特征。
一、DEM数据模型
4、特征嵌入式数据模型
指把对地形形态描述具有 重要意义的点、线、面嵌 入格网DEM结构。 特点：克服了格网DEM 难以精确描述地形结构和 突变地形的缺憾，而且维 护了DEM地形描述与处 理的高效、简便优势。
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。
DEM地形因子提取
DEM地形因子提取DEM（Digital Elevation Model）是指数字高程模型，通过将地表高程数据进行数字化处理，构建出来的地形数据模型。
DEM地形因子的提取是对DEM数据进行分析和处理，从中提取出一系列反映地形特征的参数或指标，用于地貌研究、水文模拟、地质勘探等领域。
1.高程因子：高程是指地表其中一点与一个确定的基准面的垂直距离。
高程因子主要是用来表示地形的海拔高度，通常以米为单位。
高程可以通过全球定位系统（GPS）或激光雷达等遥感技术获取，也可以通过实地测量获得。
2.坡度因子：坡度是指地表上两点之间的垂直距离和水平距离之比。
坡度因子可以用来衡量地表的陡峭程度，是地形分析和水文模拟中常用的指标。
坡度的计算方法有很多种，最简单的方法是使用两点之间的高差和水平距离进行计算。
3.坡向因子：坡向是指地表上其中一点相对于水平面的方向。
坡向因子可以表达地表的朝向特征，具有重要的地貌学意义。
坡向的计算方法有很多种，常用的方法是使用坡度和坡向角度进行计算。
4.流域面积因子：流域面积是指其中一点上游汇入该点的所有河流流域面积之和。
流域面积因子主要是用来描述河流的排水系统，是水文模拟和洪水预测中常用的指标。
流域面积可以通过DEM数据进行计算，常用的方法是根据流域边界进行面积统计。
5.曲率因子：曲率是指地表在其中一点的曲率半径。
曲率因子主要是用来描述地表的起伏变化，对地形研究和土地利用规划有很大的意义。
曲率的计算方法有很多种，最常用的方法是使用高程数据进行计算。
6.等高线密度因子：等高线密度是指在一定范围内等高线的数量和长度。
等高线密度因子可以用来反映地形的起伏程度和地貌类型。
等高线密度的计算方法是将DEM数据转换为等高线数据，然后统计等高线的数量和长度。
除了以上提到的几个常见的DEM地形因子，还有很多其他的因子可以从DEM数据中提取出来，如凸性、凹性、坡谷密度、地形湿度等。
这些地形因子的提取方法都有一定的理论基础和计算流程，需要根据具体应用进行选择和计算。
【遥感专题系列】影像信息提取之——DEM提取
【遥感专题系列】影像信息提取之——DEM提取(2013-04-23 08:47:35)转载▼标签：分类：遥感技术dem提取立体像对insar立体成像杂谈DEM除了包括地面高程信息外，还可以派生地貌特性，包括坡度、坡向等，还可以计算地形特征参数，包括山峰、山脊、平原、位面、河道和沟谷等。
在测绘中用于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。
它还是地理信息系统的基础数据，作为三维GIS的基础地形数据。
在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。
本文主要包括：∙几个概念∙表示模型∙DEM获取途径∙立体像对DEM提取数字高程模型(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。
1.几个概念数字地形模型（DTM, Digital Terrain Model）DTM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。
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。
●数字高程模型（DEM, Digital Elevation Model）DEM是高程Z关于平面坐标X，Y两个自变量的连续函数， DEM只是它的一个有限的离散表示。
高程模型最常见的表达是相对于海平面的海拔高度，或某个参考平面的相对高度。
●数字表面模型（DSM，Digital Surface Model）DSM是指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面高程模型。
和DEM相比，DEM只包含了地形的高程信息，并未包含其它地表信息，DSM是在DEM的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程。
DEM数据的介绍,获取,处理
DEM网格单元大小的确定简单方法1由地形图上的等高线生成DEM时，DEM网格大小的粗略估计: CELL Size = Scale分母/ 纸张分辨率纸张分辨率为300bpi(一般为200bpi)，即一英寸纸张上面可以印刷300条线，以1:5万地形图为例：cell size = 50000/300 (inch) = 4.24 (meter)方法2地图比例尺，航空摄影测量、影像分辨率的关系带来的启示航摄规范（GB/T 15661-1995）中规定航摄仪有效使用面积内镜头分辨率“每毫米内不少于25 线对”。
根据物镜分辨率和摄影比例尺可以估算出航摄影像上相应的地面分辨率D，即D=M/R。
(其中M 为摄影比例尺分母，R 为镜头分辨率。
)根据航摄规范中“航摄比例尺的选择”的规定和以上公式，可得下表。
成图比例尺航摄比例尺影像地面分辨率（m）1：5000 1：10,000～1：20,000 0.4～0.81：10,000 1：20,000～1：40,000 0.8～1.61：2,5000 1：25,000～1：60,000 1.0～2.41：50,000 1：35,000～1：80,000 1.4～3.2补充：卫星影像分辨率的选择考虑不同比例尺成图对影像分辨率要求和对应规格商用卫星影像产品的稳定货源。
卫星QuickBird-2 IKONOS-2 SPOT-5 SPOT-4 Landsat-7最高分辩率(m) 0.61 1 2.5 10 15成图比例尺卫星影像（分辨率）1：5000～1：10,000 QuickBird(0.61m)IKONOS-2 (1m)1：25,000 QuickBird-2(0.61m)IKONOS-2 (1m)SPOT-5(2.5m)1：50,000 SPOT-5(2.5m)DEM生成方法- ANUDEM 模型水是地貌形成的主要侵蚀因素。
ANUDEM (Australian National University Digital Elevation Model) 采用了这一思想，使用地貌与水文数据作为插值约束条件，插值等高线高程。
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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）
是快速获取高精度、高分辨率DEM的最有希 望的数据源！！！
由影像获取DEM数据的特点
作业速度快 作业范围大 作业经费省 工作自动化程度高 成果现势性好 建模比例尺覆盖1：500-1：1000000 是获取DEM数据的主要方法 作业对设备及技能有一定要求
二、地形图
地形图高程精度主要取决于等高线间距。
三、地面本身
使用全站仪、GPS等现场采集数据
在地面获取DEM数据的特点：
（1）工作量和劳动强度大 （2）效率低、费用高 （3）作业实施灵活方便 （4）适用于工程建模（小范围、高精度）
GPS采集数据
四、现有产品
Shuttle radar topography mission digital elevation model (SRTM DEM) is the free global DEM data at present 航天飞机雷达地形测图
地形图比例尺与等高距关系为：
1：20万
25~100m
1：10万
10~40m
1：5万
10~20m
1：2.5万
5~20m
1：1万
2.5~10m
通常认为高程精度达三分之一等高距。
由地形图获取DEM数据的特点
➢ 需有合适的地形图（比例尺、时间） ➢ 数据质量依赖于原图质量 ➢ 数字化会降低原图精度 ➢ 数据现势性通常较差 ➢ 是丰富而廉价的数据来源
地形特征点与格 网点共同存贮
混合采样的特点:
a、兼有格网型DEM和随机型DEM优点； b、数据存贮、管理、使用较为复杂。
实践证明：
混合采样能够解决很多在规则格网采 样和渐进采样中遇到的问题，是迄今 为止比较优化的选择，使用的也比较 多！
二、数字化地形图数据采集方法
1、手扶跟踪数字化 利用矢量数字化仪对原图数字化
作业过程：
（a）按预定的稀疏间隔采样形成稀疏格网数据点； （b）对某一格网内的地形分析判断，确定是否需
要 加密采点； （c）若需，则在该格网内加密采点； （d）重复步骤b、c，直至该格网不需加密为止； （e）处理其他稀疏格网，直至结束。
渐进采样
渐进采样的特点
（a）采点的分布和密度合乎地形复杂程度； （b）采样过程需要在线的计算判断； （c）数据的存贮、管理比简单格网复杂； （d）跟踪的路径太长，导致时间效率低。
数字摄影测量系统可以处理航片、卫片等多种 影像。
2、摄影测量的DEM数据采样方案
（1）沿等高线采样 控制测标在立体模型上沿等高线移动， 等距离间隔或等时间间隔地采点。
（2）规则格网采样 采样点的平面分布为规则方格网。
（3）断面采样 采样点分布在一组平行断面上。
（4）渐进采样（Progressive Sampling) 采样点分布由稀疏到密集逐渐加密，目的： 使采样点分布合理。
France, Shaded Relief and Colored Height
This image of France was
generated with data from the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). For this broad view the resolution of the data was reduced to 6 arcseconds (about 185 meters north-south and 127 meters east-west), resampled to a Mercator projection, and the French border outlined.
对每个扫描像元探测记录地表辐射值形成影像。 同时测出像元a至地表的斜距，由已知的影像外方位 元素（GPS＋IMU系统测得）推算得A点的地面坐标， 形成DEM。
s
a p
o
A
（2）基本结构组成
影像
a) GPS接收机 （测出仪器在空中的三维位置） b) 姿态测量装置INS（仪器在空中的姿态参数） c) 扫描激光测距仪（成像点到地面采样点的距离） d) 扫描成像仪（地面的遥感图像）
Shuttle Radar Topography Mission aboard the Space Shuttle Endeavour, Feb 11~22th, 2000, covered more than 80% land surface of the World from N60°to S56°.
Elevation data used in this
image were acquired by the Shuttle Radar Topography Mission aboard the Space Shuttle Endeavour, launched on Feb. 11, 2000. SRTM used the Spaceborne Imaging Radar-C/X-Band Synthetic Aperture Radar (SIR-C/XSAR). SRTM was designed to collect 3-D measurements of the Earth's surface.
(5)选择性采样
选择地性线及地形特征点采点。
特点：
（a）点的分布和密度与地形最匹配，数据 冗余度最小。
（b）作业效率低，不易实现自动化作业。
（6）混合采样
选择性采样+规则采样（或渐进采样）
形成
附加地形特征的 规则格网DEM
沿特征附加三角网的 混合格网（Grid-Tin) DEM
地形特征点 单独存贮
1、LIDAR通过 扫描装置，沿航 线采集地面点三 维坐标，生成 LIDAR数据影像
2、LIDAR数据 经过相关软件处 理，可以生成高 精度的DEM、 DOM等
城市规划模型
采集LIDAR所有的表面回波信息
LIDAR数据
RAMS TM 系统结构图
4、非常规影像
影像
非常规影像指不形成常规光学影像的遥感阵列 数据。现有：激光测高仪数据、干涉雷达数据等
（1）工作原理：
激光测高仪的工作原理基本上与三维扫描成像 仪相同，但不探测、记录像点辐射值以生成影像。
干涉雷达的工作原理是应用不同时期雷达影像 记录的地表回波相位信息，经干涉处理获得地表 形态或形态变化数据。
（2）优 点
影像
a) 可快速（甚至实时地）获取高精度，高分 辨率DEM。
b) 有机载和星载两种方式。
二、解析摄影测量的DEM生产流程
1、生产流程
可以人工方式采样（实施沿等高线采样方 案、选择性采样方案）
可以半自动方式采样（实施规则格网采样 方案、渐进采样方案）
可以半自动与人工结合方式采样（实施混 合采样方案）
2、DEM数据检查方法
（1）可由DEM生成等高线与地形图叠置检查。 （2）机控测标在DEM表面沿格网断面运动,
第二章 DEM的数据获取
➢ 第一节 DEM的数据来源 ➢ 第二节 DEM的数据采集方法 ➢ 第三节 DEM的生产流程
第一节 DEM的数据来源
本节主要内容：
一、影像 二、地形图 三、地面本身 四、现有产品
一、影像
1、航空影像 2、航天遥感影像 3、三维扫描成像仪数据 4、非常规影像
一、影像
1、航空影像 成图比例尺 1：500～1：50000
/
第二节 DEM数据采集方法
本节主ห้องสมุดไป่ตู้内容：
一、摄影测量数据采集方法 二、数字化地形图数据采集方法
一、摄影测量数据采集方法
1、摄影测量方法特点
基本原理： 利用在两个不同方向摄取的、具 有一定重叠度的同一景物的两张影像，在室 内通过专用设备模拟摄影过程并建立被摄对 象的立体模型，然后在该模型上进行空间对 象的三维空间坐标量测。
作业员立体观察测标在立体模型上的符合 情况。
三、数字化地形图方法
1、生产流程
注意： 等高线数据点若要生成规则格网DEM，应先 生成TIN再内插格网化。