p13第十三章 数字高程模型(简版)
数字高程模型的创建与分析
数字高程模型的创建与分析数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是用于描述地表地形形态的重要工具。
创建和分析DEM可以帮助我们更好地理解地表地形，对于地理科学、城市规划、水资源管理等领域具有重要意义。
本文将介绍数字高程模型的创建和分析方法，并探讨其在不同领域的应用。
一、数字高程模型的创建数字高程模型的创建主要包括数据采集、数据处理和数据插值三个步骤。
首先，需要收集地形数据，常用的数据来源有航空航天遥感数据、地面测量数据和卫星遥感数据等。
这些数据可以包括高程点、地形曲线、高程线等。
其次，在数据处理阶段，需要对收集到的数据进行预处理，包括去除噪声、填补数据空缺等。
最后，在数据插值阶段，需要使用插值算法将离散的数据点插值为连续的高程表面。
常用的插值方法有反距离加权法、样条插值法等。
二、数字高程模型的分析数字高程模型的分析主要包括可视化分析、剖面分析和地形指数分析三个方面。
首先，可视化分析可以将数字高程模型以立体、等高线、坡度等方式可视化展示，帮助我们更好地理解地表地形的分布特征。
其次，剖面分析是通过选择两点，提取其之间的剖面线数据，并进行分析。
这可以帮助我们研究地表地形的变化趋势、地形起伏程度等信息。
最后，地形指数分析通过计算一系列地形指数，如坡度指数、坡向指数等，来探究地形特征的空间分布规律。
三、数字高程模型的应用数字高程模型在各个领域都有广泛的应用。
在地理科学领域，数字高程模型可以帮助我们研究地表地形的形成和演化，探索地球科学的基本规律。
在城市规划领域，数字高程模型可以模拟城市的地形特征，为城市规划和土地利用提供科学依据。
在水资源管理领域，数字高程模型可以用于水文模拟和水资源评估，帮助我们合理规划水资源利用。
此外，数字高程模型还可以应用于环境保护、农业生产等领域，为相关研究提供支持。
总结起来，数字高程模型的创建和分析是一项重要的地理科学研究工具。
通过数字高程模型的创建，可以真实、准确地描述地表地形的形态，为后续的分析提供基础数据。
数字高程模型重点
数字高程模型1.DTM：以数字形式储存的地球表面上所有信息的总和，是描述地面特征和空间分布的数值的集合，是地形表面型态等多种信息的一种数字表示2.DEM：对二维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面的数字化模拟－－模型化表达和过程模拟。
特点：（1）精度的恒定性（2）表达的多样性（3）更新的是实时性（4）尺度的综合性3.DEM和DTM的关系：DEM是DTM的子集，是DTM最基本的部分；DTM中地形属性为高程是即为DEM4.一般要素：随机点、随机线特征要素（含特征信息的要素）：特征点(山顶,鞍部,谷底)、特征线5. 地形图：现势性差、但物美价廉摄影测量和遥感影像数据：现势性好，大范围数据精度高、相对成本低地面测量：精度高、成本高工作量大、周期长既有DEM数据6.决定DEM数据精度的条件：原始地形采样点的分布和密度。
7.DEM的数据结构:正方形网结构（Gird）,不规则三角网结构（TIN）,混合结构（Gird和TIN 混合结构）8.DEM的三种表示模型:规则格网模型(GRID),等高线模型(Contour),不规则三角网模型(TIN)9.表面建模：根据采用的数据模型，使用一个或多个数学函数对地形表面进行表达和处理。
即DEM表面生成或重建。
表面建模的方法：基于点的建模,基于三角形的建模,基于格网的建模,混合方法（以上任意两种混合）10.数字表面建模的方法1.基于点的表面建模2.基于三角形的表面建模3.基于格网的表面建模4.混合表面建模11.TIN模型的优点：（1）能以不同层次的分辨率来表述地形表面。
（2）在某一特定分辨率下能用较少的空间和时间更精确地表示更复杂的表面。
（3）能更好地顾及这些特征如断裂线、构造线等，更精确合理地表达地形表面。
（4）精度高、速度快、效率高和容易处理断裂线和地物等12.在所有可能的三角网中, 狄洛尼（Delaunay）三角网最适合用于拟合地形方面，常常被用于TIN的生成。
数字高程模型
对地面地形的数字化模拟
01 简介
03 形式
目录
02 建立方法 04 数据来源
05 分辨率
07 产品案例
目录
06 用途
数字高程模型（Digital Elevation Model)，简称DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字 化模拟（即地形表面形态的数字化表达），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。
(2)不规则三角。不规则三角是用不规则的三角表示的DEM，通常称DEM或TIN(Triangulated Irregular Network)，由于构成TIN的每个点都是原始数据，避免了内插精度损失，所以TIN能较好地估计地貌的特征点、线， 表示复杂地形比矩形格精确。但是TIN的数据量较大，除存储其三维坐标外还要设点连线的拓扑关系，一般应用 于较大范围航摄测量方式获取数值 。
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。
简介
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 。
用途
由于DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、军事等国 民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。如在工程建设上，可用于如土方量计算、通视分析 等；在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析如汇水区分析、水系络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的基 础;在无线通讯上，可用于蜂窝的基站分析等等。
数字高程模型ppt课件
王之卓 （1979）
地形表面用X、Y、Z坐标的数字形式的一种表达
Burrough 数字形式表示的局部地球表面的量化模型，有时也成为
(1986)
数字地形模型DTM
Weibel (1991)
局部地形表面的数字化表达
10
DEM DHM
DGM DTM DTED
数字地面模型有关术语
Digital Elevation Model
数字高程模型： DEM(Digital Elevation Model)
区域地形表面海拔高度的数字化表达（狭义） 或 地理空间 中地理对象表面海拔高度的数字化表达（广义）。
传统的高程模型数字高程模型：
• 数字化： 数字计算机只识数字，一切必须数字化 • 离散化： 数字计算机容量有限，必须采样离散化 • 结构化： 借助计算机表达与处理，模型必须结构化
矢量叠加
三维表示与分析
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地形数字化表达方式
l 数学描述 l 图形表达 l 图像表达
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地形数字化表达方式
地 数学描述 全局
形
数
局部
字 化
图形方式
点
表
达
线
方
式
图像方式 直接
傅里叶级数 多项式函数 规则的分块数据 不规则的分块数据 不规则分布网络 规则分布网络 特征点（山顶、山脊、山谷） 等高线 特征线（山脊线、山谷线等） 剖面线 航空影像、遥感影像
通过对这些数据和图形的解译和发现，可获取 在地形图上没有直接表现的知识。
7
地表形态表达:从模拟到数字
象形绘图法
写景表示法
数字高程模型
等高线图示法 8
DEM的概念与理解
传统的高程模型－－等高线地形图：
数字高程模型PPT演示课件
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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9 80 960
770
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87 0
850
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8 60
94 0
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21
950
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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
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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
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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。
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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。
数字高程模型的建立与分析
数字高程模型的建立与分析数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是一种用数字方式储存地形表面海拔信息的技术，对于地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的应用具有重要意义。
本文将探讨数字高程模型的建立与分析，并介绍其在地理科学、土地利用规划、环境保护等领域的应用。
一、数字高程模型的建立将地球表面的地形信息转化为数字数据，需要借助遥感、测量和数学等技术手段。
其中之一是激光雷达测量技术。
这种技术通过激光器向地面发射脉冲激光，测量激光从发射到反射返回所需时间，从而得到地面特定点的高程数据。
通过这种方式，可以获取大范围、高精度的数字高程模型数据。
此外，卫星遥感数据也可用于数字高程模型的建立。
利用卫星遥感影像，通过对图像中地物的位置和形态进行解译，可以得到地表的海拔高度信息。
结合先进的影像处理算法，可以精确地提取地表特征，并构建数字高程模型。
二、数字高程模型的数据处理与分析获得数字高程模型数据后，需要进行数据处理和分析，以便提取有效的地形信息。
其中最基本的处理包括数据清洗、插值和分类。
数据清洗是指对数字高程模型数据中的噪声和异常值进行去除。
这些噪声和异常值可能是由于测量误差、遮挡物、地物干扰等原因引起的。
通过对数据进行滤波、平滑处理等，可以得到更可靠的地形信息。
插值是指通过有限数量的高程点，推断出整个地形表面的高程变化情况。
常见的插值方法包括反距离加权法、Kriging法等。
通过插值，可以得到地形表面的连续变化，方便后续的分析和应用。
分类是指按照高程值将地形进行分组，以便进行特定目的的研究和分析。
例如，在土地利用规划中，可以将地形根据适宜农业、适宜林业、适宜城市建设等进行分类，为土地合理利用提供依据。
在环境保护中，可以将地形根据降水量分组，以便开展水资源管理和防洪工作。
三、数字高程模型的应用数字高程模型在地理科学、土地利用规划、环境保护等领域具有广泛的应用价值。
数字高程模型的认识 ppt课件
若备选点P之坐标为（X，Y）
p3
p2
F (X ,Y )F (X 3 ,Y 3 ) 0
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。
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数字高程模型的认识
资料来源于张超主编的《地理信息系统教程》所配光盘
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数字高程模型的认识
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。可分为： ●整体拟合：根据研究区域内所有采样点的观测值建立趋势面模型。特 点是不能反映内插区域内的局部特征。 ●局部拟合：利用邻近的数据点估计未知点的值，能反映局部特征。
剖面图不一定必须沿直线绘制，
也可沿一条曲线绘制。
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数字高程模型的认识
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。由此 可形成属性值为0和1的格网或三角网。对此以0.5为 值追踪等值线，即得到以O为观察点的通视图。
Attribute RDB
DOM
DEM
DLG
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数字高程模型的认识
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数字高程模型的认识
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数字高程模型的认识
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数字高程模型的认识
（交通部公路勘测设计院）
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数字高程模型的认识
立体计算线路挖土、石方量
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数字高程模型的认识
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数字高程模型的认识
Z11
tan X
Z10 Z11 Z00 Z01
●生成方法：由不规则点、矩形格网或等高线转换 而得到。
数字高程模型
TIN的生成—最近距离方法
最小边长法
首先从离散点集合中选择两个距离最近
的点A、B构成基础边AB，其次在其余的 离散点中进行比较，选择到A和B的距离 之和最小的一点作为三角形的另一个顶 点，构成第一个三角形；然后用同样的 方法向周边扩展。
图（最近距离法和最小边长法）
为什么要进行特殊地物地貌的处理1
TIN的生成—最近距离方法
首先取其中任一点P，在其余各点中寻找 与此点距离最近的点P2，连接P1P2构成第 一边，然后在其余所有点中寻找与这条边 最近的点，找到后即构成第一个三角形， 再以这个三角形新生成的两边为底边分别 寻找距它们最近的点构成第二个、第三个 三角形，依此类推，直到把所有的点全部 连入三角网中，
DTM的核心
地形表面特征的三维坐标数据
z=f(x,y) 一套对地表提供连续描述的数据结构和 算法
数字高程模型的分类
相应数据来源
1、规则格网DTM：
• 直接采样：航测立体模型上规则采样 • 根据不规则采样点进行内插获得
2、曲面DTM：是在其他形式DTM的基础上 通过建模和曲面光滑得到的。 3、等值线DTM ：
TIN等高线的追踪
等值线追踪中的关键问题
2、
等值线平面位置的确定 3、 等值点的追踪 4、 等值线的自动注记
等值点平面位置的确定
等值点：即高程值相等的点，这里要确
定的等值点的平面位置即三角形边界上 等值点的平面位置。
确定三角形边上是否有等高线通过
Z ( Z Z 1 ) ( Z Z 2 ) Z 0 : 有等高线通过 Z 0 : 等高线通过端点，一般 将端点加0.001m Z 0 : 无等高线通过此边
数字高程模型(DEM)——知识汇总
一、数字高程的定义数字高程模型（Digital Elevation Model,简称DEM）是DTM中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离散的数学表达。
DEM表示区域D上的三维向量有限序列，用函数的形式描述为：V i=(X i,Y i,Z i);i=1,2,…,n式中, X i, Y i是平面坐标， Z i是（X i, Y i）对应的高程。
二、数字高程的特点1）表达的多样性，容易以多种形式显示地形信息。
2）精度的恒定，常规地图对着时间的推移，图纸将会变形，而DEM采用数字媒介，能够保持精度不变。
3）更新的实时性，容易实现自动化，实时化。
4）具有多比例尺特性。
三、数字地面模型（DTM）、数字高程模型（DEM）和数字地形模型（DGM）的区别表 1 三者的区别与联系四、数字高程数据1.来源：DEM数据包括平面和高程两种信息，常用的数据来源有：影像，现有的地形图，地球本身，其他数据源。
2.数字高程数据类型1)分辨率①.10米DEM数据全国10米数字高程模型数据，为栅格图像数据，图像分辨率为10米，数学基础采用2000国家大地坐标系（CGCS2000）及Albers投影。
数据像素值记录了点位高程。
高程值计量单位为米。
②.12.5米DEM数据12.5米DEM数据是由ALOS的PALSAR传感器采集。
该传感器具有高分辨率、扫描式合成孔径雷达、极化三种观测模式。
该数据水平及垂直精度可达12米。
ALOS（AdvancedLand Observing Satellite）卫星于2006年1月24日由日本发射升空，载有3个传感器：全色测绘体例测绘仪（PRISM），主要用于数字高程测绘；先进可见光与近红外辐射计-2（A VNIR-2），用于精确陆地观测；相控阵型L波段合成孔径雷达（PALSAR），用于全天时全天候陆地观测。
③.不同分辨率下的晕渲图对比图 1 不同分辨率下的晕渲图2)遥感测量方法a)SRTM数据SRTM（Shuttle Radar Topography Mission），由美国太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）联合测量。
数字高程模型整理资料
1.概念：（1）地形特征要素：主要是指对地形在地表的空间分布特征具有控制作用的点、线或面状要素。
（2）地形坡度：过该点的切平面与水平地面的夹角，表示了该局部地表坡面的倾斜程度，坡度大小直接影响着地表物质流动与能量转换的规模与强度，是制约生产力空间布局的重要因子。
（3）坡向：地表面上一点的切平面的法线矢量在水平面的投影与过该点的正北方向的夹角。
是决定地表面局部地面接收阳光和重新分配太阳辐射量的重要地形因子之一，直接造成局部地区气候特征的差异，同时，也直接影响到诸如土壤水分、地面无霜期以及作物生长适宜性程度等多项重要的农业生产指标。
（4）L OD模型：（5）元数据：（6）汇水流域：（7）可视化：可视化（Visualization）是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。
（8）纹理映射：是把二维的纹理图像映射到三维物体表面，其关键就是建立物体空间坐标与纹理空间坐标之间的对应关系。
（9）平面曲率：指在地形表面上的任何一点P，指用过该点的水平面沿水平方向切地形表面所得的曲线在该点的曲率值。
（10）剖面曲率：是对地面坡度的沿最大坡降方向地面高程变化率的度量。
（11）地表粗糙度：是反映地表的起伏变化和侵蚀程度的指标，一般定义为地表单元的曲面面积S曲面与其在水平面上的投影面积S水平之比。
（12）地表起伏度：是在指定区域内最大高程与最小高程的差。
（13）地表切割深度:是指地面某点的临域范围的平均高程与该临域范围内的最小高程的差值。
2.数字高程模型的研究内容：（1）地形数据采样（2）地形建模与内插：（3）数据组织与管理（4）地形分析与地学应用（5）DEM可视化（6）不确定性分析与表达。
3.数字高程模型：是定义在二维地理空间上的连续曲面函数，当此高程模型用计算机来表达。
特点：（1）精度的恒定性（2）表达的多样性（3）更新的实时性（4）尺度的综合性4.（1）格网DEM：优点：1）简单的数据存储结构2）与遥感影像数据的相合性3）良好的表面分析功能。
数字高程模型总结
第一章1.2数字高程模型1)狭义概念：DEM是区域地表面海拔高程的数字化表达。
(2)广义概念：DEM是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。
(3)数学意义：DEM是定义在二维空间上的连续函数H=f(x,y)地理空间是三维的，但DEM是叠加在二维地理空间上的一维特征(高程)的向量空间,其本质是地理空间定位和数字描述。
DEM是2.5维的。
2.分类：1.范围：局部DEM ( Local )地区DEM (Regional )全局DEM ( Global )2.连续性：不连续DEM ( Discontinuous )连续DEM (Continuous )光滑DEM ( Smooth )3.结构（1）.点：散点DEM（2）线：等高线DEM断面DEM（3）面：格网DEM不规则DEM混合DEM3.特点：（1）精度恒定性（2）表达多样性（3）更新实时性（4）尺度综合性4.DEM与DTM区别DTM范围更广。
5.我国不同比例尺的DEM（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)第二章一、DEM数据模型1、镶嵌数据模型2、规则镶嵌数据模型3、不规则镶嵌数据模型4、特征嵌入式数据模型（1）简单矩阵结构含义按行（或列）逐一记录每个格网单元的高程值。
记录项高程，格网西南角坐标值，格网间距浮点型数据的处理：转为整型数据无数据区－9999数据文件包含数据头，数据体第三章DEM数据获取方法1、DEM数据来源及其特征（1）数据源：地形图覆盖面广，可获取性强，是丰富、廉价的建立DEM的主要数据源。
⏹特点：⏹现势性较差（经济发达地区往往不满足现势性要求）⏹存储介质易变形⏹精度：与比例尺、等高线密度、成图方式有关（2）数据源：摄影测量/遥感影像⏹大范围、速度快⏹航空影像是高精度大范围DEM生产最有价值的数据源⏹航天遥感影像⏹LandSat上的MSS、TM，Spot上的HRV适合于小比例尺DEM⏹IKONOS、Lidar、机载激光扫描仪适合于大比例DEM（3）数据源：地面测量⏹小范围的数据采集与数据更新⏹精度高，周期长，成本较高⏹适用于精度要求较高的工程项目（4）数据源：既有DEM数据⏹数据存储格式⏹数据尺度⏹数据现势性⏹数据精度与可信度2、DEM数据采样理论基础基于不同观点的采样.（1）地形曲面的几何特征特征点：地形表面的局部极值点。
数字高程模型
（1）项目情况归总
（2）资料搜集与分析
（3）确定作业依据与技术标准
（4）生产设备及技术力量的配置
（5）制定技术路线与工艺流程
（6）制定操作规程
（7）制定质量控制方案
（8）确定上交成果
（9）进度计划
12.采样的核心问题：确定点的密度
GPS 比较高 很快 比较高 容易 小范围，特别的项目
地形图手扶跟踪数字化 比较低 比较耗时 低 周期性 国家范围内以及军事上的数据采集，中小比例尺地形图的数据获取
地形图扫描 比较低 非常快 比较低 周期性 同上
激光扫描、干涉雷达 非常高 很快 非常高 容易 高分辨率、各种范围
2）相邻面片拼接处的扭矩连续。
3.移动拟合的关键是解决一下问题？
1）如何确定待插点的最小领域范围一保证有足够的参考点
2）如何确定个参考点的权重。
4.选择临近点一般考虑的两个因素
1）范围，采用多大面积内的参考件来计算被插点的数值
2）点数，选择多少参考点参加计算
第七章
3.数据采集误差来自：
a.原始资料的误差
b.采点设备误差
c．人为误差
d．坐标转换误差。
4.对于使用摄影测量方法采集的DEM数据来说，原始资料的误差主要表现在：航片的误差（包含航摄中各种误差的综合），定向点误差；采点设备误差（ 包括测图仪的误差和计算机计算有效位数）；人为误差（包括测标切表面的误差即采用数字影像相关时为影像的相关误差）;坐标转换误差（包括相对定向和绝对定向的误差）。
获取方式 DEM的精度 速度 成本 更新成都 应用范围
地面测量 非常高 耗时 很高 很困难 小范围区域，特别的工程项目
数字高程模型
数字高程模型（Digital Elevation Models, DEM)主要用于描述地面起伏状况，可以用于各种地形信息提取，如坡度、坡向等，并进行可视化分析等应用分析。
DEM在土木工程设计、军事指挥等众多领域被广泛使用。
一、基于DEM的信息提取(一)、坡度的计算地表单元的坡度就是其切平面的法线方向与Z轴的夹角。
若需求格网点上的坡度时，可取3×3的格网单元进行计算。
也可求出该格网点八个方向上的坡度，再取其平均值。
(详细的计算方法)(二)、坡向的计算坡向是地表单元的法向量在OXY平面上的投影与X轴之间的夹角。
(详细的计算方法)二、基于DEM的可视化(一)、剖面分析研究地形剖面，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、地表切割强度等等。
如果在地形剖面上叠加上其它地理变量，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。
坡度图的绘制应在格网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，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。
在格网或三角网交点的高程通常可采用简单的线性内插算出,且剖面图不一定必须沿直线绘制，也可沿一条曲线绘制，但其绘制方法仍然是相同的。
(剖面分析例图)(二)、通视分析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。
通视分析的核心是通视图的绘制。
绘制通视图的基本思路是：以以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。
由此可形成属性值为0和1的格网或三角网。
对此以0.5为值追踪等值线，即得到以O为观察点的通视图。
因此，判断格网或三角网上的某一点是否通视成为关键。
(通视分析例图)另一种利用DEM绘制通视图的方法是，以观察点O为轴，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。
数字高程模型
第一章1.DTM .Digital Terrain Model 的简称，它是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列。
DEM .Digital Elevation Model 的简称，当DTM 中所表示的第三维属性为高程时，DTM 即为DEM ，它是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。
其间关系.DEM 是DTM 子集，是DTM 的一个部分，它是DTM 的基础数据，其它的地形数据可由DEM 直接或间接导出，因此又称DTM 是DEM 的派生数据。
2.数字高程模型特点.1）精度的恒定性;2）表达的多样性;3）更新的实时性;4）尺度的综合性。
3. DEM 的表示方法(,)(,)DEM ⎧⎧⎧⎪⎨⎪⎪⎩⎪⎨⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎩⎪⎪⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩傅里叶级数全局多项式函数数学方式规则的分块函数局部不规则的分块函数规则密度一致密度可变点方式不规则三角形网邻近网的表示方法典型特征(山峰,洼坑,隘口,边界等)剖面线图象方式线方式等高线特征线(山脊线,山谷线海岸线等)其他方式(绘画,影像等)4.数字高程模型的研究内容.1)地形数据采样;2)地形建模与内插;3)数据组织与管理;4)地形分析与地学应用;5）DEM可视化;6)不确定分析和表达。
5.DEM的应用.课本P19。
第二章1.规则镶嵌数据模型.用规则的小面块集合来逼近不规则分布的地形曲面。
不规则镶嵌数据模型.用来进行镶嵌的小面块具有不规则的形状和边界。
2.规则格网DEM数据结构(五种)1)简单矩阵结构.按行或列逐一记录每一个格网单元的高程值。
规则格网DEM数据文件一般包括对DEM数据进行说明的数据头和DEM数据体部分。
数据头：包括定义西南角起点坐标、坐标类型、格网间距、行列数、最低高程以及高程放大系数等。
数据体：按行或列分布记录的高程数字阵列。
2)行程编码结构.只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数或着逐个记录各行（列）代码发生变化的位置和相应代码。
p13第十三章 数字高程模型(简版)
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பைடு நூலகம்
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4、高程点插值方法
➢ 以不规则点图元组织的Z变量的数据，并不适合于图形显示， 也不适于进行分析。高级曲面分析要求将Z值转换成一个规则 间距空间格网，或者转换成不规则三角形网。栅格法可用来 将不规则的空间数据转化为规则格网的空间模式。
➢ 栅格法以一系列不规则分布的点图元为基础，它涉及某个有 效范围内任意点Z值的内插，这个生成的点通常在在格网垂直 线与水平线的交叉处。 反距离加权法 样条函数法 趋势面法 克利金法
➢ SAR：雷达干涉波可直接得到DEM； ➢ 机载激光扫描仪也可直接获取DEM；
1、人工网格法
将地形图蒙上格网，逐格读取中心或交叉点的高程值、 构成数字高程模型。
2、摄影测量法
利用遥感立体像对，根据视差模型，通过选配左右影像 的同名点，可建立数字高程模型。
3、等值线插值
➢ 根据各局部等值线上的高程点，通过插值公式计算各点 的高程，得到DEM。
➢ 航空影像：航空影像测量方法可直接得到DEM；
航空摄影测量一直是地形图测绘和更新最有效也是最主要的手 段，其获取的影像是高精度大范围DEM生产最有价值的数据源 。利用该数据源，可以快速获取或更新大面积的DEM数据，从 而满足对数据现势性的要求。
DEM的数据来源
➢ 遥感卫星：卫星扫描系统（如SPOT卫星上的立体扫描 仪）获取的图像也能提供DEM；
5、三角网转换法
对有限个离散点， 每三个邻近点联 接成三角形，构 成三角网。每个 三角形代表一个 局部平面，再根 据每个平面的拟 合方程，可计算 各格网点高程， 生成DEM。
（1）、TIN的生成方法
首先取其中任一点P，在其余各点中寻找与此点距离最近 的点P1，连接P和P1构成三角形的第一边，然后在其余所 有点中寻找与这条边最近的点P2 ，找到后即构成第一个三 角形，再以这个三角形新生成的两边为底边分别寻找距它 们最近的点构成第二个、第三个三角形，依此类推，直到 把所有的点全部连入三角网中。
➢ 数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）是表示区域上 地形三维向量的有限序列{Vi= (Xi, Yi, Zi) } Xi, Yi∈D是平面坐 标，Zi是（Xi, Yi）对应的高程，对于规则格网{Vi= Zi}； DHM( Digital Height Model)是一个与DEM等价的概念；
第十三章、数字高程模型DEM
DEM的表示和生成方法 DEM基本地形因子的计算方法
DEM表复杂面地分形分析析
第一节、数字高程模型DEM的表示和生成方法
概念区分
➢ 数字地面模型（Digital Terrain Model, DTM）是地表形态等 多种信息的一个数字表示，其中的属性包括地形（x, y, z）、 地貌、地物、自然资源、环境、社会经济等等信息的定量或 定性描述；因而DTM是GIS中一种非常重要的产品；DTM也 称为数字地形模型；
（2）三角网的插值：双线性方法
求落在各个三角形内的网络点高程值（包括落在三角形边上的点） 待求点落在三角形ABC内，先用线性插值的方法，求D，E两点的值。设A， B，C，D，E，P处的值分别为VA、VB、VC、VD、VE，其中VA、VB、 VC为已知，在DEM中实质上为高程值，则D、E两点处的插值为
一、 DEM的表示方法
数字地形的表达可分为： ➢ 矢量
点 等高线 ➢ 三角网 ➢ 栅格（连续栅格）
二、DEM－GRID的数据来源和生成方法
DEM的来源 DEM的生成方法
① 人工网格法 ② 立体像对分析 ③ 等值线插值 ④ 三角网转换法 ⑤ 高程点插值方法
DEM的数据来源
➢ 直接定位测量：GPS接收仪、普通测量设备（如经纬仪）；
则P点的插值为：
ArcGIS的命令
➢ TINLATTICE <in_tin> <out_lattice> {LINEAR | QUINTIC} {z_factor} {FLOAT | INT} <in_tin> - 待转换的三角网； <out_lattice> - 要生成的DEM； LINEAR – 插值方法选择线性插值； QUINTIC -插值方法采用双变量五次插值方程 {z_factor} – Z坐标的调正因子； {FLOAT | INT} – GRID的输出数据类型。
生成方法小结
➢ DEM数据采集的几点结论 摄影测量是DEM的重要数据源，是进行数据库更新的 最有效方法之一； 现有地形图是DEM的另一重要数据源，从等高线生产 DEM的方法已经完全成熟，被广泛地用于生产； 使用GPS、激光扫描、干涉雷达等新型技术进行DEM 数据采集是很有发展前景的方法； 利用基于不规则三角网TIN的方法进行数据建模和栅 格转换，是快速可靠地生产高精度DEM的切实可行方 案； 无论哪种方法，最大限度地采集重要的地形特征点是保 证DEM质量和提高作业效率的基本前提；
用于小范围内各种大比例尺高精度的地形建模，这种数据获取方 法的工作量很大，效率不高，费用高昂；
➢ 地形图：数字化或由等高线自动生成；
对于经济发达地区，由于土地开发利用使得地形地貌变化剧烈而 且迅速，既有地图往往也不宜作为DEM的数据源；但对于其他 经济落后地区如山区，因地形变化小，既有地图无疑是物美价廉 的数据源。
➢ 等值线插值法是比较常用的方法，输入等值线后，可在 矢量格式的等值线数据基础上进行，插值效果较好。
等高线插值算法生成DEM的方法
采用移动拟合加权平均插值方法。设A点为待内插的点， 从A点按45°的方位间隔引出八条搜索射线，八条射线与 A点相邻等高线的交点为C1，C2……Ci，其高程分别为Z1 ，Z2…Zi，它们到P点的距离设为d1，d2…di，则P点的插 值高程Zp为