p13第十三章 数字高程模型(简版)
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➢ 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。
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）；
➢ 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ຫໍສະໝຸດ Baidu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；
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
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；
➢ 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；
c
(Zi
/
d
m i
)
Z i1
p
c
(1
/
d
m i
)
i 1
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
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。
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；
（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
➢ 4D产品：数字高程模型(DEM)、数字正射影像图(Digital Ortho image Map，DOM)、数字线划图(Digital Line Graphic, DLG) 和数字栅格地图(Digital Raster Graphic, DRG)等－前3D 为国家空间数据基础设施（NSDI）的框架数据
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。
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。
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）；
➢ 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ຫໍສະໝຸດ Baidu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；
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
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；
➢ 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；
c
(Zi
/
d
m i
)
Z i1
p
c
(1
/
d
m i
)
i 1
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
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。
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；
（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
➢ 4D产品：数字高程模型(DEM)、数字正射影像图(Digital Ortho image Map，DOM)、数字线划图(Digital Line Graphic, DLG) 和数字栅格地图(Digital Raster Graphic, DRG)等－前3D 为国家空间数据基础设施（NSDI）的框架数据
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。