数字高程模型(DEM)的概念

合集下载

数字高程模型（DEM）——知识汇总

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：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（Advanced Land 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（AVNIR-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10m分辨率数据12.5m分辨率数据来源： databox.store/product/Details/344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。

数字高程数据DEM

（Digital Elevation Model，缩写DEM）是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。

DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作DOM的基础数据。

DEM是用一组有序数值DEM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。

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。

主要是在地理信息系统（GIS）方面用的最广。

建立DEM的方法有多种从数据源及采集方式讲有：(1)直接从地面测量,例如用GPS、全站仪、野外测量等;(2)根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获取,如立体坐标仪观测及空三加密法、解析测图、数字摄影测量等等;(3)从现有地形图上采集，如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集然后通过内插生成DEM等方法。

DEM内插方法很多,主要有分块内插、部分内插和单点移面内插三种。

目前常用的算法是通过等高线和高程点建立不规则的三角网(Triangular Irregular Network, 简称TIN)。

DEM基础知识整理

DEM基础知识DEM即地面数字高程Digital Terrain Model,就是地形表面形态属性信息得数字表达，就是带有空间位置特征与地形属性特征得数字描述。

如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其她地面诸特征。

数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型。

高程就是地理空间中得第三维坐标。

数学表达为:Z = f(x,y)DEM就是DTM得一个子集，就是DTM得基础数据，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。

DTM(Digital Terrain Model),数字地面模型就是利用一个任意坐标系中大量选择得已知X、y、Z得坐标点对连续地面得一种模拟表示,或者说,DTM就就是地形表面形态属性信息得数字表达,就是带有空间位置特征与地形属性特征得数字描述。

X、y表示该点得平面坐标,Z值可以表示高程、坡度、温度等信息，当2表示高程时，就就是数字高程模型，即DEM。

地形表面形态得属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。

数字高程模型就是地形曲面得数字化表达，就就是说,DEM就是在计算机存储介质上科学、真实地描述、表达与模拟地形曲面实体，因此它得建立实际上就是一种地形数据得建模过程。

DEM得建立首先要对地形曲面进行抽彖、总结与提炼,形成高度概括得地形曲面数据模型，然后在此数据模型基础上，将观测数据按照一定得结构组织在一起，形成对数据模型得表述，最后借助计算机实现数据管理与地形重建。

1、DEM质量评价标准保凸性:若逼近面与实际曲面得波动次数相等或接近，而且两者对应得脊线、谷线位置与走向基本一致，则保凸性好，反之保凸性差。

逼真性：逼近面F(x,y)与实际地形曲面f(x, y)对应点之间应满足关系式:MAXif(x, y)-F(x, y)iW。

，则认为逼近面达到逼真性要求。

光滑性:光滑性就是指曲线上切线方向变化得连续性,或者说曲线上曲率得连续性。

dem数据的主要应用及原理

DEM数据的主要应用及原理1. 什么是DEM数据DEM（Digital Elevation Model）是数字高程模型的缩写，指代地理信息系统中描述地球或其他天体表面的数字化表达方式。

DEM数据常用于地形分析、地貌模拟、山脉建模等应用。

DEM数据以栅格形式表示，每个栅格单元都有一个高度值，表示该点的地面高度或海底深度。

2. DEM数据的主要应用2.1 地形分析DEM数据在地形分析中起到了至关重要的作用。

通过DEM数据，可以计算地表坡度、坡向、流域分析等。

这些分析结果对于土地利用规划、水文模拟、自然灾害评估等工作具有重要的参考价值。

2.2 地形模拟DEM数据能够用于地形建模和地貌模拟。

通过DEM数据，可以生成真实的三维地形模型，用于景观设计、视觉效果展示等领域。

2.3 自然资源管理DEM数据可用于自然资源管理。

通过分析DEM数据，可以确定适宜农业、林业、牧业等利用的地区，优化资源配置。

此外，DEM数据也可用于分析地下水资源分布和流向，指导水资源利用规划和管理。

2.4 地理信息系统应用DEM数据是地理信息系统中的重要数据源之一。

在地理信息系统应用中，DEM数据常用于地形分析、可视化、导航、地图制作等领域。

3. DEM数据的获取原理DEM数据的获取方法多种多样，常见的包括： - 3.1 传统测量方法传统测量方法是通过实地测量手段来获取地面海拔高度数据。

这些方法包括全站仪、测量仪器等。

• 3.2 遥感技术遥感技术是通过遥感卫星或飞机等载体，利用传感器对地球表面进行观测，并获取DEM数据。

遥感技术可以快速获取大范围的高程数据，对于地形分析和地形模拟具有重要的作用。

• 3.3 激光雷达技术激光雷达技术利用激光束对地表进行扫描和测量，获取地面高程数据。

这种技术具有高精度、高分辨率的特点，广泛应用于城市建设、交通规划、防灾减灾等领域。

• 3.4 其他方法除了上述方法，还有一些其他方法可以用于获取DEM 数据，如GPS测量、高程插值算法等。

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

了解测绘技术中的数字高程模型原理

了解测绘技术中的数字高程模型原理数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是测绘技术中的一项重要内容，它用于描述地表的高程信息。

通过DEM，我们可以获得地形的三维数据，为地质勘探、灾害预测、地理信息系统等领域提供了重要的支持。

本文将介绍数字高程模型的原理和应用。

一、数字高程模型的定义和分类数字高程模型是一种以离散的方式表示地表高程的数学模型。

它通过一系列坐标点的高程数据来描述地表的高低变化。

通常情况下，数字高程模型可以分为两种类型：栅格型和三角网型。

1. 栅格型数字高程模型栅格型数字高程模型是将地表划分为规则的网格或像素单元，并在每个单元中储存该点的高程数值。

这种数据表达方式简单直观，适合进行栅格运算和分析。

例如，在地理信息系统中，我们可以使用栅格型数字高程模型进行地形分析、洪水模拟等工作。

2. 三角网型数字高程模型三角网型数字高程模型是通过一系列相邻的三角形来描述地表的高程。

这种数据表达方式可以提供更精确的地形信息，并适用于地形建模、三维重建等工作。

例如，在建筑行业，我们可以利用三角网型数字高程模型进行地表开挖、地形平整等工程规划。

二、数字高程模型的原理数字高程模型的原理主要包括地面采样、数据成像和数据处理三个步骤。

1. 地面采样地面采样是指在实地进行高程数据收集的过程。

常用的高程数据采集方法包括全站仪、GPS、激光雷达等。

这些设备可以快速、准确地获取地表高程数据，并将其存储为点云数据。

2. 数据成像数据成像是指将地面采样得到的点云数据转换成数字高程模型的过程。

栅格型数字高程模型的数据成像方法较为简单，可以直接将点云数据投影到栅格单元中，并且采用插值算法得到高程数值。

而三角网型数字高程模型的数据成像相对复杂，需要进行三角网剖分和插值等操作。

3. 数据处理数据处理是指对生成的数字高程模型进行处理和优化的过程。

这一步骤主要包括噪声滤波、数据平滑、数据融合等操作，以提高数字高程模型的准确度和可靠性。

数字高程模型(dem)的概念

数字高程模型(dem)的概念嘿，朋友！您知道啥是数字高程模型（DEM）不？这玩意儿啊，就像是给大地做的一张立体“身份证”！咱先来说说，这数字高程模型就像是大地的“身材档案”。

您想想看，咱们平常看到的地图，大多就是平面的，告诉您哪儿是哪儿。

可这数字高程模型不一样，它能把地面的高低起伏都给记录下来，就像您能清楚地知道一个人的身高、胖瘦、曲线一样，DEM 能让您对大地的起伏了如指掌。

它是怎么做到的呢？其实啊，就好比是无数个小精灵拿着尺子在大地上到处测量，把每一个点的高度都精确地记下来，然后再把这些点连接起来，形成一个超级详细的立体模型。

这模型有啥用呢？用处可大了去啦！比如说，搞城市规划的人，要是没有 DEM，怎么能知道哪里适合盖高楼，哪里得小心会有滑坡风险呢？再比如搞水利工程的，不知道地形的高低，怎么能规划好水的流向，保证大坝的安全呢？您说，要是建筑师在设计的时候，不参考 DEM，那不就像是闭着眼睛走路，一不小心就会摔个大跟头吗？还有那些研究自然灾害的专家们，有了 DEM，就能更好地预测洪水、泥石流的走向，提前做好防范，保护咱们的家园。

这 DEM 就像是大地的“秘密地图”，只有掌握了它，我们才能更好地了解大地的脾气，和它和谐相处。

您说是不是这个理儿？在农业方面，它也是个大功臣呢！农民伯伯可以根据 DEM 来判断哪里的土地更适合种什么庄稼，哪里容易积水，提前做好排水措施，这不就像是给庄稼找了个最舒服的“家”嘛！而且，在交通规划中，DEM 也发挥着重要作用。

修路的时候，得知道哪里要爬坡，哪里要架桥，要是没有它，那路修得歪歪扭扭，咱们坐车不就像坐过山车一样，颠得七荤八素啦？总之，数字高程模型（DEM）就是我们了解大地、利用大地的好帮手，它就像一把神奇的钥匙，打开了大地的秘密之门，让我们能够更加聪明、更加安全地在这片土地上生活和发展。

您说，这么重要的东西，咱们能不好好研究和利用吗？。

数字高程模型(DEM)的概念

数字高程模型(DEM)的概念最近恶补了一下DEM数据，在此分享给大家，希望对大家有所帮助！数字高程模型(DEM)的概念数字高程模型(DEM)，也称数字地形模型(DTM)，是一种对空间起伏变化的连续表示方法。

由于DTM 隐含有地形景观的意思，所以，常用DEM，以单纯表示高程。

尽管DEM 是为了模拟地面起伏而开始发展起来的，但也可以用于模拟其它二维表面的连续高度变化，如气温、降水量等。

对于一些不具有三维空间连续分布特征的地理现象，如人口密度等，从宏观上讲，也可以用DEM 来表示、分析和计算。

DEM 有许多用途，例如：在民用和军用的工程项目(如道路设计)中计算挖填土石方量；为武器精确制导进行地形匹配；为军事目的显示地形景观；进行越野通视情况分析；道路设计的路线选择、地址选择；不同地形的比较和统计分析；计算坡度和坡向，绘制坡度图、晕渲图等；用于地貌分析，计算浸蚀和径流等；与专题数据，如土壤等，进行组合分析；当用其它特征(如气温等)代替高程后，还可进行人口、地下水位等的分析。

DEM 的表示方法(1)拟合法拟合法是指用数学方法对表面进行拟合，主要利用连续的三维函数(如富立叶级数、高次多项式等)。

但对于复杂的表面，进行整体的拟合是不可行的，所以，通常采用局部拟合法。

局部拟合法将复杂表面分成正方形的小块，或面积大致相等的不规则形状的小块，用三维数学函数对每一小块进行拟合，由于在小块的边缘，表面的坡度不一定都是连续变化的，所以应使用加权函数来保证小块接边处的匹配。

用拟合法表示DEM 虽然在地形分析中用的不多，但在其它类型的机助设计系统(如飞机、汽车等的辅助设计)中应用广泛。

(2)等值线等值线是地图上表示DEM 的最常用方法，但并不适用于坡度计算等地形分析工作，也不适用于制作晕渲图、立体图等。

(3)格网DEM格网DEM 是DEM 的最常用的形式，其数据的组织类似于图像栅格数据，只是每个象元的值是高程值。

即格网DEM 是一种高程矩阵(如下图)。

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。

dem的主要应用及其原理

dem的主要应用及其原理1. 什么是demDEM（Digital Elevation Model）即数字高程模型，是用于描述地表地形或地面特征的数字模型。

DEM以特定的间距和参考系统对地表进行采样，将其转换为离散的高程点。

DEM是地球表面上的每个地点的高程数值的数学表示，它在地理信息系统、地形分析和地貌研究等领域具有重要的应用。

2. dem的主要应用2.1 地理信息系统（GIS）DEM在地理信息系统（GIS）中广泛应用。

DEM可以提供地形数据，包括高程、坡度、坡向等信息，这些信息对于地理信息系统的空间分析和地貌分析非常重要。

DEM可以用于地形建模、视野分析、洪水模拟、土地利用规划等方面。

2.2 地质勘探DEM对于地质勘探有着重要的应用。

地质勘探需要了解地表地形的变化情况，DEM可以提供地形数据，帮助研究人员分析地质构造和地质过程。

DEM还可以用于地质灾害预测与评估，比如地震研究、滑坡预警等。

2.3 环境保护与资源管理DEM在环境保护与资源管理方面具有重要的应用。

DEM可以为水资源管理、土地利用规划、森林管理等提供支持。

通过DEM可以分析水域分布、土地利用状况、植被覆盖等信息，从而提供有效的决策依据，帮助环境保护与资源管理工作。

2.4 数字地形分析DEM是进行数字地形分析的基础数据。

通过DEM可以计算地形指数、坡度、坡向等地形参数。

这些地形参数可以用于地貌研究、水文模型、土地利用规划等方面。

DEM还可以进行地形剖面分析、地势分析、河流网络提取等操作，帮助研究人员深入了解地貌特征。

3. dem原理及生成方法DEM的生成方法主要有光学测量法、影像解译法、激光雷达测量法和雷达测高法等。

光学测量法使用光学仪器进行地表高程信息的测量，如全站仪、经纬仪等。

通过对地表进行测距、测角和测高的操作，可以获取地表的高程数据，从而生成DEM。

影像解译法是利用多光谱遥感影像进行地表高程信息的解译和提取。

通过对不同波段的遥感影像进行处理和分析，可以提取地表高程信息，生成DEM。

数字高程模型的认识

城市规划与建设
数字高程模型在城市规划与建设中具有广泛的应用价值。通过数字高程模型，规划师可以获取城市地形信息，了解城市的地貌特征和地表形态，为城市空间布局、道路规划、排水系统设计等提供依据。
数字高程模型还可以用于城市景观设计、绿化规划等方面，提高城市的生态环境质量和美学价值。
土地资源调查
土地资源调查是数字高程模型应用的另一个重要领域。通过数字高程模型，可以获取土地资源的地形信息，了解土地资源的分布、质量和利用状况，为土地资源的合理利用和保护提供科学依据。
数据采集
通过地面测量、航空摄影测量和卫星遥感等方式获取地形数据。
网格生成
将处理后的地形数据转换为数字高程模型，通常采用规则或不规则的网格形式进行表示。
流程
DEM的建立流程包括数据采集、数据处理、网格生成和质量控制等步骤。
数据处理
对采集到的地形数据进行预处理、编辑和整理，以确保数据的质量和准确性。
数据可视化与表达
可视化表达
将数字高程模型转换为可视化的地形图，便于分析和应用。
可视化技术
利用GIS、三维可视化等技术，实现数字高程模型的动态展示和交互操作。
04
数字高程模型的精度与误差分析
精度影响因素
数据源
数字高程模型的数据源直接影响其精度，高质量的数据源能够提供更准确的地面高程信息。
采样间隔
详细描述
高分辨率数字高程模型能够捕捉到更多的地形细节，对于城市规划、土地利用、地质调查等领域具有重要意义。同时，精细化的发展趋势使得数字高程模型能够更好地模拟和
预测地形地貌的变化。
多源数据融合与集成应用
总结词
多源数据的融合和集成应用是数字高程模型发展的重要方向，能够提高模型的准确性和可靠性。

数字高程模型的概念

数字高程模型的概念一、引言数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是地球表面地形形态和特征的数字表达。

它是一种数据格式，用于存储、管理和显示地球表面某一特定范围内的高程数据。

DEM在地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）等领域有着广泛的应用。

二、高程数据高程数据是数字高程模型的基础，它描述了地球表面某一特定范围内的高程信息。

高程数据可以是绝对高程或相对高程。

绝对高程是以地球质心为参考点，测量得到的高程；相对高程则是相对于某一特定基准面（如海平面）的高程。

高程数据的精度和分辨率直接影响数字高程模型的精度和详细程度。

三、地形形态地形形态是地球表面地形的高低起伏状态，包括山峰、山谷、平原、高原等地形。

数字高程模型通过表达地形形态，可以反映地球表面地形的高低起伏变化。

地形形态是数字高程模型的重要特征之一，它对于地貌分析、土地利用、水资源管理等领域具有重要意义。

四、地形特征地形特征是指地球表面地形上的特殊点或区域，如山峰、河流、湖泊等。

数字高程模型通过表达这些地形特征，可以提供更丰富的地理信息。

例如，通过提取山峰数据，可以分析山脉的分布和高度；通过提取河流数据，可以分析流域的水文特征。

地形特征对于环境监测、城市规划、交通布局等领域具有重要应用价值。

五、总结数字高程模型是地球表面地形形态和特征的数字表达，它通过高程数据、地形形态和地形特征等要素，提供了丰富的地理信息。

数字高程模型在地理信息系统、遥感、全球定位系统等领域有着广泛的应用，为地貌分析、土地利用、水资源管理、环境监测、城市规划等领域提供了重要的支持和参考。

随着科技的发展，数字高程模型的应用范围还将不断扩大，为人类提供更全面、更准确的地理信息。

DEM 复习整理

DEM 复习整理1、DEM概念(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)2、数字高程模型的特点精度恒定性表达多样性更新实时性尺度综合性3、规则格网DEM和TIN的对比4、DEM数据模型从认知角度基于对象的模型、基于网络的模型、基于场的模型从表达角度矢量数据模型镶嵌数据模型组合数据模型5、DEM数据结构（1）、规则格网DEM数据结构a、简单矩阵结构b、行程编码结构c、块状编码结构d、四叉树数据结构（2）、不规则三角网DEM数据结构TIN数据结构：面结构、点结构、点面结构、边结构、边面结构、简单结构（3）、格网与不规则三角网结构混合结构6、DEM数据源特征地形图、航空、遥感影像、野外测量、既有DEM数据可获得性（x，y，z）、DEM应用目的（分辨率、精度）、数据采集效率、数据量大小、技术熟练程度（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（经济发达地区往往不满足现势性要求）、存储介质、精度：比例尺、等高线密度、成图方式有关（2）数据源：航空、遥感影像a、现势性好：获取速度快、更新速度快、更新面积大（大范围DEM数据的最有价值来源）b、缺点：受外界影响因素较大，对于精度要求高的DEM难以满足要求，高精度影像获取方法费用昂贵c、相对精度和绝对精度低的遥感影像：Landsat—MSS、TM传感器、SPOTd、高分辨率遥感图像：1米分辨率的IKONOS 0.61米QUICKBIRD（3）数据源：地面测量缺点：工作量大，周期长、更新十分困难，费用较高用途：公路铁路勘测设计、房屋建筑、矿山、水利等对工程精度要求较高的工程项目（4）数据源：既有DEM数据覆盖全国范围的1:100万、1:25万、1:5万数字高程模型7、数据采样方法对比（1）、地形图数据采集方法优点：a地形图易获取、作业设备简单、对操作人员技术要求较低，因而地形图是DEM获取最基本的方法。

dem 差值法

DEM差值法一、简介数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是在一定范围内通过规则格网点描述地面高程信息的离散数值模型。

DEM是地形分析的重要数据源，其应用广泛，包括地形可视化、地形分析、地形测量、水文分析等。

其中，差值法是DEM常用的处理方法之一，本文档将对其进行详细介绍。

二、DEM的基本概念1. DEM的定义：DEM是一个三维的数组，每个元素代表地面高程的一个特定点。

这些点按照规则的网格排列，形成了一个类似于地图的模型。

2. DEM的来源：DEM可以通过各种方式获取，包括航空摄影、地面测量、卫星遥感等。

3. DEM的应用：DEM在许多领域都有应用，如地形分析、洪水模拟、气候变化研究、地质调查等。

三、差值法的基本原理差值法是一种通过对DEM中相邻格网点的高程值进行计算，得到新格网点高程值的方法。

其基本原理是假设地形变化是连续的，因此，可以通过已知点的高程值来估计未知点的高程值。

四、差值法的步骤1. 确定待处理区域：首先，需要确定要对哪个区域的DEM进行差值处理。

2. 选择差值方法：有许多不同的差值方法，如最邻近法、双线性插值法、三次卷积插值法等。

选择哪种方法取决于具体的需求和数据特性。

3. 应用差值方法：将选定的差值方法应用于DEM，计算出新的高程值。

➢选择两个数字高程模型（一个高分辨率，一个低分辨率），并将它们投影到同一坐标系中。

➢对两个数字高程模型进行配准，使它们在空间位置上完全对齐。

➢对高分辨率数字高程模型和低分辨率数字高程模型进行插值，得到两个等间距的数字高程模型。

➢对两个数字高程模型进行相减，得到高分辨率数字高程模型和低分辨率数字高程模型之间的高程差。

➢将高程差应用于低分辨率数字高程模型中，得到高分辨率数字高程模型。

➢对合成后的数字高程模型进行平滑处理，以去除由于高程差计算和插值过程引入的噪声。

4. 检查和验证结果：最后，需要检查和验证差值结果的准确性。

数字高程模型DEM

（2）地表粗糙度（破碎度）（3）高程变异分析（4）表面积的计算（5）投影面积的计算
（6）体积的计算
（7）剖面积的计算
地形图数字化 DEM生成流程
3 DEM生成的流程
1. 从等高线数据可以直接生成TIN，也可
直接生成格网DEM
2. 格网DEM也可由等高线先生成TIN再内
插获得
3. 经过实践证明，由等高线先生成TIN再
内插格网DEM的精度和效率都是很好的
3.5.4 DEM的应用 1 基本地形因子计算
（1）坡度和坡向计算
空间插值

当进行降雨量、污染物浓度、高度变化等分析时，不可能对该现象分布范围内的每点都进行测量，只能对研究区内进行采样测量，然后使用这些样点数据推导整个区域。插值是这种推导过程的一种方法

插值就是使用有限样本值去预测未知位置值的过程。即从分布在某一区域内的一组具有已知值的样本点计算未知的位置的值

对线和面特征可以分为“硬（Hard）”或“软（Soft）”。硬特征表示突变的事物（如道路、河流等指示坡度突变），软特征表示连续的事物（如连续的山脊线等）
3.5.3 DEM的建立
为了建立DEM，必须测量一些点的三维坐标，这就是DEM数据采集
1、 DEM数据采集方法（1）野外实地测量利用自动记录的测距经纬仪（常用为全站仪）在野外实测。这种速测经纬仪一般都有CPU，可以自动记录和显示有关数据，还能进行多种测站上的计算工作。其记录
A
3 1 B 4 5 9 I 2 C D
E
7 F
6
8
11
G H
10
J
优点
不规则三角网数字高程由连续的
三角面组成，三角面的形状和大

数字高程模型的生成与应用

数字高程模型的生成与应用数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是一种用来表示地理空间位置的数字模型。

它以地表以上的点的高度数据为基础，构建了地表的三维模型。

数字高程模型有着广泛的应用，包括地形分析、水文模拟、城市规划等多个领域。

数字高程模型的生成是一个复杂的过程，需要利用遥感技术来获取高度数据。

目前常用的遥感数据包括航空摄影和激光雷达扫描。

航空摄影通过飞机或无人机搭载相机进行拍摄，然后利用图像处理技术提取高度信息。

激光雷达扫描则是利用激光束扫描地面，通过接收反射回来的激光信号来获取地形数据。

在生成数字高程模型之前，需要对原始数据进行处理和校正。

这个过程包括去除噪声、纠正图像畸变等。

然后，可以利用插值算法将离散的高度数据转化为连续的高程模型。

常用的插值算法有反距离加权插值法、三角剖分插值法等。

这些算法可以根据离散点的高度信息推算出其他地点的高度。

数字高程模型的应用十分广泛。

首先，地形分析是数字高程模型最常见的应用之一。

通过对高程模型进行分析，可以得到地形的各个方面的信息，如山脉、河流、河谷等。

这对于地理学研究、地质勘探等都有着重要的作用。

其次，数字高程模型在水文模拟中也有着重要的应用。

通过将降雨入渗过程、地表径流等模拟到数字高程模型中，可以模拟地表的水文过程，对洪水的形成和流动进行预测和分析。

此外，数字高程模型还可以应用于城市规划中。

通过将建筑物的三维模型与数字高程模型进行叠加，可以模拟出城市的立体效果，对城市规划和设计提供重要参考。

除了上述应用，数字高程模型还可以用于虚拟现实技术中。

虚拟现实技术通过模拟真实的环境，使用户沉浸其中。

数字高程模型作为虚拟现实中环境的基础，可以提供真实的地形数据，使用户能够更加真实地感受到模拟环境。

此外，数字高程模型也可以用于地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）中，对地理信息进行管理和分析。

数字高程模型DEM

数字高程模型DEM一DEM的基本概念（一）地形表达的方法地球表面高低起伏、呈现一种连续变化的曲面。

那如何描述地球的表面形态呢？⑴绘图。

人们一直在探索并希望用一种既方便又准确的方法来表达实际地表现象，最早的是绘画，它能粗略地反映所见到的地形景观，反映的是形态特征和色彩特征，但定量的描述有限；⑵地图。

地图也使古老而有效的表达地表现象的方式，它是记录和传达关于自然世界、社会和人文的位置与空间特性信息的工具，等高线地形图是用来描述地貌形态，地图有数学法则性、制图综合性、内容符号性，现代地图的最大优点是具有可量测性；⑶摄影，与各种线划图形相比，影像无疑具有更大的优点，细节丰富、成像快速、直观逼真，1849年开始出现了利用地面摄影相片进行地形图的编绘。

航空摄影由于周期短、覆盖面广、现势性强，利用多张具有一定重叠度的相片还能够重建世纪地形的立体模型，并可以进行精确的三维量测。

⑷摄像。

20世纪60年代初，遥感技术的兴起，遥感技术除了是用黑白摄像机，彩色或才红外摄影机、全景摄影机、红外扫描一、多光谱扫描仪、雷达、ccd推扫式行扫描仪和矩阵数字摄影机等，能提供更丰富的影像信息。

⑸三维图。

由于客观世界的丰富多彩，千姿百态，用二位空间的表达寓所表示的三维现实世界之间，有着不可逾越的鸿沟，因此学者们一直致力于地形图的立体表示，试图寻求到一种既能符合人们的视觉生理习惯，又能恢复真是地形世界的方法。

曾先后出现过写景法、地貌晕渲法、分层设色法等，但这些缺乏严密的数学理论以及复制复杂而使其应用受到很大局限。

⑹DEM与三维表达。

20世纪中叶，计算机、现代数学与计算机图形学的发展，各种数字的地形表达方式得到迅猛发展。

借助于数字地形表达，现实世界的三维特征能够得到充分而真实地再现。

（二）数字高程模型的概念模型是对现实世界的一种抽象，用来表现其他事物的一个对象或概念，是按照比例所缩减转变到我们能够理解的形式的事物本体，模型分概念模型、物质模型、数学模型：概念模型是基于个人的经验与只是在大脑中形成的关于状况或对象的模型；物质模型通常是一个模拟的模型，如三维立体模型；数学模型一般实际与数字系统的定量模型，根据问题的确定性和随机性数学模型又有函数模型和随机模型之分。

DEM是数字高程模型

DEM是数字高程模型的英文简称(Digital Elevation Mode)，是流域地形、地物识别的重要原始资料。

自20世纪60年代以来,在利用数字高程模型DEM提取流域水文特征,模拟地表水文过程方面,国内外都开展了大量的研究。

1.1基于DEM进行流域分析的原理从DEM提取流域特征，一个良好的流域结构模式是确定算法的前提和关键。

1967年ShreveL¨描述的流域结构模式一直被后来的水文学者所引用．并设计了一些成熟的算法。

Shreve使用一个具有一个根的树状图来描述流域结构(如图1 流域结构模式图所示)。

在这个结构中，主要包括两个部分，一部分是结点集，一部分是界线集。

沟谷结合点和沟谷源点共同组成一个沟谷结点集。

所有的沟谷段组成沟谷段集，形成一个沟谷网络；所有的分水线段组成分水线段集，形成一个分水线网络；沟谷段集和分水线段集共同组成界线集。

沟谷网络中的每一段沟谷都有一个汇流区域，这些区域由流域分水线集来控制。

外部沟谷段有一个外部汇流区．而内部沟谷段有两个内部汇水区，分布在内部沟谷段的两侧。

整个流域被分割成一个个子流域．每个子流域好象是树状图上的一片“叶子”。

Shreve的树状图流域结构模型是简单明确的．虽然沟谷网络的结点模型和线模型与在栅格DEM中用于表示沟谷结点和沟谷线的栅格点和栅格链之间存在着拓扑不一致性。

但它给出了沟谷网络、分水线网络和子汇流区的定义，明确表达了它们之间的相关关系，成为设计流域特征提取技术的基础。

1.2 常用算法流向判定建立在3×3 的DEM 栅格网的基础上，其方法有单流向法和多流向法之分，但单流向法因其确定简单、应用方便而应用广泛。

1.2.1 单流向法单流向法假定一个栅格中的水流只从一个方向流出栅格，然后根据栅格高程判断水流方向。

目前应用的单流向法是D8法。

此外，还有Rho8 方法、DEMON 法、Lea 法和D∞ 法等。

最常用的是D8 法：假设单个栅格中的水流只能流入与之相邻的8 个栅格中。