各种数字高程模型相互转换
数字高程模型
表面分析
第一节
概述
DTM的概念
数字地面模型（Digital Terrain Model, DTM）
是地表形态等多种信息的数字化表示，数学上将表 达为某一区域D上n维向量Vi的有限序列：{Vi, i = 1, 2, 3,…，n}，其中Vi分别为地形（x, y, z）、地貌、地物、 自然资源、环境、社会经济等信息的定量或定性描述。
⑨ 为景观的图像模拟模型和景观处理提供数据
⑩ 通过将高程替换为其他连续变化的属性。
第六节
坡度坡向
GIS软件地形分析功能
地形曲率 通视分析 流域分析
ArcInfo
ArcView IDRISI
√
√ √
√
√
√
√
பைடு நூலகம்√ √
√
√
SPANS
GRASS ILWIS PAMAP MFworks
√
√ √ √ √
√
√ √
DEM与DLG叠加
DLG与DRG叠加
DOM与DEM叠加
1.2 DEM的表示法
数学方法 用数学方法来表达，可以采用整体拟合方法或局部拟 合方法将地表复杂表面分成规则或不规则区域进行分块 搜索，根据有限个点进行拟合形成高程曲面。 图形方法 线模式 等高线是表示地形最常见的形式。其它的地形特征 线也是表达地面高程的重要信息源，如山脊线、谷底线、 海岸线及坡度变换线等。 点模式 数据采样可以按规则格网采样，可以是密度一致的 或不一致的；可以是不规则采样，如不规则三角网、邻 近网模型等；也可以有选择性地采样，采集山峰、洼坑、 隘口、边界等重要特征点。
地形图基础要素信息的矢量数据集，其中保存着要素间的空 间关系和相关的属性信息，能较全面的描述地表目标。 DLG按不同的地图要素分为若干数据层（如：交通、水 系、植被、行政区划等），可以根据不同的需要实现地图要
高程转换
高程转换珠江高程+5.00（m)=广州高程珠江高程+0.59（m)=黄海高程珠江高程+0.74（m)=国家85高程**我国高程系统大全一、高程系统的一般意义变化曲线基面是指计算水位和高程的起始面。
在水文资料中涉及的基面有：绝对基面、假定基面、测站基面、冻结基面等四种。
（1）绝对基面。
是将某一海滨地点平均海水面的高程定义为零的水准基面。
我国各地沿用的水准高程基面有大连、大沽、黄海、废黄河口、吴淞、珠江等基面。
(2)假定基面。
为计算测站水位或高程而暂时假定的水准基面。
常在水文测站附近没有国家水准点，而一时不具备接测条件的情况下使用。
(3)测站基面。
是水文测站专用的一种假定的固定基面。
一般选为低于历年最低水位或河床最低点以下0.5ｍ～1.0ｍ。
(4)冻结基面。
也是水文测站专用的一种固定基面。
一般测站将第一次使用的基面冻结下来，作为冻结基面。
二、常用高程系统高程系统的换算是令人困扰的一个重要问题。
我国历史上形成了多个高程系统，不同部门不同时期往往都有所区别。
可以查到的资料相当匮乏。
先收集整理如下。
(1) 波罗的海高程波罗的海高程十0．374米＝1956年黄海高程中国新疆境内尚有部分水文站一直还在使用“波罗的海高程”。
(2) 黄海高程系以青岛验潮站1950—1956年验潮资料算得的平均海面为零的高程系统。
原点设在青岛市观象山。
该原点以“1956年黄海高程系”计算的高程为72．289米。
(3) 1985国家高程基准由于计算这个基面所依据的青岛验潮站的资料系列（1950年～1956年）较短等原因，中国测绘主管部门决定重新计算黄海平均海面，以青岛验潮站1952年～1979年的潮汐观测资料为计算依据，并用精密水准测量接测位于青岛的中华人民共和国水准原点，得出1985年国家高程基准高程和1956年黄海高程的关系为：1985年国家高程基准高程=1956年黄海高程-0.029m。
1985年国家高程基准已于1987年5月开始启用，1956年黄海高程系同时废止。
最新DEM数字高程模型汇总
●地面测量：利用自动记录的测距经纬仪在野外 实地测量。
●空间传感器：利用GPS，结合雷达和激光测高 仪采集数据。
数字摄影测量采样点的选取
●沿等高线采样：主要用于山区采样。 ●规则网格采样：按规则矩形网格进行采样， 可直接生成规则矩形格网的DEM数据。 ●渐进采样：根据地形使采样点合理分布， 即平坦地区采样点少，地形复杂区采样点多。 ●选择采样：根据地形特征进行采样，如沿 山脊线、山谷线等进行采集。 ●混合采样。 注意：所有采集的数据都要按一定的
概述：TIN的三角剖分
概述：TIN模型的存储方式
No X
Y
Z
1 90.0 10.0 43.5
2 50.7 10.0 67.3
3 67.2 23.9 62.6
::
:
:
10 10.0 90.0 81.0
概述：TIN模型的表现
概述：TIN小结
●表示方法：将区域划分为相邻的三角面网络，区 域中任意点都将落在三角面顶点、线或三角形内。 落在顶点上其高程与顶点相同；落在线上则由两个 顶点线性插值得到；落在三角形内则由三个顶点插 值得到。 ●生成方法：由不规则点、矩形格网或等高线转换 而得到。 ●TIN允许在地形复杂地区收集较多的信息，而在 简单的地区收集少量信息，避免数据冗余。 ●对于某些类型的运算比建立在数字等高线基础上 的系统更有效，如坡度、坡向等的计算。
概述：DEM的点模式表示
高程矩阵(规则矩形格网)，与栅格地图相同。 ●表示方法：将区域划分成网格，记录每个网格的 高程； ●线模型到高程矩阵的转换。 ◆优点：计算机处理以栅格为基础的矩阵很方便， 使高程矩阵成为最常见的DEM； ◆缺点：在平坦地区出现大量数据冗余；若不改变 格网大小，就不能适应不同的地形条件；在视线计 算中过分依赖格网轴线。
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。
测绘名词解释
D*名词解释DOM数字正射影像图:（Digital Orthophoto Map，缩写DOM）是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。
它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观真实等优点。
DEM数字高程模型:（Digital Elevation Model，缩写DEM）是在某一投影平面（如高斯投影平面）上规则格网点的平面坐标（X，Y）及高程（Z）的数据集。
DEM的格网间隔应与其高程精度相适配，并形成有规则的格网系列。
根据不同的高程精度，可分为不同类型。
为完整反映地表形态，还可增加离散高程点数据。
DLG数字线划地图:（Digital Line Graphic，缩写DLG）是现有地形图要素的矢量数据集，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，全面地描述地表目标。
DRG数字栅格地图:（Digital Raster Graphic，缩写DRG）是现有纸质地形图经计算机处理后得到的栅格数据文件。
每一幅地形图在扫描数字化后，经几何纠正，并进行内容更新和数据压缩处理，彩色地形图还应经色彩校正，使每幅图像的色彩基本一致。
数字栅格地图在内容上、几何精度和色彩上与国家基本比例尺地形图保持一致。
DTM数字地面模型DTM（Digital Terrain Models）即数字地面模型，它是地形起伏的数字表达，它由对地形表面取样所得到的一组点的x、y、Z坐标数据和一套对地面提供连续的描述的算法组成。
简单地说，数字地面模型是按一定结构组织在一起的数据组，它代表着地形特征的空间分布。
DTM是建立地形数据库的基本数据，可以用来制作等高线图、坡度图、专题图等多种图解产品。
---------------------------------数字地形模型（DTM）与地形分析在这个论坛里发现有朋友常问这些问题,所以特把有些资料贴出来,希望对大家有帮助,更希望大家支持我,有时间到我家做客/bbs/数字地形模型（DTM）与地形分析导读：DEM和DTM主要用于描述地面起伏状况，可以用于提取各种地形参数，如坡度、坡向、粗糙度等，并进行通视分析、流域结构生成等应用分析。
第7章 数字高程模型
可在格网DEM或三角网DEM上 进行.
理
GIS
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.
剖面图不一定必须沿直线绘 制,也可沿一条曲线绘制.
2〕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.
GIS
地 3〕立体像对法 理 信 息 系 统 原 理
GIS
D
资料来源于张超主编的《地理信息系统教程》所配光盘
地 理 信 息 系 统 原 理
4〕曲面拟合法
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.
GIS
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
3〕 规则格网法<Grid>
规则格网法是把DEM表示成高程矩阵,此 时,DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不 规则离散数据点内插产生.
结构简单,计算机对矩阵的处理比较方便,高 程矩阵已成为DEM最通用的形式.高程矩阵特别 有利于各种应用.
但Grid系统也有以下缺点： a> 地形简单的地区存在大量冗余数据；
地
理
信 Grid DEM上制作坡度、坡向图
息
ArcGIS之数字高程模型(DEM)分析
2 高程内插（栅格插值）
•
插值工具通常分为确定性方法和地统计方法。确定性插值方法将根据周围 测量值和用于确定所生成表面平滑度的指定数学公式将值指定给位置。
确定性插值方法包括：反距离权重法（inverse distance weighting， IDW）、自然邻域法、趋势面法和样条函数法。
•
•
地统计方法以包含自相关（测量点之间的统计关系）的统计模型为基础。 因此，地统计方法不仅具有产生预测表面的功能，而且能够对预测的确定 性或准确性提供某种度量。克里金法是一种地统计插值方法。
•
•
投影坐标系验证？？
对点集插值模型进行精度检验：
1、运用点集工具筛选出插值点集与测试点集； 2、利用插值点集进行高程插值；
3、利用值提取至点工具将插值出的高程面赋值于测试点集；
4、测试点集的测量值与插值值进行比较，计算标准差等统计数值。
IDW 与 SPLIE 高程插值精度检验
•
•
4 等高（值）线创建与编辑、注记、转换
•
TIN与DEM、等高线之间的相互转换
Erase擦除多边形：定义插值的边界。位于擦除多边形之内的输入数据， 将从插值和分析操作排除。 Replace替换多边形：用于将边界及所有内部高度设置为相同的值。可用 于对湖泊或者坡度挖掘到水平面以下的区域进行建模。 ValueFill填充多边形：用于将一个整数属性值分配给位于此填充多边形 内部的所有三角形。表面高度不受影响，并且不发生裁剪或擦除操作。
点集 隔断线（软/硬 山脊 河流，硬隔断线能够捕获表面的突变并能改进 TIN 的显示和分析质量。软隔断线是不会改变表面局部坡度的线状要素，例如 表示研究区范围边界的线等） 多边形（裁切/删除/替换/填充）
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。
第六章 数字高程模型-ARCGIS讲诉
1.1 DTM和DEM
数字地形模型DTM（Digital Terrain Model）是 在数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称。 是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述 数字高程模型DEM（Digital Elevation Model） 是对地理空间起伏连续变化的数字表示形式，用来描 述地理空间的第三维坐标—高程。通常用矩阵表示。
2）移动平均插值方法：距离倒数插值
距离倒数插值方法综合了泰森多边形的邻近点方 法和趋势面分析的渐变方法的长处，它假设未知点 处属性值是在局部邻域内中所有数据点的距离加权 平均值。距离倒数插值方法是加权移动平均方法的 一种。
4）克立格插值
克立格（Kriging）插值：又称空间局部估计或 空间局部插值法，是地统计学的主要内容之一。
2.1 规则格网（GRID）
1）格网单元
2）规则格网特点
☺ 优点：规则格网（GRID）表示法结构简单、计算方便，
便于计算机处理。
缺点：
➢ 地形简单的地区存在大量冗余数据； ➢ 如不改变格网大小，则无法适用于起伏程度不同的地区； ➢ 对于某些特殊计算如视线计算时，格网轴线方向被夸大； ➢ 由于栅格过于粗略，不能精确表示地形的关键特征。
第六章 数字高程模型及其应用
提纲
1 数字地形模型概述 2 DEM的主要表示模型 3 DEM的建立-数据采集 4 DEM模型之间的相互转换 5 数据内插方法
1 数字地形模型概述
数字地形模型主要用于描述地面起伏状况， 可以用于提取各种地形参数，如坡度、坡向、粗 糙度等，并进行通视分析、流域结构生成等应用 分析。因此，数字地形模型在各个领域中被广泛 使用。如，测绘、遥感、土地利用、洪水预警、 军事……基础数据。
第三讲 数字高程模型
3.三角网生长算法
• 三角网生长算法的基本步骤是： • （1）以任一点为起始点； • （2）找出离起始点最近的数据点相互连接成Delaunay三角形的一条边作为 基边，按Delaunay三角网的判别法则，找出与基线构成Delaunay三角形的 第三点； • （3）基线的两个端点与第三点相连，成为新的基线； • （4）迭代以上两步直至所有基线都被处理。
2.逐点插入算法
• 逐点插入算法的基本步骤是： • （1）定义一个包含所有数据点的初始多边形或超级三角形，建立初始三角 网，然后迭代以下步骤，直至所有数据点都被处理； • （3）插入一个数据点P，在三角网中找出包含P的三角形，把P与三角形T的 三个顶点相连，生成三个新的三角形； • （4）用LOP算法优化三角网。
Delaunay三角网的基本特性
Delaunay三角网具有两个非常重要的性质。 • 空外接圆性质：在由点集V所形成的Delaunay三角网中，其每个三角形的外 接圆均不包含点集V中的其他任意点。 • 最大最小角度性质：每两个相邻的三角形构成凸四边形的对角线，在相互交 换后，六个内角的最小角不再增大 。 局部优化算法LOP（Local Optimization Procedure） • Lawson（1977）提出了根据最大最小角度性质建立局部几何形状最优的三 角网：在由两相邻三角形构成的凸四边形中，交换此四边形的两条对角线， 不会增加这两个三角形六个内角总和的最小值。 • Lawson据此提出了局部最优算法LOP：交换凸四边形的对角线，可获得等角 性最好的三角网。
3.TIN建模方法
不规则三角网（TIN-Triangulated Irregular Network）通过从不规则分布 的数据点生成的连续的三角面来逼近 地形表面。 TIN模型的优点是它能以不同层次的分 辨率来描述地形表面。 对于TIN模型，其基本要求有三点：
数字高程模型DEM
（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
地理信息系统课件第八章-数字高程模型
样条函数概念： 一类分段（片）光滑、并且在各段交接处也有一
定光滑性的函数。简称样条。样条一词来源于工 程绘图人员为了将一些指定点连接成一条光顺曲 线所使用的工具，即富有弹性的细木条或薄钢条。 由这样的样条形成的曲线在连接点处具有连续的 坡度与曲率。分段低次多项式、在分段处具有一 定光滑性的函数插值就是模拟以上原理发展起来 的，它克服了高次多项式插值可能出现的振荡现 象，具有较好的数值稳定性和收敛性，由这种插 值过程产生的函数就是多项式样条函数。样条函 数的研究始于20世纪中叶，到了60年代它与计算 机辅助设计相结合，在外形设计方面得到成功的 应用
克立金法基本原理是根据相邻变量的值 (如若干样品元素含量值)，利用变差函数所 揭示的区域化变量的内在联系来估计空间 变量数值的方法。
2024/7/17
23
3.4 几种典型数据网格化插值方法选择
遥感数据是按影像方式记录的栅格数据，内插 放大或重采样时，常用矩形网格内插法，如最邻 近点法、双线性插值法或立方卷积法。
选用大小不同的窗口，可以 实现数据的分解，大窗口使 区域趋势成分比重增大，小 窗口则可突出一些局部异常。 逐格移动窗口逐点逐行地计 算直到覆盖全区，就得到了 网格化的数据点图
2024/7/17
15
移动平均法
当原始取样点分布较稀且不规则时，可以 采用定点数而不定范围的取数方法，即搜 索邻近的点直到预定的数目为止。搜索方 法可以是四方搜索或八方搜索等。此时由 于距离可能相差较大，因此常同时采用距 离倒数或距离平方倒数加权的办法，以便 压低远处的点的影响。
2024/7/17
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点模式——高程矩阵
规则格网法是把DEM表示成高程矩阵，此时，DEM来源于直接 规则矩形格网采样点或由不规则离散数据点内插产生。
数字高程模型(新版)
1、高程分级(矢量化、概化 、高程分级 矢量化 概化) 矢量化、
高程影响地表物质和能量的分布； 高程影响地表物质和能量的分布； 等间距或不等间距划分为若干高程等级， 等间距或不等间距划分为若干高程等级，如用来区分 丘陵、低山、中山、 划分地貌类型。 丘陵、低山、中山、高山等 ，划分地貌类型。
ArcGIS命令 命令
计算曲面沿线长度 SURFACELENGTH <in_tin | in_lattice> <in_cover> {z_factor} {sample_distance} {surface_length_item} 计算沿弧段的曲面长度
空间数据模型
ArcGIS下表面长度计算 下表面长度计算
选择输入表面（ 选择输入表面（input surface)，其值将用 ， 以进行插值生成三维线段）； 以进行插值生成三维线段）； 选择包含二维线段的输入要素（ 选择包含二维线段的输入要素（Input Feature Class）; ） 指定添加到要素属性表称，默认为SLength 指定添加到要素属性表称，默认为 可选项）； 设定采样间距（ （可选项）； 设定采样间距（Sampling Distance）在表面上计算长度的步距，当输 ）在表面上计算长度的步距， 入表面为TIN时，如前所述，默认采样间距 入表面为 时 如前所述， 以TIN表面上三角形边及结点与线段的交点 表面上三角形边及结点与线段的交点 自然分割；如为栅格表面， 自然分割；如为栅格表面，默认间距为栅格 尺寸大小。此项亦为可选项。 尺寸大小。此项亦为可选项。 设置Z值转换系数 用于当平面单位与Z值单 值转换系数， 设置 值转换系数，用于当平面单位与 值单 位不同时进行转换（可选） 位不同时进行转换（可选）
不同数字高程模型电子地图的数据格式转换
技术 ， 它利 用 了计算 机 技 术 、 地理信息系统 （ Ｇ Ｉ Ｓ ）、 数 据 库等 技术 … 。数 字 高程 模 型 （ Ｄ Ｅ Ｍ） ， 是 指一 定
图如 Ｎ Ｓ Ｄ Ｔ Ｆ—Ｄ Ｅ Ｍ 文 件不 支持 ， 而且 对 于某 些 地 图
ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｄａ ｔ ａ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｔ ，ｂ ｙ ｔ ｈｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ，ｉ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ａ ｒ ｅ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ．
格 式 之 间的转 换也 可能 会不 太准 确 。 即使 购买 国内 的一 些特 殊 的商业 化组 件 ， 也 未 必能 完全 满足 需求 ， 而且 这些 组件 需要 专 门 的学 习 ， 这 也 会 增 加 研 究 和
开发 的经费 和难 度 。研 究 者对数 据 格式 转换 进行 研
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｗｅ ｉ ｈ ａ ｉ ２ ４２ ６ ０ ９ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
了这几 种不 同数 据存储 格 式地 图之 间相 互转 换 的具体 方 法 ，并 通过 实例 验证 了此 方 法的有 效性 。
数字高程模型及地形分析
数字高程模型及地形分析
§10.2 DEM的主要表示模型
四. 层次模型
▪ 特点：
• 一种表达多种不同精度水平的数字高程模型 • 大多数层次模型是基于不规则三角网模型的 • 层次地形模型允许根据不同的任务要求选择不同精度的地形模型
▪ 实际运用中必须注意几个重要的问题：
• 层次的数据导致数据冗余 • 自动搜索的效率问题，例如搜索一个点可能先在最粗的层次上搜索，
再在更细的层次上搜索，直到找到该点 • 三角网形状的优化问题 • 可能允许根据地形的复杂程度采用不同详细层次的混合模型 • 在表达地貌特征方面应该一致，例如，如果在某个层次的地形模型上
数字高程模型及地形分析
§10.1 概述
❖DEM的表示方法
▪ 一个地区的地 表高程的变化 可以采用多种 方法表达
DEM 表 示 方 法
▪ 用数学定义的 表面或点、线 、影像都可用 来部 点数据
线数据
傅立叶级数 高次多项式
规则数学分块
不规则数学分块
密度一致
规则
密度不一致
特征点
数字高程模型及地形分析
§10.2 DEM的主要表示模型
❖ DEM的表示模型
一．等高线模型 二．规则格网模型 三．不规则三角网模型
数字高程模型及地形分析
§10.2 DEM的主要表示模型
一. 等高线模型
▪ 等高线通常被存储 成一个有序的坐标 点序列，可以认为 是一条带有高程值 属性的简单多边形 或多边形弧段
▪ 数据量过大 ，给数据管理带来了不方便，通常要进行 压缩存储
• 哈夫曼编码进行无损压缩 • 基于离散余弦变换（Discrete Cosine Transformation，DCT
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 ) 2.连续性：不连续DEM ( Discontinuous )地区DEM (Regional )连续DEM (Continuous )全局DEM ( Global) 光滑DEM ( Smooth )3.结构（1）.点：散点DEM （3）面：格网DEM（2）线：等高线DEM 不规则DEM断面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是地形表面形态等多种信息的一个数字表示。
它包含地貌。
环境。
土地利用等多种信息的定量和定性描述。
而DEM只取DTM的（X,y）和对应的Z值。
Dem以绝对高程或海拔表示的地形模型，dtm泛指地形表面自然、人文、社会景观模型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) DEM的维度为2.5维。
第二章1.DEM数据模型主要刻画具有连续变化特征的空间对象，因此属于基于场的镶嵌数据模型。
一、DEM数据模型1）、镶嵌数据模型2）、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。
构造方法：用数学手段将研究区域进行网格划分，把连续的地理空间离散为互不覆盖的网格，然后对格网单元附加相应的属性信息。
特点：数据结构简单、隐式的坐标存储、高效的访问效率、数据冗余3）、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。
ArcGIS Dem和三维转换操作
实习5实习目的1、了解数字高程模型(DEM)的不同存储方式及相互转换2、掌握三维分析的基本方法实习内容1、将等高线数据转换为TIN数据2、将TIN数据转换为栅格数据3、利用DEM计算坡度、坡向、体积、表面积等空间分析实习步骤一、打开ArcMap空间分析功能默认情况下ArcMap或ArcCatalog中的三维分析工具处于未激活状态。
因此在进行空间分析之前首先要激活空间分析工具。
(1)在ArcMap中，单击Tools菜单，选择Extensions命令，弹出Extensions对话框。
选中“3D Analyst”,按Close关闭对话框。
(2)在ArcMap的工具栏任意位置单击右键，在弹出的对话框中选中3D Analyst。
二、DEM数据的转化等高线转换为三角网(TIN)在ArcMap中，载入等高线的矢量数据（dgx.shp）在3D Analyst工具条中，点击3D Analyst -> Create/Modify TIN -> Create TIN From Features.在弹出的对话框中，设置相应的选项：Layers选框中，勾选等高线图层Height source选择图层中表示高程的字段“ELEV”Triangulate as里选择Hard LineOutput TIN里输入TIN的输出路径点击OK后，生成的TIN就直接加入到ArcMap的视图中，可以查看TIN生成情况。
三角网转换为栅格在3D Analyst中，点击3D Analyst -> Convert -> TIN to Raster.在弹出的对话框中，设置相应的选项：Input TIN选择刚才生成的TINAttribute选择Elevation，表示生成的是高程信息Z factor为生成的高程和原高程的比例，默认为1，不用改变Cell size是生成的栅格大小，这里填入20(单位这里为米)Output raster填入输出路径点击OK就生成了栅格数据，并叠加到当前图层中三角网/栅格生成等高线在3D Analyst中，点击3D Analyst -> Surface Analyst-> Contour.在弹出的对话框中，设置相应的选项：Input Surface选择TIN或栅格形式的DEM数据（这里要求两种都做）Contour interval是等高线的间距Base contour是初始等高线，一般用缺省0Z factor为生成的高程和原高程的比例，默认为1，不用改变Output features填入输出的等高线的存放路径点击OK就可以生成等高线，并叠加到当前图层中三、空间分析空间分析在三角网和栅格形式的DEM上都可以进行。
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Raster
Spatial Analysis Interpolate to Raster
Contour TIN Raster
Points
Contour Contour TIN
Point TIN/Raster Contour
TIN
Contour
Points to Raster
Points to TIN
Points to Contour
Raster
Spatial Analysis Convert Raster to Features
Points
Raster
TIN
Raster
Contour to TIN
Contour to Raster
Contour to Points
Contour to Points
TIN
3D Analysis Convert TIN to Features
Points
TIN
3D Analysis Convert TIN to Raster 3D Analysis Surface Analysis Contour Spatial Analysis Surface Analysis Contour
3D Analysis Convert Raster to TIN Spatial Analysis Surface Analysis Contour
TIN
Contour
Raster to Points
Raster to TIN
Raster to Contour
Contour
TIN
3D Analysis Convert TIN to Raster
Raster
3D Analysis Convert Raster to TIN
Points
Spatial Analysis Interpolate to Raster
Raster
Points
3D Analysis Create/Modify TIN Create TIN From Features
各种数字高程模型相互转换(ArcMap)
Points Contours
TINs DEMs
各种数字高程模型相互转换(ArcMap)
Points Contour
Point TIN/Raster Contour
TIN
3D Analysis Create/Modify TIN Create TIN From Features
Data：Points.shp DEM Resolution：5m Contour Interval：30m
Exercise
Raster: Contour + points1 TIN Raster TIN: Raster TIN
Data：contour_ex、points_ex DEM Resolution：5m Z Tolerance：30
Raster
Contour
TIN to Raster
TIN to Contour
TIN to Points
Exercise
TIN to Points Data：tin1、test
Exercise
Raster: Points Raster Contour: Raster Contour
Contour TIN 3D Analysis Convert TIN to Features Contour TIN Raster Spatial Analysis Convert Raster to Features
Points
Contour
3D Analysis Create/Modify TIN Create TIN From Features Contour TIN Raster
Raster Spatial Analysis Convert Raster to Features TIN Raster Spatial Analysis Convert Raster to Features Spatial Analysis Convert Raster to Features 3D Analysis Surface Analysis Contour （Spatial Analysis Surface Analysis Contour） Spatial Analysis Surface Analysis Contour