第3章 DEM数据获取
DEM数据获取方法
航空遥感影像数据作为(zuòwéi)DEM 数据源注意点
遥感影像的几何畸变 遥感数据的增强处理 遥感影像数据的空间(kōngjiān)分辨率 遥感影像数据的解译和判读
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地面测量数据(shùjù)及其特征
测量仪器：全球定位系统（GPS）、全站仪、电子平 板或经纬仪/测距仪
测量要素：方向、距离和高差 （三维坐标x、y、z） 用途(yòngtú)：公路铁路勘测设计、房屋建筑、场地 平整、矿山、水利等对高程精度要求较高的工程 项目 缺点：工作量大，周期长、更新十分困难，费用较 高
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基于高程(gāochéng)信息的不规则分 布数据粗差探测方法
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第五节
DEM数据共享和利用(lìyòng)
各个国家、地区(dìqū)和组织纷纷制定了相关领域的数据共享
原则和数据交换标准，我国也适时颁布了我国DEM数据
交换格式标准
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我国DEM数据交换格式(gé 标准 shi)
●随机采样：随机分布采样点
●混合采样。
注意：所有(suǒyǒu)采集的数据都要按一 定的空间插值方法转换成点模式格式
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数据 的密度 (shùjù)
高程数据点的密度，是影响数字高程模型质量的主 要因素。数据点太稀，则数字模型的精度(jīnɡ dù)差， 数据太密，则增加了数据点数，增加了处理工作量 以及不必要的存储。
DEM数据(shùjù)采样除与地形的几何特征、 复杂度有关外，地貌类型也对采样数据 (shùjù)点的分布和精度有一定影响
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行业(hángyè)地貌类型的划分标准
地貌学 黄土地貌、风成地貌、喀斯特地貌、丹 霞地貌 地理学 ：平原、高原、丘陵(qiūlíng)、低山、 高山、极高山 测绘学 ：地表坡度和高差
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。
DEM数据获取PPT课件
第3章 DEM数据获取方法
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HONEYWELL - CONFIDENTIAL
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内容提纲
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3.1 DEM数据源及特征
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3.1.1 地形图数据源及特征
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。
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IKONOS(伊科诺斯)卫星于1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提供 高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。IKONOS卫星的成功发射不仅实现了 提供高清晰度且分辨率达1米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快捷、 更经济获得最新基础地理信息的途径，更创立了崭新的商业化卫星影像 的标准。
数字高程模型的数据获取方法
InSAR系统用于地表三维重建的几何原理。图 干预DEM生成过程。
3.5 从地形图采集数据的方法
对地形图要素进行数字化处理，用某种数据建模方法内插DEM。 坐标转换的后台处理。
3.5.1 手扶跟踪数字化
流方式 点方式
3.5.2 扫描数字化和栅格矢量化
图3.5.3 DLG〔数字线划地图〕 图
3.6 从地面直接采集数据的方法
3.1.1 影像
航空
3.1 DEM的数据来源
航天：传统的立体扫描仪，精度低，适合小比例尺DEM 高分辨率影像、SAR技术、激光扫描技术等，精度提高。
3.1.2 地形图
现势性问题，地表变化快，无法及时更新。 精度问题，与比例尺有关。
3.1.3 地面本身及其他数据源
地面直接采集，精度高但适合小范围。 气压测高法、水文站、气象站、地质勘探和重力测量等，范围大，精度低。
商业星载SAR系统获取干预数据：欧空局的ERS-1,ERS-2、日本的 JERS-1和加拿大的RADARSAT-1等。
NASA/JPL屡次短期的民用卫星或航天飞机SAR成像试验，SEASAT SAR、 SIR-A、SIR-B、SIR-C/射一个椭圆锥状的微波脉冲束，椭圆锥的轴垂直于 平台飞行方向，在垂直于轨道面内，波束高度角与雷达天线的宽度有关； 在平行于轨道面内的椭圆锥顶角与雷达天线的长度有关。〔见公式和 〕 椭圆锥状的微波脉冲束在地表形成一个辐照带(footprint)，可看作由许多 小的空间面元组成，每一个面元将雷达脉冲后向散射回去。〔图3.3.3)
X L 2
雷达影像的每一像素不仅包含灰度值，而且包含与雷达斜距〔一般取样 到垂直于平台飞行方向的斜距上〕有关的相位值。 InSAR主要是基于这些相位数据的处理来提取有用信息。
DEM原始数据采集
1.1、野外实地测区
仪器： 1）、全球定位系统GPS； 2）、全站仪或经纬仪； 3）、袖珍计算机。
获取数据： 地面控制点和采样点空间位置、高程数据。
优点： 直接获取高精度的DEM数据。
DEM的生产的三个基本问题 ：
DEM的精度、生产成本和效率
生产DEM数据应注意的问题：
1）、数据源要有足够的精度和采样密度 ； 2）、表面重建的方法或算法要完美； 3）、采样点的数量应尽量减少
注意事项
根据DEM生产项目所涉及的具体 应用领域,确定需要加测的重要地物。 原始数据的质量必须保证。
必须对得到的DEM进行编辑修改。
我国地形图比例尺系列及其特征
1.3、航空航天数字摄影
航空数字摄影：
获取现势性强、精度较高的大范围DEM数据。
航天遥感：
获取的高程数据精度较低但现势性强，只能 用做粗略勘测。
新技术：干涉雷达、激光扫描仪
获取传感器数据，得到高精度、 高分辨率、大范围的DEM 。
“奋进”号合成孔径雷达干涉测量系统
二、DEM数据采集策略
自动化DEM数据采集：
利用自动化测图系统进行完全自动化的DEM数据 采集。按照像片上的规则格网利用数字影像匹配。
数字摄影测量获取的DEM数据点都要按照 一定的插值方法转成规则格网DEM或规则三角 网DEM格式数据。
三、 DEM数据采点方法
基于不同的DEM数据源，有不同的数据采集方法。 基于系列地形图的DEM数据采集方法 基于航空航天摄影测量的DEM数据采集方法 基于野外测量的DEM数据采集方法 DEM数据采集的系列新技术、新方法
数字高程模型(DEM)数据采集方法及对比分析
数字高程模型(DEM)数据采集方法及对比分析摘要本文简要论述数字高程模型（DEM）数据采集方法及对比分析。
关键词数字高程模型（DEM）；数据采集方法；对比分析随着测绘技术设备和计算机技术的结合与科技技术不断发展。
数字化地图逐渐取代了以往模式，其中数字高程模型数据作为地理性息的基础数据以广泛的应用于国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域。
本文简要论述数字高程模型（DEM）数据采集方法及对比分析。
1 数字高程模型（DEM）数字高程模型（Digal Elevation Model）是在高斯投影平面上规格的各网点的平面坐标（X，Y）及高程（H）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数据。
为完整反映地表形态，应配套相应的离散高程点。
2 数字高程模型（DEM）数据采集方法为建立数字高程模型（DEM），必需按精度要求采集足够的点位三维坐标。
下面就简述数据的采集方法。
2.1 纸介质地形图数据采集方法原有的纸图成已不能满足社会发展的需要，数字化地图产品的输出已成为必然。
纸质图数据化是一种DEM数据获取的最基本方法，可分为手扶跟踪数字化和扫描矢量化。
1）手扶跟踪数字化。
手扶跟踪数字化是目前最为广泛使用的将已有地图数字化的手段，利用手扶跟踪数字化仪可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标，通常采用两种方式，即点方式和流方式，流方式又分距离流方式和时间流方式。
手扶跟踪数字化，可以直接获取矢量数据。
用数字化仪跟踪纸介质图形中的点、线等信息，通过数字化软件实现图形信息向数字化信息的转换。
使用跟踪数字化仪（手扶或自动）将地图图形要素（点、线、面）进行定位跟踪，并量测和记录运动轨迹的X，Y坐标值，获取矢量式地图数据。
2）扫描矢量化。
扫描矢量化的基本原理是对各种类型的数字工作底图如纸质地图、黑图或聚酯薄膜图，使用扫描仪及相关扫描图像处理软件，把底图转化为光栅图像，对光栅图像进行诸如点处理、区处理、桢处理、几何处理等，在此基础上对光栅图像进行矢量化处理和编辑，包括图像二值化、黑白反转、线细化、噪声消除、结点断开、断线连接等。
DEM原始数据采集
1.2、各种比例尺地形图
近年来获取DEM数据最广泛的一种方法。 优点：
1）、来源丰富，廉价； 2）、对仪器设备和作业人员要求不高； 3）、采集速度相对较快。
涉及问题：
1）、地图符号数字化； 2）、已有的数字化数据不能满足现势性要求； 3）、地形图的综合程度； 4）、地形图的数据质量，尤其指在精度方面。
3）、影像匹配：
利用同名点之间的相似性，在影像上找到足够数量的同名点对；
4）、建立数字地面模型自动形成等高线。
框幅式航空摄影示意
立体覆盖摄影航线布设图示
中心投影到正射投影变换
中心投影到正射投影变换
数字摄影测量采集DEM数据
3.3、野外测量法获取
适于范围小、精度要求高的DEM建立的情况， 一般服务与工程设计与施工，如三峡库区及大坝 DEM建立。采用的仪器有平板测量仪、全站仪、 测量GPS等。
DEM的生产的三个基本问题 ：
DEM的精度、生产成本和效率
生产DEM数据应注意的问题：
1）、数据源要有足够的精度和采样密度 ； 2）、表面重建的方法或算法要完美； 3）、采样点的数量应尽量减少
注意事项
根据DEM生产项目所涉及的具体 应用领域,确定需要加测的重要地物。 原始数据的质量必须保证。
必须对得到的DEM进行编辑修改。
具体采用何种数据源和相应的生产工艺,一方面取决 于这些源数据的可获得性,另一方面也取决于DEM的分辨 率、精度要求、数据量大小和技术条件等。
1.1、野外实地测区
仪器： 1）、全球定位系统GPS； 2）、全站仪或经纬仪； 3）、袖珍计算机。
获取数据： 地面控制点和采样点空间位置、高程数据。
第3章-DEM数据获取
国际遥感界的共识是光谱分辨率在λ/10数量级范围的称为多光谱 (Multispectral)，这样的遥感器在可见光和近红外光谱区只有几个波段， 如美国 LandsatMSS，TM，法国的SPOT等;而光谱分辨率在λ/100的遥感信 息称之为高光谱遥感(HyPerspectral);随着遥感光谱分辨率的进一步提高， 在达到λ/1000时，遥感即进入超高光谱(ultraspeetral)阶段(陈述彭等， 1998)。
关键词：全球，30米，数字高程，海拔，ASTER GDEM，DEM 数据时期：2009年 数据类型：IMG 投影：UTM/WGS84 覆盖范围：全球 空间分辨率：30米 数据量：20GB 值域范围：-152-8806米 共享方式：免费
Lower Slope Valley
下坡，-1 SD < TPI ≤ -0.5 SD 谷底，TPI < -1.0 STDV
坡位指数介绍
坡位指数（Topographic Position Index（TPI）），是2001年 由Andrew Weiss提出，用来描述地形部位的一个地形参数。 其基本思想是：用某点高程与其周围一定范围内平均高程 的差，结合该点的坡度，来确定其在坡面上所处的部位。 它在地貌分类中具有十分重要的意义。 TPI=(z-z，G) 其中， TPI为坡位指数，z为地表某点的高程，为该点周围一定范 围的平均高程，G为该点的坡度。坡位指数是2001年weiss （文档资料中添加此文献）在ESRI国际大会上提出来的一 个概念，其主要思想是确定研究目标点与其周围地形的位 置关系。
➢ 全色波段（Panchromatic band），因为是单波段，在图上显示是灰度 图片。全色遥感影象一般空间分辨率高，但无法显示地物色彩。 实际 操作中，我们经常将之与波段影象融合处理，得到既有全色影象的高分 辨率，又有多波段影象的彩色信息的影象。
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。
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。
第3章 DEM数据获取方法
基于坡度信息的规则格网分布数据粗差探测技术
z 基本原理 z 当高程数据中没有粗差 时，局部地形表面是光滑 连续变化的，相邻点之间 的坡度变化一致，若出现 异常，则可怀疑该点含有 粗差。 z 要素 z 坡度 z 坡度差 z 阈值
基于高程信息的不规则分布数据粗差探测方法 z 原理
z 与格网类似，但由高程取代坡度
z 方法
z 窗口内代表值计算 z 阈值计算 z 比较分析
基于等高线采样数据的粗差探测方法
z 等高线拓扑关系 z 可视化
等高线回放检查
z 反演等高线 z 反演等高线与原等高线叠置检查
原始数据的滤波处理
z 目的
z 随机误差
z 方法
z 局部窗口 z 中值滤波、平均值滤波等
z 何时进行滤波？
z 随机误差为主要因素
第3章 DEM数据获取方法
主要内容
z DEM数据源特征 z DEM数据采样理论基础 z DEM数据采样策略与采样方法 z DEM数据采集质量控制 z DEM数据共享和利用
1. DEM数据源特征
z z z z 地形图 航空、遥感影像 野外测量 既有DEM数据
z 特征线与断裂线
山脊线、山谷线、山顶、鞍部等
数据源特征：地面测量
z 小范围的数据采集与数据更新 z 精度高，周期长，成本较高 z 适用于精度要求较高的工程项目
数据源特征：既有DEM数据
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)
应用时考虑DEM分辨率、存储格式、数据精度和可 信度等因素
z 方法
z 测量值与计算之比较
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。
第3章 DEM数据获取
SRTM TPI 90米分辨率坡位数据产品
简介：此数据集利用SRTM V4.1 90米分辨率数字高程数据 加工而成，是覆盖中国区域的90米分辨率的坡位数据产品。
关键词：中国，90米，坡位，SRTM，TPI，Topographic Position Index
数据时期：2000年 数据类型：GeoTiff 投影：UTM/WGS84 覆盖范围：中国 空间分辨率：90米 数据量：1.1GB 值域范围：1-6
关键词：全球，30米，数字高程，海拔，ASTER GDEM，DEM 数据时期：2009年 数据类型：IMG 投影：UTM/WGS84 覆盖范围：全球 空间分辨率：30米 数据量：20GB 值域范围：-152-8806米 共享方式：免费
TPI与坡位等级对应图
SRTM ASPECT 90米分辨率坡向数据产品
数据集名称：中国90米分辨率坡向数据产品 简介：此数据集利用中国境内90米分辨率的数字高程数据加工而成，
利用ArcGIS 9.2“Spatial Analyst”模块的“Aspect”函数进行处理，是覆盖 整个中国区域的空间分辨率为90米的坡向数据产品。 关键词：中国，90米，SRTM，坡向，Aspect 数据时期：2000年 数据类型：GeoTiffs 投影：UTM/WGS84 覆盖范围：中国及周边 空间分辨率：90米 数据量：7.5GB 值域范围：0-360 共享方式：免费
遥感数据的不确定性来源
数据固有的不确定性 数据获取过程的不确定性 数据处理的不确定性 数据转换和传输中的不确 定性
数据分类和信息提取中的 不确定性
➢ IKONOS(伊科诺斯)卫星于1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提 供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。IKONOS卫星的成功发射不仅实现 了提供高清晰度且分辨率达1米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快 捷、更经济获得最新基础地理信息的途径，更创立了崭新的商业化卫星 影像的标准。
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。
数字高程（DEM）模型期末复习资料
数字⾼程（DEM）模型期末复习资料数字⾼程模型（DEM）期末复习资料第⼀章1数字地⾯模型是利⽤⼀个任意坐标场中⼤量选择的已知X、Y、Z的坐标点对连续地⾯的⼀个简单的统计表⽰。
2 DEM和DTM的关系：DEM是DTM的⼦集，是DTM最基本的部分；20世纪60年代出现了地理信息系统的概念，其含义包括了DTM，在概念上取代了DTM。
DTM提出后，其实际发展和应⽤中的内涵还主要局限于DEM，故⼆者的名称混淆使⽤，主要表⽰的都是DEM的概念。
3 ⾼程⽤来描述地形表⾯的起伏形态，传统的⾼程模型是等⾼线，其数学意义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时，称为数字⾼程模型。
4 数字⾼程模型的定义为：数字⾼程模型是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，Digital Elevation Model，简称DEM。
5.数字地形表达的⽅式可以分为两⼤类：数学描述和地形描述(1)数字描述：全局：傅⽴叶级数；多项式函数局部：规则的分块函数；不规则的分块函数（2）图形描述：点：不规则分布；规则分布；特征点线：等⾼线；特征线；剖⾯图⾯：影像；透视图；其他6.模型是指⽤来表现其他事物的⼀个对象或概念，是按⽐例缩减并转换到我们能够理解的形式的事物本体。
7.模型可以分为三种不同层次：概念模型，物质模型，数学模型。
8.概念模型是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。
9.物质模型通常是⼀个模拟的模型，如橡胶，塑料或泥⼟制成的地形模型。
10.数字模型⼀般是基于数字系统的定量模型。
包括函数模型和随机模型。
11.数字模型的优点：1他是理解现实世界和发现⾃然规律的⼯具。
2提供了考虑所有可能性，评价选择性和排除不可能性的机会。
3帮助在其他领域推⼴后应⽤解决问题的结果。
4帮助明确思路，集中精⼒关注问题重要的⽅⾯。
5使得问题的主要成分能够被更好的观察，同时确保交流，减少模糊，并改进关于问题⼀致性看法的机会。
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。
DEM复习重点
DEM复习重点1.数字高程模型是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟或者说是地形表面形态的数字化表示。
2.数字地面模型DTM是定义在二维区域上地形特征空间分布及关联信息的一个有限n维向量系列Xi，数字高程模型DEM是DTM的一个子集，它表示地形空间分布的一个有限三维向量。
3.DEM:狭义角度是区域地表面海波高度的数字化表达。
广义角度是地理空间中地理对象表面海波的数字化表达。
4.基于规则格网的DEM和基于TIN的DEM是目前数字高程模型的两种主要结构。
5.数字高程模型的主要研究内容：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6.数字高程模型的分类体系：范围（局部DEM、地区、全局）。
连续性（不连续DEM、连续、光滑）。
结构）面（规则结构：正方形格网结构、正六边形格网结构、其他格网结构）、（不规则结构：不规则三角网、四边形）线（等高线结构、断面结构）点（散点结构）。
7.数字高程模型的特点：1)精度恒定性2）表达多样性3）更新时实行4）尺度综合性8.DGM:除高程外，地形表面形态还可通过坡度。
坡向、曲率等地貌因子进行描述。
所有地貌银子的数字模型的集合形成数字地面模型DGM9.DTM:各种地物要素的数字模型，连同DEM本身，形成测绘人员心目中新一代地形图，数字定型模型DTM10.DSM：一般的，将DEM/DGM/DTM以及上述信息所形成的数字模型称为数字表面模型11.DEM(--DGM(--DSM层层包含关系DEM是最基本的数据12.数字高程模型的应用范畴：1）地学分析应用2）非地形特征应用3）产业化和社会化服务13.DEM主要用在一下几个领域：1)区域、全区气候变化研究2）水资源、野生动植物分布3）地质水文模型建立4）地理信息系统5）地形地貌分析6）土地分类、土地利用、土地覆盖变化检测等第二章DEM数据组织与管理14：目前GIS中的空间数据模型从认知角度讲有三类，即基于对象的模型、基于网络的模型、基于场的模型：从表达上讲有矢量数据模型、栅格数据模型和组合数据模型。
数字高程模型第三讲：DEM数据获取方法PPT70页
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
数字高程模型第三讲：DEM数据获取 方法
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用Байду номын сангаас 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
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分类代码
1 2
名称
Ridge Upper Slope
释义
山脊，TPI > 1 SD 上坡，0.5 SD < TPI ≤ 1 SD
3
Middle Slope
中坡， -0.5 SD < TPI < 0.5 SD, Slope > 5°
4
Flat Slope
平（坦）坡，-0.5 SD < TPI < 0.5 SD, Slope ≤ 5°
我国地形图比例尺系列及其特征
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。这 种情况在经济发达地区的表现尤为明显，但对于地形地貌 变化较小的地区，既有地形图是DEM物美价廉的数据源。 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（温度、湿度等）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)地形图精度有限：地形图精度决定着地形图对实际地形 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。
SRTM TPI 90米分辨率坡位数据产品
简介：此数据集利用SRTM V4.1 90米分辨率数字高程数据 加工而成，是覆盖中国区域的90米分辨率的坡位数据产品。 关键词：中国，90米，坡位，SRTM，TPI，Topographic Position Index 数据时期：2000年 数据类型：GeoTiff 投影：UTM/WGS84 覆盖范围：中国 空间分辨率：90米 数据量：1.1GB 值域范围：1-6
SRTM地形数据按精度可以分为SRTM1和SRTM3，分别对 应的分辨率精度为30米和90米数据（目前公开数据为90米 分辨率的数据）。
Final Data Coverage Maps SRTM has collected data over most of the land surfaces that lay between 60 degrees north latitude and 54 degrees south latitude. That's about 80% of all the land on the Earth. In the maps below, the colors of the swaths indicate the number of times the area was imaged by SRTM. For land, one-time coverage is green, twice is yellow- green and so on, as shown in the key at lower left. Over water, the color code is in shades of blue as shown in the key at lower right. Areas in red could not be mapped. SRTM is a topography mission, so data was mostly acquired over land. Small amounts of data were collected over the water for calibration purposes.
5 6
Lower Slope Valley
下坡，-1 SD < TPI ≤ -0.5 SD 谷底，TPI < -1.0 STDV
坡位指数介绍
坡位指数（Topographic Position Index（TPI）），是2001 年由Andrew Weiss提出，用来描述地形部位的一个地形参 数。其基本思想是：用某点高程与其周围一定范围内平均 高程的差，结合该点的坡度，来确定其在坡面上所处的部 位。它在地貌分类中具有十分重要的意义。 TPI=(z-z，G) 其中，TPI为坡位指数，z为地表某点的高程，为该点周围 一定范围的平均高程，G为该点的坡度。坡位指数是2001 年weiss（文档资料中添加此文献）在ESRI国际大会上提出 来的一个概念，其主要思想是确定研究目标点与其周围地 形的位置关系。
3.1.2 遥感数据源及特征
航空摄影和航天遥感是目前获取DEM的主要数据源，利 用该数据源可获取和更新大面积的DEM数据。
航空照片
遥感影像
3.1.2 遥感数据源及特征
遥感：源于航空摄影测量，是一种利用地物反射或辐射电磁波的固有特性， 通过观测电磁波，识别地物及其存在环境的技术。
当前的遥感技术已经发展成为一种多平台、多波段、多分辨率和全天候的 对地观测技术，并正朝着高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率的 方向发展。 高光谱分辨率：在紫外到中红外波段范围内，划分成许多非常窄且光谱连 续的波段来进行探测的遥感系统。
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。
全色波段（Panchromatic band），因为是单波段，在图上显示是灰度 图片。全色遥感影象一般空间分辨率高，但无法显示地物色彩。 实际 操作中，我们经常将之与波段影象融合处理，得到既有全色影象的高分 辨率，又有多波段影象的彩色信息的影象。
SRTM DEM 原始高程数据
SRTM（Shuttle Radar Topography Mission），由美国太空总 署（NASA）和国防部国家测绘局（NGA）联合测量。 2000年2月11日，美国发射的“奋进”号航天飞机上搭载 SRTM系统，共计进行了222小时23分钟的数据采集工作， 获取北纬60度至南纬60度之间总面积超过1.19亿平方公里 的雷达影像数据，覆盖地球80%以上的陆地表面。 SRTM 系统获取的雷达影像的数据量约9.8万亿字节，经过两年多 的数据处理，制成了数字地形高程模型（DEM），即现在 的SRTM地形产品数据。此数据产品2003年开始公开发布， 经历多修订，目前的数据修订版本为V4.1版本。该版本由 CIAT（国际热带农业中心）利用新的插值算法得到的 SRTM地形数据，此方法更好的填补了SRTM 90的数据空 洞。插值算法来自于Reuter et al.（2007）
GDEM 30米数据
简介：本数据集利用ASTER GDEM第一版本（V1）的数据进行加工 得来，是全球空间分辨率为30米的数字高程数据产品。由于云覆盖， 边界堆叠产生的直线，坑，隆起，大坝或其他异常等的影响，ASTER GDEM第一版本原始数据局部地区存在异常，所以由ASTER GDEM V1加工的数字高程数据产品存在个别区域的数据异常现象，用户使用 过程中需要注意。此全球30米的数字高程数据产品可以和全球90米分 辨率数字高程数据产品互相补充使用。 关键词：全球，30米，数字高程，海拔，ASTER GDEM，DEM 数据时期：2009年 数据类型：IMG 投影：UTM/WGS84 覆盖范围：全球 空间分辨率：30米 数据量：20GB 值域范围：-152-8806米 共享方式：免费
简介：本数据集利用SRTM3 V4.1版本的数据进行加工得来， 是覆盖整个中国区域的空间分辨率为90米的数字高程数据 产品。 关键词：中国，90米，数字高程，海拔，SRTM，DEM 数据时期：2000年 数据类型：IMG 投影：UTM/WGS84 覆盖范围：全球 空间分辨率：90米 值域范围：-152-8806米 共享方式：免费
国际遥感界的共识是光谱分辨率在λ /10数量级范围的称为多光谱 (Multispectral)，这样的遥感器在可见光和近红外光谱区只有几个波段， 如美国 LandsatMSS，TM，法国的SPOT等;而光谱分辨率在λ /100的遥感信 息称之为高光谱遥感(HyPerspectral);随着遥感光谱分辨率的进一步提高， 在达到λ /1000时，遥感即进入超高光谱(ultraspeetral)阶段(陈述彭等， 1998)。
SRTM的数据组织方式为：每5度经纬度方格划分一个文件， 共分为24行（-60至60度）和72列（-180至180度）。文件命 名规则为srtm_XX_YY.zip，XX表示列数（01-72），YY表 示行数（01-24）。示意图如下：
SRTM DEM UTM 90米分辨率数字高程数据产品
TPI与坡位等级对应图
SRTM ASPECT 90米分辨率坡向数据产品
数据集名称：中国90的数字高程数据加工而成， 利用ArcGIS 9.2“Spatial Analyst”模块的“Aspect”函数进行处理，是覆盖 整个中国区域的空间分辨率为90米的坡向数据产品。 关键词：中国，90米，SRTM，坡向，Aspect 数据时期：2000年 数据类型：GeoTiffs 投影：UTM/WGS84 覆盖范围：中国及周边 空间分辨率：90米 数据量：7.5GB 值域范围：0-360 共享方式：免费
分类代码 1 2 3 4 5 6 7
名称 Flat North Northeast East Southeast South Southwest
义及数值范围 平地 北向 东北 东向 东南 南向 西南
8
9
West
Northwest
西向
西北
10
North
北向
ASTER 与 GDEM