第六章数字地面模型解读

什么是DEM？
统原——Digital Elevation Model
理
及
应
用
GIS
地 （二）数字高程模型的概念
理
信 ➢数字高程模型是新一代的地形图，地貌和地
息 物不再用直观的等高线和图例符号在纸上表
系 达，而是通过储存在磁性介质上的大量密集
统 原 理
的地面点的空间坐标和地形属性编码，以数 字的形式描述。
原 • 从广义角度定义，DEM是地理空间中地理
理 对象表面海拔高度的数字化表达。这是随着
及 DEM的应用不断向海底、地下岩层以及某些不
应 可见的地理现象（如空中的等气压面等）延伸，
用 而提出的更广义的概念。
GIS
地 理
（三）
DEM与DTM
:
信 数字地面模型就是对某一种或多种地面特
息 性空间分布的数字描述，是叠加在二维地理
地 （五）DEM的数学表达
理 信 ➢ DEM的核心是地形表面特征点的三维坐标
息 数据和一套对地表提供连续描述的算法
系 统
➢
最基本的DEM由一系列地面x,y位置及其相
原 联系的高程z所组成，它表示地表区域上地形
理 的三维向量的有限序列，即地表单元上高程的
及 应
集合。
用 ➢ 数学表达:z=f(x,y)，x,y属于DEM所在区域。
息 数据，离散数据DEM的平面二维地理空间
系 统
定位由不规则分布的离散样点平面坐标实
原 现，第三维仍为高程或属性特征值。
理 及
如气象、水文与其他地理抽样条调查等呈
应 不规则分布，需取离散数据。
用
GIS
地
(理七) DEM数据采样方法
信
息
系 数据源决定采集方法:
统 原 理
⑴摄影测量数据采集方法 (以航空或航天遥感影像为数据源)
系 空间上的一维或多维地面特性向量空间，是
统 原 理
是对二维地理空间上具有连续变化特征地理 现象的模型化表达和过程模拟。
及 数字地面模型的本质共性是二维地理空间
应 用
定位和数字描述。
GIS
地 ➢DEM是DTM的一个分支。
理 信
➢实际上，DEM是DTM中最基本的部分，它
息 通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的
及 ➢DEM以数字的形式按一定的组织结构组织在
应 一起，表示实体地形特征空间分布的模型，
用 是地形形状大小和起伏的数字描述。是国家
GIS 基础空间数据的重要组成部分。
地
理 从研究对象与应用范畴角度出发，DEM可
信 以归纳为狭义和广义两种定义。
息 系 统
• 从狭义角度定义，DEM是区域表面海拔高 程的数字化表达。
息 是无法用平面地图来确切表示的。
系 统
1） DEM容易以多种形式显示地形信息，地形数
原 据经计算机处理后能产生比例尺、纵横断面图与立
理 体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改
及 变，在绘制其他的地形图需要人工处理； 应 用 2） DEM精度不会损失，没有载体变形的问题；
GIS 3） DEM形象逼真。
应 ⑵线模式：线模式是一系列描述高程测量曲线的 用 等高线。
GIS
地 1） 等高线法 理
信
息
系
统
原
理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
及
应
用 等高线通常被存储成一个有序的坐标点序列，可
GIS
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。
地 2）TIN 法
理 信
TIN（Triangulated Irregular Network)表示法利 用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的
GIS
地 理
2.图形法
信 息
分点模式与线模式，点模式分规则与不规则，规 则两类，处理典型特征如山峰，洼地，边界等。线
系 数据可处理水平线、垂直线与典型线，如山脊线、
统 谷底线、海岸线坡度变化线等。
原 ⑴点模式：DEM的最普通形式是高程矩阵或规则 理 矩形网格，高程数据直接由解析立体测量仪从立体 及 航空相片上定量测量。
GIS
地 （六）DEM数据的分布特征
理
信 ➢按其空间分布特征分为：格网状数据和离散
息 系
数据。
统 ➢把DEM覆盖区划分为规则格网，每个网格大
原 小和形状都相同，用相应矩阵元素的行列号
理 及
来实现网格点的二维地理空间定位，第三维
应 为特征值，可以是高程和属性。网格大小代
用 表数据精度。
GIS
地
理
信 ➢不可能用规格网获取数据时，则获取离散
系 数字化模拟，即地形表面形态的数字化表示。
统 原 理 及 应 用
➢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。
GIS
地 理
（四）DEM与传统地形图比较
信 地球表面的的高低起伏变化是一种连续变化的曲面，
及 ⑵从现有地图获取数据 (以地形图为数据源)
应 用
⑶地面实测记录(地面实测记录为数据源) (4)基于不规则三角网的方法
GIS (5)其他
地 第二节 DEM的表示方法 及其转换
理
信 一 表示方法
息 系
1.数学方法
统 2.图形法
原
理
及
应
用
GIS
地 理
1.数学方法
信 用数学方法拟合表面时，在整体表示时，
统 （二）数字高程模型的概念
原 （三）DEM与传统地形图比较
理 （四）DEM的数学表达
及 应 用
（五）DEM数据的分布特征 (六) DEM数据获取和采样方法
GIS
地 （一）地形表达的方法
理
信
息 1.绘图
系 统
2.地图
原 3.摄影
理 及
4.摄像
应 5.三维图 用
6.DEM与三维表达
GIS
地
理
信
息 系
息 原则，把这些离散点（各三角形的顶点）连接成
系 相互连续的三角面（在连接时，尽可能地确保每
统 个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相
原 等--Delaunay）。
理
及 因为TIN可根据地形
地
第六章 数字高程模型
理 信
（DEM）
息系 学习目标
统 ➢掌握数字地面模型及数字高程模型的概念，数
原 字地形分析与应用。
理 及
重点：数字地形分析和应用。
应难 点：空间数据的内插，数字高程模型应用 。 用
GIS
地
理
信
息 系
空间数据 库
统
原
理
及
应
用
GIS
地形信息
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地
理 信
第一节 概述
息 系
（一）地形表达的方法
息 需依靠连续三维函数，连续的三维函数能以
系 高平滑度表示复杂表面，一般用到傅里叶级
统 数或高次多项式。
原 理 及 应
表示局部使用规则块或不规则块，是将地 表分为正方形像元，或面积大致相等的不规 则形状的小块。据部分块模拟广泛应用于复
用 杂表面模拟的机助设计系统，现在地下水、
土壤特征或其他环境数据的表面内插。