DEM复习资料总结

DEM复习资料

第一章概述

数字地形的表达方法及其分类

数字地形模型（DTM，Digital Terrain Model）

数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达，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

数字高程模型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，即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的模型化表达和过程模拟，简单地说，空间起伏连续变化现象的数字化表示和分析工具的集合。

DEM和DTM的区别与联系

（1）数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述；数字高程模型中地形属性仅为高程。

（2）在地理信息系统中，DEM是建立DTM的基础数据，其它的地形要素可由DEM直接或间接导出，称为“派生数据”，如坡度、坡向。

（3）高程模型最常见的表达是相对于海平面的海拔高度，或某个参考平面的相对高度，所以高程模型又叫地形模型。实际上地形模型不仅包含高程属性，还包含其它的地表形态属性，如坡度、坡向等。

数字高程模型的分类

⑴按照结构分类：基于面单元的DEM；基于线单元的DEM；基于点的DEM。

⑵按照数据源分类：以航空和航天遥感资料为数据源；以地形图为数据源；以地面实测纪录为数据源；以各种专题底图为数据源；以统计报表和行政区域底图为数据源。

㈢按照内容分类：综合性的DEM（全国性的DEM,包括地形、资源环境和社会经济）；区域

性DEM（局限于某个行政区或自然区，比例较大，框架线条趋细）；专题性DEM；单项DEM。

⑷按照结构形式分类：规则格网DEM；等值线DEM；曲面数字DEM；平面多边形DEM；空间多边形DEM；散点DEM。

⑸按连续性分类：不连续型DEM (Discontinuous DEM) ；光滑DEM (Smooth DEM)

DEM最主要的三种表示模型

规则格网模型、等高线模型和不规则三角网模型

DEM 的特点

精度的恒定性、表达的多样性、更新的实时性、尺度的综合性

第二章DEM的数据组织与管理

DEM的建立（它的建立实际上是一种地形数据的建模过程。）

DEM的建立首先要对地形曲面进行抽象、总结和提炼，形成高度概括的地形曲面数据模型，然后在此数据模型基础上，将观测数据按照一定的结构组织在一起，形成对数据模型的表述，最后借助计算机实现数据管理和地形重建。

DEM 数据设计基本原则

①适用性②运行性③更新性④相关性⑤相容性⑥先进性⑦高质量⑧完备性⑨安全性

镶嵌数据模型

㈠镶嵌数据模型（Tessellation model）源于这样的思想：空间对象可用相互连接在一起的网络来覆盖和逼近，或者说用在二维区域上的网络划分来覆盖整个研究区域。

㈡镶嵌数据模型按照网格形状可分为规则镶嵌数据模型和不规则镶嵌数据模型。

㈢规则镶嵌数据模型：就是用规则的小面块集合来逼近不规则分布的地形曲面。

评价：

优点：

（1）其数据结构为通常的二维矩阵结构，每个网格单元表示二维空间的一个位置，不管是沿水平方向还是垂直方向，均能方便地利用简单的数学公式访问任何位置的格网单元；（2）处理这种结构的算法比较多而且成熟，大多数计算机程序语言都有矩阵处理功能。（3）以矩阵形式存储和组织数据还具有隐式坐标，即格网单元的平面坐标隐含在矩阵的行列号之中，从而不需要进行坐标数字化。

缺点：是不管地形变化复杂还是简单，均采用相同的结构，导致数据冗余而给数据管理带来不便。

㈣不规则镶嵌数据模型：是指用来进行镶嵌的小面块具有不规则的形状和边界。

特点：

不规则三角网数字高程模型由连续的三角面组成，三角形的形状、大小取决于不规则分布的点的位置和密度。地形变化越简单，采样点就越少，则单元格就越大；反之地形变化比较复杂，数据点分布比较密集，格网单元就越小。

与规则格网的区别：

TIN模型不需要维护模型的结构规则性，不但能灵活地随地形的复杂程度而改变格网单元大小，避免平坦地形的数据冗余，而且又能按地形特征点线如山脊点、山谷线、地形变化线等表示地形特征。

DEM数据结构

规则格网DEM数据结构

（1）简单矩阵结构

（2）行程编码结构：DEM行程编码的基本思路是：对于一幅DEM，常常在行(或列)方向

上相邻的若干点具有相同的高程值，因而从第一列开始，在格网单元数值发生变化时依次记录该值以及重复的个数，应用时可利用重复个数恢复DEM矩阵。

（3）块状编码结构：块状编码方案是行程编码方案从一维扩展到二维的情况，它采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格。

该数据结构是由记录单元的初始位置(行、列号)、格网单元高程值和方形区域半径(正方形区域的边长，采用格网间距倍数表示)所组成的单元组，即(行号，列号，格网高程值，区域半径)，整个DEM数据文件由该单元组组成，根据初始位置和区域半径可恢复高程矩阵。

（4）四叉树结构

四叉树数据结构是一种对栅格数据的压缩编码方法。

基本思想是将一幅栅格数据层或图像等分为四个部分，逐块检查其格网属性值（或灰度）；如果某个子区的所有格网值都具有相同的值，则这个子区就不再继续分割，否则还要把这个子区分割为四个子区；这样依次分割，直到每个子块都只含有相同的属性值或灰度为止。

不规则三角网DEM数据结构（TIN结构）

㈠TIN 的面结构

TIN的面结构在基本链表结构基础上增加了用来描述三角形之间拓扑关系的数据，也就是说TIN的面结构一般由三个表组成，即坐标表、三角形顶点表以及邻接三角形表。

特点：由于存储了三角形之间的邻接关系，TIN内插、检索、等高线提取、显示及局部结构分析都比较方便。

不足：存储量较大，而且在TIN的编辑中要随时维护这种关系。