数字地面模型及其应用——表示方法
第9章-数字地形模型与地形分析-第一讲
▪ DEM数据的高程分层设色显示 ▪ DEM数据与影像数据联结三维场景显示 ▪ 三维静态场景的输出功能 ▪ 三维动态飞行场景的录制与播放功能 ▪ 简单DEM模型分析功能
GIS 电子沙盘 ——高程分层设色
GIS DEM应用举例 ——城市景观
城市景观系统通过运用数字技术构造出某一区域的 虚拟场景来辅助人们进行观测, 是一个可视现实和虚拟 现实集成的系统。
垂直线 典型线
山脊线 谷底线 海岸线 坡度变换线
GIS 3.DEM的表示法
数学方法 整体拟合方法, 即根据区域所有的高程点
数据, 用傅立叶级数和高次多项式拟合统 一的地面高程曲面 局部拟合方法, 将地表复杂表面分成正方 形规则区域或面积大致相等的不规则区 域进行分块搜索, 根据有限个点进行拟合 形成高程曲面
➢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 像都可用来表示 DEM
数学方法 图形法
整体 局部 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
不规则 典型特征 水平线
三角网 邻近网 山峰、洼坑
隘口、边界
点信息
ID
边1 边2 边3
1
E1
E3
E9
2
E2
E3
E4 面
3
E4
E5
E6
信 息
4
E6
E7
E8
5
E7
E9
E10
ID
起点
终点
左多 边形
右多 边形
第7章 数字地面模型
什么是4D产品（DEM,DLG,DRG,DOM） 产品（ 什么是 产品 ）
数字高程模型（ 数字高程模型（Digital Elevation Model，缩写 ，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（ ， ） 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 的格网间隔应与其高程精度相适配， 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 ）的数据集。 的格网间隔应与其高程精度相适配 有规则的格网系列。根据不同的高程精度，可分为不同类型。 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。 映地表形态，还可增加离散高程点数据。 数字线划地图（ 数字线划地图（Digital Line Graphic，缩写 ，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， 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。 地描述地表目标。 数字栅格地图（ 数字栅格地图（Digital Raster Graphic，缩写 ，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。 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， 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、 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。 何精度和色彩上与国家基本比例尺地形图保持一致。 数字正射影像图（ 数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，缩写 ，缩写DOM）是利用 ） 数字高程模型（ 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 ）对经扫描处理的数字化航空像片， 行投影差改正、镶嵌， 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， 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。 有精度高、信息丰富、直观真实等优点。
8、DEM的建立及应用
二、 DEM内插方法
移动曲面内插方法 多面函数内插法 有限元内插方法 数字高程模型的精度及存储管理
• 数字高程模型的建立过程
不规则分布点
规则分布
等高线分布
4
3
2
11
(0,1)
(1,1)
y
4 z
3 (0,1)
2 (1,1)
5
0
1 x
• ＤＥＭ内插方法分类
规则分布内插
数据分 布
不规则分布内插 等高线数据内插
1．地面测量：利用测量仪器在野外实测
野外测量：全站仪、GPS、移动测绘系统 特 点：精度高、效率较低 适合范围：小范围数据采集
• 数据获取方法
2．现有地图数字化 ：用数字化仪对已有地图上的信
息，进行数字化的方法。手扶跟踪数字化仪;扫描数
字化仪。
数字化设备：数字化仪、扫描仪
特
点：范围大，速度慢
使 用 范 围：大面积数据采集
能较好地顾及地貌特征点、线，表示复杂地形表面 比矩形格网精确。缺点是数据量较大，数据结构较 复杂，使用与管理也较复杂。
• 数据获取
为了建立DEM，必需量测一些点的三维坐标， 被量测三维坐标的这些点称为数据点。
数据采集是DEM的关键问题，数据的采集密 度和采样点的选择决定DEM的精度。
• 数据获取方法
Z3 4
Z4
S
4
单像修测
•进行单幅影像空间后方交会，确定影像的方位元素 量测像点坐标（x，y）， 取一高程近似值Z。将(x，y)与Z。代入共线方程， 计算出地面平面坐标近似值（X１，Y１） 由（X１，Y１）及DEM内插出高程Z１
单像修测示意图
外方位元素
（x,y)
数字地面模型在水利水电工程设计中的应用
数字地面模型在水利水电工程设计中的应用数字地面模型（Digital Terrain Model，DTM）是通过对地形进行测量、采集和处理，生成地形高程数据的一种技术手段。
在水利水电工程设计中，数字地面模型的应用十分广泛，可以为工程规划、设计、施工和管理提供可靠的地形信息和数据支持。
数字地面模型可以提供准确的地形数据，为水利水电工程的规划和设计提供基础信息。
通过对地形进行测量和采集，可以获得具有高精度的地形高程数据，包括地面的高程、坡度、坡向等参数。
这些数据对于确定工程的布置、确定水流方向和确定水流速度等都起到了至关重要的作用。
在水利水电工程的规划和设计过程中，数字地面模型可以提供直观、准确的地形信息，为工程师制定合理的设计方案提供参考依据。
数字地面模型可以用于水利水电工程的水文模拟和水力计算。
水文模拟是指通过对流域的水文过程进行数学模型的构建和模拟，从而获取流域径流过程的信息。
而水力计算则是根据流体力学原理和流体动力学方程，对水流在工程中的流动过程进行计算和分析。
数字地面模型中的地形数据可以作为水文模型和水力计算模型的输入数据，通过模拟和计算，可以得到水利水电工程中涉及的水流、水位、流速等参数信息，为工程设计和施工提供科学的依据。
数字地面模型还可以用于水利水电工程的可视化展示和效果演示。
通过将数字地面模型与工程模型进行结合，可以实现工程的三维可视化展示。
在工程设计和施工过程中，通过对数字地面模型的渲染和表达，可以直观地展示工程的地形特征、工程布置和水流分布等情况，使工程师和相关人员能够更好地理解和把握工程的整体情况。
同时，数字地面模型还可以用于演示工程的施工过程和效果，通过虚拟的方式展示工程的建设过程和最终的效果，为工程管理和决策提供参考依据。
数字地面模型还可以为水利水电工程的运维管理提供支持。
在工程建设完成后，数字地面模型可以作为工程的基础数据，用于工程的运维管理和维护。
通过对数字地面模型的更新和维护，可以及时获取工程的地形变化信息，为工程的维护和管理提供科学依据。
(整理)数字地面模型原理及应用 (自动保存的)
《数字地面模型原理及应用》课程复习大纲第一讲 概论1. 熟练掌握地图表达地表形态的内容和基本特点；掌握等高线地形图的特性；A 对客观存在的特征和变化规则的一种科学的概括（综合）和抽象。
基本特性：可量测性☪数学法则；一览性☪制图综合；直观性☪内容符号。
B 等高线地形图：用来准确描述地貌形态的地图。
特点：所有的地形信息都正交地投影在水平面上；用线化和符号表示缩小后的地物；地物高度和地形起伏信息有选择性的用等高线进行表达。
2. 熟练掌握影像表达地表形态的特点和优势；特点：周期短；覆盖面广；现势性强；能够重建实际地形的立体模型；能够进行精确的三维量测优势：细节丰富；成像快速；直观逼真；3. 熟练掌握模型的概念；熟练掌握模型的层次；模型：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到我们能够理解的形式的事物本体。
模型的层次：建模的初级阶段：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。
），模拟的模型：物质模型，基于数字系统的定量模型：数学模型（根据问题的确定性和随机性可分为函数模型和随机模型。
）。
4. 熟练掌握数字高程模型的概念；掌握数字高程模型的分类体系；熟练掌握数字高程模型的特点；概念：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。
狭义概念：DEM 是区域地表面海拔高程的数字化表达。
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。
数学上的：DEM 是定义在二维空间上的连续函数H=f (x,y)，即区域D 的采样点或内插点P j 按某种规则ζ连接成的面片M 的集合 数字高程模型的研究内容：地形数据采集；地形建模与内插；数据组织与管理；地形分析与地学应用；DEM 可视化； 不确定性分析和表达。
数字高程模型分类体系：5. 熟练掌握数字高程模型与数字地面模型的联系与区别；数字地面模型：描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列。
DTM解释及应用
DTM（Digital Terrain Model）——数字地面模型是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM就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展开编辑本段基本介绍数字地形模型（DTM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956）。
此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。
在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。
在遥感应用中可作为分类的辅助数据。
它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等。
在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。
对DTM的研究包括DTM的精度问题、地形分类、数据采集、DTM的粗差探测、质量控制、数据压缩、DTM应用以及不规则三角网DTM的建立与应用等。
1．1 DTM和DEM 从数学的角度，高程模型是高程Z关于平面坐标X，Y 两个自变量的连续函数，数字高程模型（DEM）只是它的一个有限的离散表示。
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。
数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）。
高程是地理空间中的第三维坐标。
由于传统的地理信息系统的数据结构都是二维的，数字高程模型的建立是一个必要的补充。
DEM通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示，广义的DEM 还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。
数字地面模型
2、格网式数模 将路中线左、右一定宽度内的地面划分为大小相等的方格 或长方格，按一定的次序读取网格点高程，输入计算机即 构成格网式数模。 内插高程时，先判断给定点在哪个格网内，然后读出该格 网四个角点高程，采用一定的多项式内插方法内插。 格网数模的优点是只需存储格网节点的高程而不需存储平 面坐标值，检索和内插简单、快速、数据采集方便，选点 不依赖于经验，便于应用等。缺点是不适合地形的突然变 化，因为节点不一定是地形变化点，因此，地形变化大的 地方精度低。
（二）采样点的密度 1、原始数据的分块 由于公路较长，路线所经地形区域较大，构造DTM的原 由于公路较长，路线所经地形区域较大，构造DTM的原 始数据量一般都很大，在应用各种数模内插方法时并不知 道哪一部分数据点在内插范围内，若求算每项一待定点都 对整个原始数据进行扫描，显然是不现实的，因此，应对 原始数据进行分块处理。 2、断裂线 断裂线是建立数字地形模型的重要数据，它对数模的高 程内插精度有相当大的影响。能否有效地处理断裂线 ， 是数据模能否用于工程实际的关键。
数字地面模型
一 数字地面模型的原理及其在道路设计中的 应用
数字地形模型(Digital 数字地形模型(Digital Terrain Model,通常简称 Model,通常简称 DTM)是一个表示地形特征的、空间分布的、有规则的数 DTM)是一个表示地形特征的、空间分布的、有规则的数 字阵列，也就是将地形表面用密集的三维坐标X 字阵列，也就是将地形表面用密集的三维坐标X、Y、Z表 示的一种数学表达形式。 在道路设计中的应用： 1、内插纵、横地面线； 2、绘制地形图等高线 3、构建三维地面模型
3. 三角网式数字地面模型 三角网式数字地面模型简称三角网数模。它是用许多的平 面三角形逼近地形表面，即将地表面看成是由许多小三角 形平面所组成折面覆盖起来的，读取并存储三角形顶点的 三பைடு நூலகம்坐标，即构成三角网数字地面模型。
数字地面模型
1、数字高程模型的定义（DEM）：从狭义角度定义：DEM是区域地表面海拔高程的数字化表达。
从广义角度定义：DEM是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。
2、数字高程模型的研究内容：1)地形数据采样2）地形建模与内插3）数据组织与管理4）地形分析与应用5）DEM可视化6）不确定性分析与表达3、数字高程模型分类：按结构分类：基于面单元的DEM(规则结构：正方形、正六边形格网结构，其他；不规则结构：不规则三角网、四边形。
)、基于线单元的DEM、基于点的DEM；2）按连续性分类：不连续型DEM、连续不光滑DEM、光滑DEM；3）按范围分类：局部DEM、地区DEM、全局DEM；4、DEM基于操作应包括如下主要内容：1）高程内插，即给定一点的平面位置（x,y）,内插计算该点的高程H；2）拟合曲面内插，即对于一组已知点（x,y,z），通过曲面拟合，推求给定位置的高程；3）剖面线计算；4）等高线内插；5）可视区域分析；6）面积，体积计算；7）坡度，坡向，曲率计算；8）晕渲图；5、数字高程模型应用：科学研究应用：（DEM主要用在以下几个领域）1）区域，全球气候变化研究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。
商业应用：（数字高程模型的商业潜在用户分布在以下几个主要行业）1）电信2）空中交通管理与导航3）资源规划管理与建设4）地质勘探5）水文和气象服务6）遥感，测绘7）多媒体应用和电子游戏。
工业工程应用：主要包括电信，导航，航空，采矿业，旅游业以及各种工程建设如公路，铁路，水利等部门。
管理应用：主要有自然资源管理，区域规划，环境保护，减灾防灾，农业，森林，水土保持以及与安全相关的各种应用如保险，公共卫生等领域。
军事应用：（DEM在军事上的应用主要在以下几个方面）1）虚拟战场2）战场地形环境模拟3）为作战部队提供作战地图4）军事工程5）基于地形匹配的导引技术6、简单矩阵结构：规则格网DEM的数据在水平方向和垂直方向的间隔相等，格网点的平面坐标隐含在行列号中，故适宜用矩阵形式进行存储，即按行（或列）逐一记录每一个格网单元的高程值。
南方CASS数字地面模型DTM法在土石方工程量计算中的应用
南方CASS 数字地面模型DTM法在土石方工程量计算中的应用发布时间：2021-07-28T11:45:22.950Z 来源：《基层建设》2021年第13期作者：张莹[导读] 摘要：南方CASS地形地藉成图软件是基于AutoCAD平台技术的数字化测绘数据采集系统,广泛应用于地形成图,地藉成图、工程测量应用三大领域。
中国水利水电第九工程局有限公司贵州贵阳 550081摘要：南方CASS地形地藉成图软件是基于AutoCAD平台技术的数字化测绘数据采集系统,广泛应用于地形成图,地藉成图、工程测量应用三大领域。
在土石方工程量的计算中,CASS工程应用中的DTM法土石方工程量计算被广大测量人员所采用,因DTM法土石方工程量的计算有“根据坐标文件”计算、“根据图上高程点”计算、“根据图上的三角网”计算和“计算两期间土方”计算的四种方法,每种计算方法都有在特定环境下的优越性与适用性,如何掌握各种方法的计算和根据实际情况采用对应的方法来进行土石方工程量的计算,保证计算精度,是测量人员必须掌握的基本技能。
关键词：CASS;DTM;土石方计算;应用实例1 前言在工程建设中,不管是工业建筑、民用建筑、水利工程、道路建设还是其它的工程建设中,土石方工程量的测量和土方石方工程量的计算在工程设计与施工中是非常广泛,因土石方工程量的外业测量和内业计算工作量大而烦琐,为了提高工作效率,目前全站仪,GPS等测量仪器和CASS、CAD、天正、飞时达等各种土石方工程量计算相关软件应运面生。
南方测绘的CASS系列软件,20O0年被国土资源部作为全国测绘软件推荐使用,南方CASS软件的土石方工程量计算方法中,包括DTM法、断面法、方格网法、等高线法,其中 DTM 法是一种基于不规则三角网结构的土石方工程量计算方法,因其计算精度高而越来越被广泛采用,本文将以CASS 7.1为例介绍DTM法土石方工程量计算的应用。
2 DTM 模型法的适用范围及计算原理DTM法土石方工程量的计算有四种计算模块，分别是“根据坐标文件”计算、“根据图上高程点”计算、“根据图上三角网”计算和“计算两期间土方”这四种方法,这四种方法根据原始地面.设计面和已知参数等,适用范围都各不相同,DTM 法各计算方法适用范围见表1。
第五章数字高程模型2
四、求地表面积
地表面积的计算可看作是其所包含的每个格网表 面积之和。若格网中有特征高程点，则可将格网分解 为若干个小三角形，求出它们斜面面积之和作为格网 的表面积。若格网中没有高程点，则可计算格网对角 线交点处的高程，用四个共用顶点的斜三角形面积之 和作为格网的表面积。
（1）野外实地直接测量得到； （2）利用摄影测量方法获取； （3）从地形图中采集。
现实世界
野外直接测量 摄影测量与遥感 现有地形图
全站仪 GPS
传感器 数字化仪 扫描仪
地面影像
数字地图图像
数字摄影测量工作站 要素识别与提取 数字地理信息
数字地理信息的获取方法与途径
◆其它获取DEM方法：
❖ 用航天遥感立体像对获取DEM. ❖ INSAR(干涉合成孔径雷达）获取DEM. ❖ 激光扫描测高仪等
(2)地面平面曲率的计算
地面的平面曲率(plan curture)是指地面坡向的变化率，可以通过计算地 面坡向的坡度而求得。
4．谷脊特征分析
当(Hi, (j-1) –Hi, j)(Hi,(j+1)-Hi , j)>0 时，
若Hi,(j+1)> Hi, j则Vr(i, j)=-1
若Hi,(j+1)< Hi, j则Vr(i, j)=1
与DTM密切相关的学科和技术 GIS: DTM是其中核心部分的实体 测绘学:DTM的数据来源； 应用数学:内插DTM的理论基础以及分析 计算机科学:
数字地面模型及其应用——表示方法82页PPT
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
数字地面模型及其应用——表示方法
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
Thank you
数字地面模型在地图制图中的应用研究
、
数字地面横墨 的内涵
随着 高科技手段 在地 理观测领域 的推广 ，数字地 面模 型也越来越 频繁地 被运用在 地图制 图领域 。然 而 ，截至 目 前 。人们对 于数字地 面
模型 的含义还未 形成统一认 识。数字地 面模型 ，简 称 Ｄ Ｔ Ｍ，就是用简 单 的数 据来表达 地形状况 。在研究方法 上 ，Ｄ Ｔ Ｍ是通过确 立任意 的一 个坐标 ，决定三 个固定 的平 面上 的点 ，利用这个 坐标 系来 对某一地 理 位置 的地表形 态进行数据 化 的描绘 。也就是说 。数字地 面模型是将 某 地 区的地形 用数字符 号表述 出来 。通常认 为 ，这种表示 方法 吸收了 数学上二维 函数 的基本理念 ，是对数据空 间分布 的一种抽象概括 。 大家 知道 ，任何 一个 实 际的地 理空 间都 是立 体 的。然 而 ，Ｄ Ｔ Ｍ 却 采用 了平 面 化 的研究 方式 ，这是 为 了迎 合我 们 的思维 习 惯 ，方 便 地 理 地 图的 制作 。在 Ｄ Ｔ Ｍ中 ，我 们 对相 关 地理 特 征进 行数 字 记 录 。 并 在二 维 的数 字空 间 中加入 一维 数据 空 间 ，即数字 地面 模 型所 描绘 的地理 空 间是 实物 与思 维 的结合 。 因此可 以得 知 ，数字 地 面模 型 的 根 本原 理 就是 对于 某一 地形 的二 维描 绘 ，以及 与此 相关 的数字 化分
在 地 图制 图领 域 ，主 要是 因为它 能够避 免传 统数据 模型 的种种 缺陷 ， 并 可以提 高数据信息 的运算速度 。数字地 面模 型能够 根据不 同的地形 特 点进行 自身调整 ，采用不 同的数据收集 与分析方 法 。因此 它可 以更 加精确地 表示 出各种 地形 的实际特征 ，减 少对于不必 要数据信 息的收 集和分析 。数字地 面模型这种 因地制宜 的分析方式 ，是我 国在地 图制 图方面所取得的一大科技进步。
浅谈DEM模型的建立及在测绘中的应用
浅谈DEM模型的建立及在测绘中的应用本文介绍数字高程模型的建立及在测绘中的应用标签数字地面模型（DTM）；数字高程模型（DEM）；不规则三角网（TIN）一、概述数字地面模型DTM（Digital Terrain Model），最初是美国麻省理工学院Miller 教授为了高速公路的自动设计于1956年提出来的。
此后，它被用于各种线路（铁路、公路、输电线路等）的设计及各种工程的面积、体积、坡度的计算，任意两点间可视性判断及绘制任意断面图。
在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图与地形图的修测等。
它也是地理信息系统的基础数据。
数字地面模型DTM是地形表面形态等多种信息的一个数字表示。
严格地说，DTM是定义在某一区域D上的m维向量有限序列：﹛Vi,i=1,2,…,n﹜，其向量Vi=(Vi1,Vi2,…,Vin)的分量为地形（（Xi,Yi,Zi）,(Xi,Yi)∈D）、资源、环境、土地利用、人口分布等多种信息的定量或定性描述。
DTM是一个地理信息数据库的基本内核，若只考虑DTM的地形分量，我们通常称其为数字高程模型DEM （Digital ElevainModel），其定义如下：数字高程模型DEM是表示区域D上地形的三维向量有限序列：﹛Vi,= Xi,Yi,Zi﹜，i=1,2,…,n),其中(Xi,Yi)∈D是平面坐标，zi是（Xi,Yi)对应的高程。
在实际测绘应用中，许多人习惯将DEM称为DTM，实际上它们是不完全相同的。
DEM有多种表示形式，主要包括规则矩形网格与不规则三角网。
二、数字高程模型的数据获取为了建立DEM，必须测量一些点的三维坐标，这就是DEM数据采集或DEM 数据获取。
被量测的这些点称为数据点或坐标点。
DEM数据点的采集方法主要有以下几种：1、地面测量这是测绘中最常用的DEM点采集方法，利用自动记录的全站仪在野外实测三维坐标点，这种仪器一般都有微处理器，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。
数字地面模型的构建与应用
数字地面模型的构建与应用沙从术;耿宏锁;赵传慧【期刊名称】《河南科技：乡村版》【年(卷),期】2006(000)002【摘要】一、数字地面模型的概念与特征1.数字地面模型的概念。
数字地面模型(DigitalTerrainModel,简称DTM)是描述地面特性的空间分布的有序数值阵列,是在空间数据库中存储并管理的空间数据集的通称,它是以数字形式按一定的结构组织在一起,表示实际地形特征的空间分布,是地形属性特征的数字描述。
DTM可以是每三个坐标值为一组元的散点结构,也可以是由多项式或傅里叶级数确定的曲面方程,其核心是地球表面特征点的三维数据和一套对地面提供连续描述的算法。
2.数字地面模型的特征。
地形数据经过计算机相应软件处理后,可根据实际应用的需要生成比例尺的地形图、断面图和立体模型图。
传统的纸质地图在保存过程中,会因图纸变形而失去原有的精度。
DTM是存储在计算机的磁盘或光盘介质中,图形采用DTM直接输出,精度不会出现损失。
DTM是以数字形式表示的,用计算机软件对其处理可以派生数据和图形,易于实现自动化。
利用现代测绘仪器采集地面数据信息,对其进行修改和更新更容易实现,便于保持其现势性。
DTM是以数字信息表示的,可以网上进行通讯与传输,实现数据的共享。
二、DTM的数据结构数据结构是数据之间的相互关系,即数据的组织形式。
在软件设计中,不同的...【总页数】2页(P)【作者】沙从术;耿宏锁;赵传慧【作者单位】郑州经济管理干部学院;西北农林科技大学【正文语种】中文【中图分类】P208【相关文献】1.带状路线设计中数字地面模型构建方法及优缺点 [J], 李荣荣;吴芳;李洋洋2.Direct3D构建三维数字地面模型应用探讨 [J], 孟杰3.应用地面摄影像片测制剖面及建立数字地面模型的研究 [J], 胡崇金4.LIM模型辅助"规画"研究—秦始皇陵园数字地面模型构建实验 [J], 郭湧;武廷海;王学荣5.数字地面模型的构建与应用 [J], 沙从术;耿宏锁;赵传慧因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
南方CASS测图技巧实用!
技巧1：山区数字地面模型（DTM）处理数字地面模型（DTM），是在一定区域范围内规则格网点或三角网点的平面坐标（x，y）和其地物性质的数据集合，如果此地物性质是该点的高程Z，则此数字地面模型又称为数字高程模型（DEM）。
这个数据集合从微分角度三维地描述了该区域地形地貌的空间分布。
在常见绘图软件中，软件对于地形线中坎线能够自动识别，而对于诸如山脊线、山谷线等一些不能自动识别，构成DTM时（特别是在山区），系统往往产生与实地偏差较大的DTM网，人工干预往往内业工作量巨大。
为提高工作效率，我建议内业人员在编缉地物，坎线时，待校核正确无误时，保存一份作为正式地物关系图待用。
然后对事先未编缉的山脊线，山谷线进行人工编缉。
具体方法如下：①事先设定坎线比高为0.01米；②将外业存在的山脊线、山谷线，分水线、汇水线、山脚线、坡顶线等采用不加固坎线编缉，坎符号毛刺方向指向坡下。
③移动鼠标至屏幕顶部菜单“等高线”项，按左键，出现如图0-1所示的下拉菜单。
④移动鼠标至“由数据文件建立DTM”项，该处以高亮度（深蓝）显示，按左键，这时，输入文件名C:＼CASS50＼DEMO＼DGX.DAT，将鼠标左键移至“打开”按钮处并点击左键后命令区提示：请选择: 1.不考虑坎高 2.考虑坎高<1>:回车（默认选1）。
说明：此处提问在建立三角网时是否要考虑坎高因素。
如果要考虑坎高因素，则在建立DTM 前系统自动沿着坎毛的方向插入坎底点（坎底点的高程等于坎顶线上已知点的高程减去坎高），这样新建坎底的点便参与三角网组网的计算。
因此在建立DTM之前必须要先将野外的点位展出来，再用捕捉最近点方式将陡坎绘出来，然后还要赋予陡坎各点坎高。
请选择地性线:(地性线应过已测点，如不选则直接回车)Select objects:回车（表示不选地性线）。
说明：地性线是过已知点的复合线，如山脊线、山谷线。
如有地性线，可用鼠标逐个点取地性线，如地性线很多，可专门新建一个图层放置，提示选择地性线时选定测区所有实体，再输入图层名将地性线挑出来。
数字地面模型的生成与应用方法
数字地面模型的生成与应用方法数字地面模型（Digital Surface Model，简称DSM）是用数字摄影测量和遥感影像处理技术生成的一种数字数据模型，可以准确描述地表地貌特征。
随着遥感技术和计算机科学的不断发展，数字地面模型的生成和应用方法也在不断完善。
本文将介绍数字地面模型的生成过程和常见的应用方法。
一、数字地面模型的生成方法数字地面模型的生成方法多种多样，其中常见的有雷达测高技术、激光雷达、摄影测量、卫星遥感等技术。
1. 雷达测高技术雷达测高技术利用微波信号穿过地物后的反射信号来测量地物的高度，可以实现对地面的快速、大范围高度数据采集。
通过对测高仪反射回波的接收和处理，可以获取地面的数字高度数据，进而生成数字地面模型。
2. 激光雷达激光雷达技术是一种常用的数字地面模型生成方法。
它采用准直激光束扫描地面，通过接收激光束的反射回波，并测量反射回波信号的时间来计算地面高度。
激光雷达技术具有高精度、高效率的特点，广泛应用于地形测量、城市建设规划等领域。
3. 摄影测量摄影测量是一种通过航空、航天摄影获取地表地貌信息的技术。
在数字地面模型的生成中，摄影测量技术通过对航空摄影或卫星遥感影像进行解译和处理，提取地物的高程数据，从而实现数字地面模型的生成。
摄影测量技术应用广泛，可以快速获取大规模、高精度的地形数据。
二、数字地面模型的应用方法数字地面模型的生成为地理信息系统（GIS）和空间分析提供了重要的数据基础，广泛应用于资源调查、环境监测、城市规划等领域。
1. 资源调查与规划数字地面模型可以提供地表高程和地形信息，为资源调查与规划提供重要支持。
例如，在水资源调查中，通过数字地面模型可以精确地测量地表的高程，计算地表水的流动方向和路径，为水资源的调配和规划提供依据。
在土地利用规划中，数字地面模型可以快速提供地表地貌数据，为土地开发和利用提供决策支持。
2. 城市规划与建设数字地面模型可以提供准确的地表高程数据，为城市规划和建设提供依据。
数字地面模型_DTM_在公路路线方案拟定中的应用
H 现代公路962008 No.1(Jan)TRANSPOW ORLD 数字地面模型的发展过程、概念及基本原理数字地面模型ＤＴＭ （ Ｄｉｇｉｔａｌ ＴｅｒｒａｉｎＭｏｄｅｌ）最初是美国麻省理工学院Ｍｉｌｌｅｒ教授为了高速公路的自动设计于１９５６年提出来的。
此后，它被应用于各种线路（公路、铁路、输电线路、输油管道、水利工程）的设计；各种工程的面积、体积、坡度、工程量计算和任意断面图的绘制；在测绘领域可用于绘制等高线、立体透视图，制作正摄影像地图及数字地图的修测；在军事上可用于飞行器的导航和导弹制导；作为数字地球、地理信息系统（ＧＩＳ ）的基础数据，已广泛应用于土地利用、建设规划、洪水灾情的预报等。
我们常用的地形图是用图解的方法将地面上的信息（地形、地物及各种文字注记等）表示在图纸上。
其优点是比较直观、便于人工利用；缺点是不便于修测、存放和检索管理，特别是无法被计算机直接利用。
随着计算机技术和信息处理技术的发展和工程设计自动化的需要，以及建立地理信息系统的需要，这种传统的地图逐渐被数字化产品取代，其典型产品就是数字地图与数字地形模型。
数字地形模型是一个用于表示地面特征的空间分布的数据阵列，最常用的是用一系列地面点的平面坐标Ｘ，Ｙ以及该地面点的高程Ｚ或属性（如房屋、道路、独立地物等）组成的数据阵列。
若地面按一定格网形成有规则地排列，点的平面坐标Ｘ，Ｙ可由起始原点推算而无需记录，这样地表形态只用点的高程Ｚ来表述，称为数字高程模型ＤＥＭ （ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）。
在实际应用中，许多人习惯将ＤＥＭ称ＤＴＭ，实质上它们是不完全相同的。
ＤＥＭ有多种表示形式，主要包括矩形格网与不规则三角网ＴＩＮ（Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ ）。
矩形格网ＤＥＭ存贮量小，便于使用和管理，因而被广泛运用，但其缺点是不能准确表示地形的结构与细部，因此用ＤＥＭ描绘的等高线不能准确地表示地貌。
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空间分析
空间分析是GIS系统的重要功能之一,是GIS系 统与计算机辅助绘图系统的主要区别。空 间分析的对象是一系列跟空间位置有关的 数据，这些数据包括空间坐标和专业属性 两部分。其中空间坐标用于实体的空间位 置和几何形态，专业属性则是实体某一方 面的性质。
空间分析定义
空间分析的主要内容
1.
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空间位置： 借助于空间坐标系传递空间对 象的定位信息，是空间对象表述的研究基 础，即投影与转换理论。 空间分布：同类空间对象的群体定位信息， 包括分布、趋势、对比等内容。 空间形态：空间对象的几何形态 空间距离：空间物体的接近程度 空间关系：空间对象的相关关系，包括拓 扑、方位、相似、相关等。
GIS空间分析模型
地理信息系统不仅要完成管理大量复杂的地理数据 的任务，更为重要的是要完成地理分析、评价、 预测和辅助决策的任务，必须发展广泛的适用于 地理信息系统的地理分析模型，这是地理信息系 统走向实用的关键。
模型：所谓模型，就是将系统的各个要素，通过适当的筛选， 用一定的表现规则描写出来的简明的映象。通常表达了某 个系统的发展过程或发展结果。 地学模型：是用来描述地理系统各个要素之问相互关系和客 观规律的，它用信息的、语言的、数学的或其它表达形式， 通常反映地学过程及其发展趋势或结果。是在对系统所描 述的具体对象与过程，进行大量专业研究的基础上，总结 出来的客观规律的抽象或模拟。地学模型也称为专题分析 模型。
空间分析、GIS和空间模型
空间分析和空间模型是不同层次上的概念 空间分析是基本的，解决一般问题的理论和方法，空
间模型是复杂的，解决专门问题的理论和方法。 例：工厂选址与水库选址，水土流失 应用模型无可枚举，而空间分析技术是有限的。 应用模型建立过程比较复杂，有些还不 的分析工具。 GIS是空间数据处理理论和方法的集成化实现。包含了 大部分的空间分析技术，是GIS的技术特色。 空间分析和空间模型是零件和机器的关系
描述空间对象的空间位置、关系，对空间对象进行定量描述 方法：空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等。 特点：
非严格意义的分析，是空间事物的描述和说明，特征提取和参数计算 回答是什么、在那里、有多少和怎么样，并不回答为什么。
定义：空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析 技术，其目的在于提取和传输空间信息
层次分析法(AHP)
AHP方法把相互关联的要素按隶属关系分为若干 层次，请有经验的专家对各层次各因素的相 对重要性给出定量指标，利用数学方法综合 专家意见给出各层次各要素的相对重要性权 值，作为综合分析的基础。例如要比较n个因 素y＝{yl，y2，…，yn }对目标Z的影响，确 定它们在z中的比重，每次取两个因素yi和yJ， 用aij表示yi与yJ对Z的影响之比，全部比较结 果可用矩阵A＝(aij)n*n表示，A叫成对比矩阵， 它应满足： aij>0,aji=1/aij (i,j=1,2,...n) 使上式成立的矩阵称互反阵，必有aii＝l。
空间分析技术发展及存在问题
空间分析技术发展
各种地图应用（医学应用） 定量分析空间对象的分布模式 地理空间本身特征、空间决策过程、时空演化过程等
空间分析发展存在问题
地图的直观性，忽视地图信息的解析性和复杂性，缺
少对地图应用的研究 数字地图改变了地图的应用方式，展示了更为广阔的 应用领域和更为灵活的应用方式 空间分析是GIS区别与其他信息系统的标志，是GIS技 术的一个主要发展方向：管理型向分析决策型转变
模型的分类
非 空 间 模 型
空 间 模 型
数据统计模型
从人类认识的角度来看有精确的和模糊的两种类型， 因为绝大多数地理现象难以用精确的定量关系划 分和表示，因此模糊的模型更为实用，结果也往 往更接近实际，模糊评价一般经过四个过程： 评价因子的选择与简化； 多因子重要性指标(权重)的确定； 因子内各类别对评价目标的隶属度确定； 选用某种方法进行多因子综合。
GIS空间分析模型
数学模型 ：是应用数学的语言和工具，对部分现实世界 的信息(现象、数据)加以翻译、归纳的产物。数学模型 经过演绎、推导，给出数学上的分析、预报、决策或 控制，再经过解释回到现实世界，完成实践——理 论——实践这一循环
模型的作用和特点
应用模型是联系GIS应用系统与常规专业研究的 纽带 应用模型是综合利用GIS应用系统中大量数据的 工具 应用模型是GIS应用系统解决各种实际问题的武 器 应用模型是GIS应用系统向更高技术水平发展的 基础
字面定义：空间数据的分析和数据的空间分析 空间数据分析
描述空间对象的非空间特性 方法：概率、数理统计等数学方法 特点： 几何特征不是主要限制因子（例：聚类分析） 数据处理与一般的数据统计分析基本一致 分析结果依托于地理空间，描述的是空间过程，揭示空间规律和 机制。
数据空间分析
这样决定的综合指标z1，z2，…，zm分别称 做原指标的第一，第二，…，第m主成 分，且z1，z2，…，zm 在总方差中占的 比例依次递减。而实际工作中常挑选前 几个方差比例最大的主成分，从而简化 指标间的关系，抓住了主要矛盾。 主成份分析这一数据分析技术是把数据减 少到易于管理的程度，也是将复杂数据 变成简单类别便于存储和管理的有力工 具。地理研究和生态研究的GIS用户常 使用上述技术，因而应把这些变换函数 作为GIS的组成部分。
主成分分析
是通过数理统计分析，求得各要素间线 性关系的实质上有意义的表达式，将 众多要素的信息压缩表达为若干具有 代表性的合成变量，这就克服了变量 选择时的冗余和相关，然后选择信息 最丰富的少数因子进行各种聚类分析， 构造应用模型。
设有n个样本，p个变量。将原始数据转换 成一组新的特征值——主成分，主成分 是原变量的线性组合且具有正交特征。 即将x1，x2，…，xp综合成m(m＜p)个 指标zl，z2，…，zm，即 z1=l11*x1+l12*x2+...+l1p*xp z2=l21*x1+l22*x2+...+l2p*xp .................. zm=lm1*x1+lm2*x2+...+lmp*xp