数字高程模型
数字高程模型
数字高程模型数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是一种用于表示地球表面高程信息的数字模型。
它通常是基于地理空间数据采集和处理技术得到的数字地形模型，反映了地表不同位置的高程值。
数字高程模型在地理信息系统、地貌分析、水文模拟等领域具有广泛的应用价值。
数字高程模型的原理和构建方法数字高程模型是通过采集地表高程信息，构建数学模型，并进行数字化表达得到的。
构建数字高程模型的最基本方法是通过激光雷达、全球定位系统（GPS）等技术采集地面高程点，并据此构建高程表面模型。
另一种常用的方法是通过航空或卫星影像获取地表高程信息，并结合插值算法生成数字高程模型。
数字高程模型生成的过程中，需要考虑地球椭球体形状、椭球体参数、大地水准面等因素，并进行数学变换和处理以得到准确的高程数据。
常用的数字高程模型包括数字地面模型（DSM）、数字地形模型（DTM）等，它们之间的区别在于对地物表面和地表以下构造的不同描述。
数字高程模型在地理信息系统中的应用数字高程模型在地理信息系统中有广泛的应用，主要包括地形分析、三维可视化、洪水模拟、景观规划等方面。
在地形分析中，数字高程模型可以用于提取地形特征，计算坡度、坡向、流域分割线等地形参数，进而实现地貌分类、地形图绘制等功能。
三维可视化是数字高程模型应用的一个重要领域，通过将数字高程模型与空间数据结合，可以实现虚拟地形的构建和沉浸式视角的展示。
在洪水模拟和预测方面，数字高程模型可以用于模拟雨水径流路径、洪水淹没范围等，为防洪减灾提供重要的数据支持。
数字高程模型的发展趋势随着遥感技术、地理信息系统技术以及计算机处理能力的不断提升，数字高程模型的精度和分辨率也在不断提高。
未来，数字高程模型将更加精细化、高分辨率化，应用领域也将更加广泛，涉及城市规划、资源管理、环境保护等方面。
另外，数字高程模型的数据融合、多源信息整合、模型开放共享等方向也是未来发展的重点。
数字高程模型
1、数字高程模型：它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，是数字地形模型（简称DTM)的一个分支，是表示区域D上的三维向量有限序列。
2、DTM：数字地形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数字描述。
地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。
3、TIN：不规则三角网，通过从不规则分布的数据点生成的连续三角面来逼近地形表面。
4、测绘4D产品（即DLG数字线划图、DRG数字栅格影像、DEM、DOM数字正射影像）：DLG：现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。
数字线划图既包括空间信息也包括属性信息。
DRG：数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品。
DEM：数字高程模型是以高程表达地面起伏形态的数字集合。
DOM：数字正射影像利用航空相片、遥感影像，经象元纠正，按图幅范围裁切生成的影像。
5、连续不光滑DEM：指每个数据点代表的只是连续表面上的一个采样值，而表面的一阶导数或更高阶导数不连续的情况。
6、数字地貌模型：是地貌形体及其空间组合的数字形式，是一维、二维、三维、四维空间地貌的可视描述和模拟。
7、DEM误差：DEM高程值与真实值的差异9、插值：根据不同数据集的不同方式，DEM建模可以使用一个或多个数学函数对地表进行表示。
根据若干相邻参考点的高程求出待定点上的高程值。
（内插）14、不规则镶嵌数据模型：用相互关联的不规则形状与边界的小面块集合来逼近不规则分布的地形表面15、行程编码结构：对于一幅栅格图像，常常有行或列方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容，即只在各行或列数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数，从而实现压缩16、细节层次模型：对同一个区域或区域中的局部使用具有不同细节的描述方法得到的一组模型。
DEM数字高程模型
概述：DEM旳点模式表达
高程矩阵(规则矩形格网)，与栅格地图相同。 ●表达措施：将区域划提成网格，统计每个网格旳 高程； ●线模型到高程矩阵旳转换。 ◆优点：计算机处理以栅格为基础旳矩阵很以便， 使高程矩阵成为最常见旳DEM； ◆缺陷：在平坦地域出现大量数据冗余；若不变化 格网大小，就不能适应不同旳地形条件；在视线计 算中过分依赖格网轴线。
概述：建立DEM旳目旳
1）作为国家地理信息旳基础数据； 2）土木工程、景观建筑与矿山工程规划与设计； 3）为军事目旳而进行旳三维显示； 4）景观设计与城市规划； 5）流水线分析、可视性分析； 6）交通路线旳规划与大坝选址； 7）不同地表旳统计分析与比较； 8）生成坡度图、坡向图、剖面图、辅助地貌分析、估计侵蚀和径流等； 9）作为背景叠加多种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以 进行显示与分析； 10）与GIS联合进行空间分析； 11）虚拟现实(Virtual Reality)； 另外，从DEM还能派生下列主要产品：平面等高线图、立体等高线图、等 坡度图、晕渲图、通视图、纵横断面图、三维立体透视图、三维立体彩色图 等。
等高线插值法
三、DEM旳应用
概述应用： 1、三维景观 2、数码城市和虚拟现实 3、DEM在工程上旳应用 应用算法： 1、基于DEM旳信息提取 2、等高线旳绘制 3、基于DEM旳可视化分析
三维景观
数码城市和虚拟现实
City Model
Attribute RDB
DOM
DEM
DLG
数码深圳
3D 建筑
空间插值措施转换成点模式格式数据。
DEM旳生成
措施： 1、人工格网法 2、三角网法 3、立体像对法 4、曲面拟正当 5、等值线插值法
人工格网法
数字高程模型第二讲DEM数据组织与管理
这种结构只需要两个文件：三角形顶点坐标文件和组 成三角形三顶点用点在坐标文件中的序号表示文件
ArcView DEM 文本文件格式
2行程编码结构
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 变化时一次纪录该值以及重复的个数;应用时利用重复个 数恢复DEM矩阵 对DEM每一行均按上述结构组织;则实现 DEM行程编码方案
行程编码实际上是一种栅格数据的压缩方案;能有效地 减少数据存储量;特别在平坦地区
3块状编码结构
块状编码方案是将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纪录单元;每个纪录单元包括相 邻的若干栅格 数据结构是由纪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 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
● 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;镶嵌模型的典 型应用是地形曲面模拟;即数字高程模型;其中基 于正方形网络的镶嵌数据模型为栅格DEM;而基于 不规则镶嵌数据模型为不规则三角网DEM
2 2 2规则镶嵌数据模型 ● 所谓规则镶嵌数据模型;就是用规则的小面
块集合来逼近不规则分布的地形曲面 在二维空间 中可以有多种可能的规则格网划分方法;如图1
ＴＩＮ
坐标表
三角形表
ＴＩＮ模型基本链表结构
这种结构简单但拓扑关系是隐含的;不利于TIN模型的检索与应 用 因此围绕着拓扑关系的描述产生了多种TIN的数据结构
第7章-数字高程模型
1 数字高程模型的定义
地形表面形态等多种信息的一个数字表示
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}
➢数字高程模型DEM（Digital Elevation Model）或 DHM(Digital Height Model) 是表示区域D上地形的三维向量有限序列
0
1 L
L
2kX
[{
0
Ck cos(
k 0
L
k
)
k 0
Ck
cos(2kX
L
k
)]}2
dX
2 z
1 2
m
(Ck
k 0
Ck )2 dX
1 2
m
(1
k 0
Ck Ck
)2 Ck2
1 2
m
[1
k 0
H (uk )]2Ck2
采样间隔和地形的复杂程度
2.利用检查点的DEM精度评定
在DEM内插时，预留一部分数据点作 为检查点,在建立DEM之后，由DEM内 插出这些点的高程，DEM的精度
“任何一个圆滑的数学表面总是可以用一 系列有规则的数学表面的总和，以任意的 精度进行逼近。”也就是一个数学表面上 某点（X，Y）处高程Z的表达式为:
n
Z f (X ,Y ) ajq(X ,Y , X j,Yj ) j 1
a1q(X ,Y , X1,Y1) a2q(X ,Y , X 2,Y2) anq(X ,Y , X n,Yn )
深度学习在DEM数据获取中的应用
1.针对激光点云的地面点和非地面点的分类处理： 一处理Lidar数据，提取每个点与周围点之间的相对高差并将其
转换为表示点特征的图像，用于神经网络的训练。分离地物点
数字高程模型
对地面地形的数字化模拟
01 简介
03 形式
目录
02 建立方法 04 数据来源
05 分辨率
07 产品案例
目录
06 用途
数字高程模型（Digital Elevation Model)，简称DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字 化模拟（即地形表面形态的数字化表达），它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，是 数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。
(2)不规则三角。不规则三角是用不规则的三角表示的DEM，通常称DEM或TIN(Triangulated Irregular Network)，由于构成TIN的每个点都是原始数据，避免了内插精度损失，所以TIN能较好地估计地貌的特征点、线， 表示复杂地形比矩形格精确。但是TIN的数据量较大，除存储其三维坐标外还要设点连线的拓扑关系，一般应用 于较大范围航摄测量方式获取数值 。
一般认为，DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线 性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在 DEM的基础上派生。
简介
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。实际上DTM是栅格数据 模型的一种。它与图像的栅格表示形式的区别主要是：图像是用一个点代表整个像元的属性，而在DTM中，格的 点只表示点的属性，点与点之间的属性可以通过内插计算获得 。
用途
由于DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、军事等国 民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。如在工程建设上，可用于如土方量计算、通视分析 等；在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析如汇水区分析、水系络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的基 础;在无线通讯上，可用于蜂窝的基站分析等等。
数字高程模型(dem)的概念
数字高程模型(dem)的概念嘿，朋友！您知道啥是数字高程模型（DEM）不？这玩意儿啊，就像是给大地做的一张立体“身份证”！咱先来说说，这数字高程模型就像是大地的“身材档案”。
您想想看，咱们平常看到的地图，大多就是平面的，告诉您哪儿是哪儿。
可这数字高程模型不一样，它能把地面的高低起伏都给记录下来，就像您能清楚地知道一个人的身高、胖瘦、曲线一样，DEM 能让您对大地的起伏了如指掌。
它是怎么做到的呢？其实啊，就好比是无数个小精灵拿着尺子在大地上到处测量，把每一个点的高度都精确地记下来，然后再把这些点连接起来，形成一个超级详细的立体模型。
这模型有啥用呢？用处可大了去啦！比如说，搞城市规划的人，要是没有 DEM，怎么能知道哪里适合盖高楼，哪里得小心会有滑坡风险呢？再比如搞水利工程的，不知道地形的高低，怎么能规划好水的流向，保证大坝的安全呢？您说，要是建筑师在设计的时候，不参考 DEM，那不就像是闭着眼睛走路，一不小心就会摔个大跟头吗？还有那些研究自然灾害的专家们，有了 DEM，就能更好地预测洪水、泥石流的走向，提前做好防范，保护咱们的家园。
这 DEM 就像是大地的“秘密地图”，只有掌握了它，我们才能更好地了解大地的脾气，和它和谐相处。
您说是不是这个理儿？在农业方面，它也是个大功臣呢！农民伯伯可以根据 DEM 来判断哪里的土地更适合种什么庄稼，哪里容易积水，提前做好排水措施，这不就像是给庄稼找了个最舒服的“家”嘛！而且，在交通规划中，DEM 也发挥着重要作用。
修路的时候，得知道哪里要爬坡，哪里要架桥，要是没有它，那路修得歪歪扭扭，咱们坐车不就像坐过山车一样，颠得七荤八素啦？总之，数字高程模型（DEM）就是我们了解大地、利用大地的好帮手，它就像一把神奇的钥匙，打开了大地的秘密之门，让我们能够更加聪明、更加安全地在这片土地上生活和发展。
您说，这么重要的东西，咱们能不好好研究和利用吗？。
测绘技术数字高程模型生成方法
测绘技术数字高程模型生成方法测绘技术是现代科技的重要组成部分，广泛应用于工程建设、地质勘察、农业生产等领域。
其中，数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）的生成方法，是测绘技术中的一个关键环节。
本文将探讨测绘技术数字高程模型生成方法的原理和应用。
一、DEM的定义和作用DEM是基于测量和分析大地表面高程变化而生成的地理信息模型。
它以数字形式表示地面上各个点的海拔信息，能够直观地展示地形的变化和地势的起伏。
DEM可以分类为栅格型和矢量型两种，栅格型DEM将地球表面划分为一系列规则大小的网格，而矢量型DEM则以点、线、面的几何元素表示地形要素。
DEM在各个领域具有广泛的应用。
在工程建设中，DEM能够提供精确的地图资料，为道路、铁路、桥梁等工程项目的规划和设计提供重要基础。
在地质勘察中，DEM可以帮助分析地层结构和沉积物的分布，为矿产资源勘探和环境评估提供依据。
在农业生产中，DEM可以辅助农民进行土地利用规划，确定灌溉区域和排水渠道，从而提高农作物产量和水资源利用效率。
二、DEM生成方法的原理DEM的生成涉及到地面高程信息的获取和处理两个主要过程。
常用的DEM生成方法主要有以下几种：1. 光学测量法光学测量法是利用光学设备对地面的高程信息进行测量和记录，主要包括航空摄影和激光雷达测量。
航空摄影通过飞机或无人机搭载相机设备进行高空拍摄，通过对照片进行测量和解译，可以得到地面的高程数据。
激光雷达测量则是使用激光束对地面进行扫描，通过测量激光束的飞行时间和回波强度，可以得到地面的高程信息。
2. GNSS测量法GNSS测量法是利用全球卫星定位系统（Global Navigation Satellite System，简称GNSS）对地面进行高程测量。
通过将接收天线放置在地面上，接收卫星发出的信号，并通过计算接收信号的时间差和其他参数，可以计算出接收点的三维坐标和高程信息。
3. 遥感技术遥感技术是利用航天器或地面传感器获取地面信息的一种方法。
数字高程模型的认识
城市规划与建设
数字高程模型在城市规划与建设中具有广泛的应用价值。通过数字高程模型，规 划师可以获取城市地形信息，了解城市的地貌特征和地表形态，为城市空间布局 、道路规划、排水系统设计等提供依据。
数字高程模型还可以用于城市景观设计、绿化规划等方面，提高城市的生态环境 质量和美学价值。
土地资源调查
土地资源调查是数字高程模型应用的另一个重要领域。通 过数字高程模型，可以获取土地资源的地形信息，了解土 地资源的分布、质量和利用状况，为土地资源的合理利用 和保护提供科学依据。
数据采集
通过地面测量、航空摄影测量 和卫星遥感等方式获取地形数 据。
网格生成
将处理后的地形数据转换为数 字高程模型，通常采用规则或 不规则的网格形式进行表示。
流程
DEM的建立流程包括数据采集、 数据处理、网格生成和质量控 制等步骤。
数据处理
对采集到的地形数据进行预处 理、编辑和整理，以确保数据 的质量和准确性。
数据可视化与表达
可视化表达
将数字高程模型转换为可视化的地形图，便于分析和应用。
可视化技术
利用GIS、三维可视化等技术，实现数字高程模型的动态展示和交互操作。
04
数字高程模型的精度与 误差分析
精度影响因素
数据源
数字高程模型的数据源直接影响其精度，高质量 的数据源能够提供更准确的地面高程信息。
采样间隔
详细描述
高分辨率数字高程模型能够捕捉到更多的地形细节，对于城市规划、土地利用、地质调 查等领域具有重要意义。同时，精细化的发展趋势使得数字高程模型能够更好地模拟和
预测地形地貌的变化。
多源数据融合与集成应用
总结词
多源数据的融合和集成应用是数字高程模型 发展的重要方向，能够提高模型的准确性和 可靠性。
如何进行数字高程模型的测绘与分析
如何进行数字高程模型的测绘与分析数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是地理信息系统（GIS）中的一种重要数据模型，用于描述地表形态的高程信息。
在地质勘探、土地规划、环境管理等领域，DEM的测绘与分析对地表形态的认知和决策具有重要作用。
本文将探讨如何进行数字高程模型的测绘与分析，包括数据采集、处理以及应用等方面。
一、数据采集数字高程模型的测绘首先需要采集高程数据。
常用的数据采集方法包括全球卫星导航系统（GNSS）测量、激光雷达扫描以及航空摄影测量等。
其中，激光雷达扫描是目前最常用的高程数据采集技术之一。
激光雷达利用激光束扫描地面，通过测量激光束的反射时间和角度，可以获取高精度的地面点云数据。
这些点云数据可以构建数字高程模型，同时还可以进行地物分类和三维建模等应用。
二、数据处理1. 数据预处理在进行数字高程模型的测绘与分析之前，需要对采集到的原始数据进行预处理。
主要包括数据去噪、点云配准和分块处理等。
数据去噪是指对采集到的点云数据中的噪声点进行滤除，以保证后续处理的准确性。
点云配准是将不同采集位置的点云数据进行匹配，以建立一个统一的坐标系。
分块处理是将大范围的点云数据划分为小块，以便后续处理时提高计算效率。
2. 数据重采样为了减少数据量和保证数据的统一性，在进行数字高程模型的分析时，常常需要对原始点云数据进行重采样。
重采样是指将不规则采样的点云数据转换为规则网格形式的数据。
常用的重采样方法包括TIN（三角形不规则网格）和Grid（规则网格）等。
根据具体的应用需求，可以选择不同的重采样方法。
3. 高程数据提取在建立数字高程模型之前，还需要从点云数据中提取高程信息。
常见的高程数据提取方法包括插值法和几何法。
插值法是利用已知高程点的高程值推算未知高程点的高程值。
几何法基于点云数据的几何特征，通过计算邻域内的点云密度或曲面拟合等方式进行高程数据提取。
三、数据分析与应用1. 地形分析数字高程模型的测绘与分析主要用于描述地表形态，因此地形分析是DEM应用的核心内容之一。
数字高程模型的概念
数字高程模型的概念一、引言数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是地球表面地形形态和特征的数字表达。
它是一种数据格式，用于存储、管理和显示地球表面某一特定范围内的高程数据。
DEM在地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）等领域有着广泛的应用。
二、高程数据高程数据是数字高程模型的基础，它描述了地球表面某一特定范围内的高程信息。
高程数据可以是绝对高程或相对高程。
绝对高程是以地球质心为参考点，测量得到的高程；相对高程则是相对于某一特定基准面（如海平面）的高程。
高程数据的精度和分辨率直接影响数字高程模型的精度和详细程度。
三、地形形态地形形态是地球表面地形的高低起伏状态，包括山峰、山谷、平原、高原等地形。
数字高程模型通过表达地形形态，可以反映地球表面地形的高低起伏变化。
地形形态是数字高程模型的重要特征之一，它对于地貌分析、土地利用、水资源管理等领域具有重要意义。
四、地形特征地形特征是指地球表面地形上的特殊点或区域，如山峰、河流、湖泊等。
数字高程模型通过表达这些地形特征，可以提供更丰富的地理信息。
例如，通过提取山峰数据，可以分析山脉的分布和高度；通过提取河流数据，可以分析流域的水文特征。
地形特征对于环境监测、城市规划、交通布局等领域具有重要应用价值。
五、总结数字高程模型是地球表面地形形态和特征的数字表达，它通过高程数据、地形形态和地形特征等要素，提供了丰富的地理信息。
数字高程模型在地理信息系统、遥感、全球定位系统等领域有着广泛的应用，为地貌分析、土地利用、水资源管理、环境监测、城市规划等领域提供了重要的支持和参考。
随着科技的发展，数字高程模型的应用范围还将不断扩大，为人类提供更全面、更准确的地理信息。
探秘测绘技术中的数字高程模型建立方法
探秘测绘技术中的数字高程模型建立方法一、引言数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）是现代地理测绘领域中一项重要的测绘技术，用于描述地表地形的三维几何数据模型。
与传统的测量方法相比，数字高程模型建立方法大大提高了地形数据收集和分析的效率。
本文将探讨数字高程模型建立方法的原理、应用和发展趋势。
二、基于地面实测数据的数字高程模型建立方法1. 激光雷达扫描激光雷达扫描是建立数字高程模型的常用方法之一。
激光雷达通过发射一束高频激光并记录其反射信号的时间，来测量地面上的点的位置和高程。
通过多个激光雷达扫描点的集合，可以得到一副三维点云图。
然后，通过插值方法将点云图转换为数字高程模型。
2. GPS/INS测量GPS（Global Positioning System）和INS（Inertial Navigation System）是建立数字高程模型的另一种常用方法。
GPS用于测量地面点的位置，INS用于测量传感器相对于地面的位置和姿态。
利用GPS和INS测量的数据，结合数学建模和算法，可以计算出地面点的高程信息，从而建立数字高程模型。
三、基于遥感影像的数字高程模型建立方法1. 图像匹配技术图像匹配技术是基于遥感影像建立数字高程模型的一种常用方法。
该方法通过比较不同角度、方向和高程的遥感影像，找到相同物体的匹配点，并通过数学模型计算出地面点的高程信息。
图像匹配技术需要考虑影像的光照、色调、尺度变形等因素，因此算法的精度和鲁棒性是关键。
2. SAR干涉测量SAR（Synthetic Aperture Radar）干涉测量是另一种通过遥感影像建立数字高程模型的方法。
SAR通过发射和接收雷达波束来测量地面点的反射信号，并结合干涉原理和信号处理算法来计算出地面点的高程信息。
SAR干涉测量在不同地形和气象条件下都能获得可靠的高程数据，因此在地貌测绘中具有广泛的应用。
四、数字高程模型应用领域1. 地形分析与建模数字高程模型可以用于地形分析和建模，如地貌变化监测、地表流向分析、洪涝模拟等。
数字高程模型的内插方法与数据
移动平均内插法
总结词
移动平均内插法是一种简单而常用的内插方法，通过在局部区域内计算平均值来估计未 知点高程。
详细描述
移动平均内插法首先在局部区域内选择若干个已知点，然后计算这些点的平均高程值， 最后将该平均值应用于估计局部区域内的未知点高程。该方法简单易行，但在地形变化
较大的区域可能会产生较大的误差。
04
数字高程模型的应用
地形分析
地形起伏分析
通过数字高程模型，可以获取地 形起伏的详细信息，包括山峰、 山谷、鞍部等地形特征。
坡度与坡向分析
利用数字高程模型，可以计Байду номын сангаас出 地面的坡度大小和坡向，用于评 估地形对水流、土壤侵蚀等方面 的影响。
水文分析
水流模拟
数字高程模型可以用于模拟地表水流 ，预测洪水淹没范围、泥石流等自然 灾害的影响区域。
03
数据处理与质量控制
数据预处理
数据清洗
去除异常值、缺失值和冗 余数据，确保数据准确性。
坐标转换
将数据从一种坐标系转换 到另一种坐标系，以便于 分析和建模。
数据分类与编码
将数据按照一定的规则进 行分类和编码，便于后续 处理和计算。
数据后处理
插值处理
对离散的数据点进行插值，生成连续的数字高程模型表面。
数字高程模型的内插方 法与数据
目录 CONTENT
• 数字高程模型简介 • 内插方法介绍 • 数据处理与质量控制 • 数字高程模型的应用 • 数字高程模型的发展趋势与展望
01
数字高程模型简介
数字高程模型的概念
数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是一种 表示地球表面地形起伏的数字模型，通过离散的地形数据点对 连续的地形进行逼近。
数字高程模型
数据处理
01 数据采集：通过遥感、地形测量 等手段获取原始数据
02 数据预处理：对数据进行清洗、 格式转换等处理
03 数据融合：将不同来源的数据进 行融合，形成统一的数据格式
04 数据分析：对数据进行分析，提 取有用信息，生成数字高程模型
数据可视化
数字高程模型：将 地形数据转化为可 视化的三维模型
个高程值。
的地形表面高程数据模型。
03 DEM可以用于各种地形
04 DEM的数据来源包括遥
分析、可视化和建模应用，
感数据、地形测量数据、
如地形渲染、洪水模拟、
数字地图等。
地貌分析等。
数字高程模型的应用领域
01
地形分析：用于地形特征分 析、地貌分类等
02
工程设计：用于道路、桥梁、 水利等工程设计
03
05
激光雷达数字高程模型：利用激 光雷达技术获取高程数据，具有 较高的精度和分辨率
02
矢量数字高程模型：以矢量形式 表示高程数据，每个矢量元素都 有一个高程值
04
地形图数字高程模型：以地形图 为基础，通过数字化处理得到高 程数据
06
卫星遥感数字高程模型：利用卫 星遥感技术获取高程数据，覆盖 范围广，更新速度快
储
03
跨领域合作：不 同领域之间的合 作，实现数据共
享和整合
04
隐私保护：在数 据共享过程中， 注重保护用户隐
私和数据安全
谢谢
应用拓展
01
城市规划：用于城市地 形分析、规划设计等
02
灾害预警：用于洪水、 滑坡等自然灾害预警和 评估
03
交通规划：用于道路、 铁路等交通基础设施规 划
04
环境监测：用于水土保 持、生态评估等环境监 测和评估
数字高程模型概念介绍课件
目录
01. 数字高程模型的基本概念 02. 数字高程模型的制作方法 03. 数字高程模型的应用案例
数字高程模型的定义
数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM） 是一种表示地面高程的数字模型。
DEM通常以网格的形式表示，每个网格单元都有一个 对应的高程值。
DEM可以用于各种地理信息系统（GIS）和遥感（RS） 应用，如地形分析、洪水模拟、土地利用规划等。
DEM的精度和分辨率可以根据实际需求进行调整，以1
规则格网数字 高程模型：将 地表划分为规 则格网，每个 格网内的高程 值相同
数据预处理：对数据进行清洗、去 噪、平滑等处理
数据融合：将不同来源的高程数据 融合，形成统一的高程模型
数据可视化：将高程数据以图形、 图像等形式展示，便于理解和分析
数据可视化
01 02 03 04
01
数字高程模型：将地形数据转化 为可视化的三维模型
02
数据来源：遥感影像、地形图、 实地测量等
03
数据处理：对数据进行预处理， 包括去噪、滤波等
伏等
城市规划：用于城 市规划，如土地利 用、交通规划、环
境评估等
水文分析：用于水 文特征分析，如流 域、河流、湖泊等
灾害预警：用于灾 害预警，如洪水、
滑坡、泥石流等
地质分析：用于地 质特征分析，如地 质构造、地层、岩
石等
军事应用：用于军 事应用，如战场地 形分析、军事设施
规划等
数据采集
地形测量：使 用GPS、激光 雷达等设备获 取地形数据
02
不规则三角网 数字高程模型： 将地表划分为 不规则三角网， 每个三角网内 的高程值相同
测绘技术中常见的数字高程模型介绍
测绘技术中常见的数字高程模型介绍测绘技术在现代社会中发挥了重要的作用，尤其是在城市规划、土地利用以及自然灾害防治等方面。
数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）是测绘技术中常见且重要的一个概念。
本文将介绍数字高程模型的概念、应用以及构建方法。
一、数字高程模型的概念数字高程模型指的是一种描述地表形态及其相关信息的数学模型。
它用离散的数据点或像元来表示地面的高程信息。
数字高程模型能够精确表达地表的高低起伏，并且能够提供用于分析和测量的几何和地形属性，如高度、坡度和坡向等。
二、数字高程模型的应用数字高程模型在测绘技术中有着广泛的应用。
首先，它在地图制作中起到了至关重要的作用。
数字高程模型能够提供地形的三维信息，帮助测绘人员更加准确地绘制地图。
其次，数字高程模型也是土地规划和建设工程设计的重要工具。
通过数字高程模型，规划师和工程师能够深入了解地表形态特征，为城市规划和建设提供科学依据。
此外，数字高程模型在环境保护、水资源管理以及自然灾害预测和防治等领域也有着广泛的应用。
三、数字高程模型的构建方法数字高程模型的构建有多种方法，主要包括测量和遥感两种方式。
测量方式包括地面实地测量和空中摄影测量。
地面实地测量通常使用全站仪或GPS等测量仪器对地面进行测量，然后通过插值法将测量数据构建成数字高程模型。
空中摄影测量则是通过航空器从空中获取影像，再通过摄影测量技术提取地面高程信息，并通过数字影像处理软件构建数字高程模型。
遥感方式则是利用航天卫星或航空器搭载的遥感传感器获取地表影像数据，通过图像处理技术提取高程信息，并构建数字高程模型。
这种方式可以快速且经济地获取大范围的地表高程信息。
四、数字高程模型的分类根据数据的来源和表示方式，数字高程模型可以分为灰度 DEM、三角网 DEM 和等高线 DEM。
灰度 DEM 是最常见的一种数字高程模型，它使用灰度图像来表示地表的高程信息。
三角网 DEM 是通过将地表划分为多个三角网单元，利用分析网格单元内的高程数据构建数字高程模型。
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V3
V4
h1 h2 h3 A3 3
h1 h2 h3 h4 A4 4
式中，hi为各地表点相对于下表面点的高差，A3与A4分别是三棱柱与四棱柱
的底面积。举例如下：
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
数字高程模型(DEM，Digital Elevation Model)，它是 用数字来表示地球表面地形地貌的一种方式。DEM有多种表
达方法，包括规则格网、三角网、等高线等。本节介绍规则
格网数字高程模型。格网通常是正方形，它将区域空间切分
为格网单元，每个格网对应一个二维数组和一个高程值，用
这种方式描述地面起伏称为格网数字高程模型。
六、等高线的绘制
等高线图就是一种描绘地形高度的等值线图。根据规则格网DTM自动绘制 高线，主要包括以下两个步骤： 1、利用DTM的矩形格网点的高程内插出格网边上的等高线点，并将这些等高线
点按顺序排，（即等高线跟踪）；
2、利用这些顺序排列的等高线点的平面坐标x、Y进行插补，即进一步加密等高 线点并绘制成光滑曲线。举例如下：
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
1）作为国家地理信息的基础数据； 2）土木工程、景观建筑与矿山工程规划与设计； 3）为军事目的而进行的三维显示； 4）景观设计与城市规划； 5）流水线分析、可视性分析； 6）交通路线的规划与大坝选址； 7）不同地表的统计分析与比较； 8）生成坡度图、坡向图、剖面图、辅助地貌分析、估计侵蚀和径流等； 9）作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以进 行显示与分析； 10）与GIS联合进行空间分析； 11）虚拟现实(Virtual Reality)； 此外，从DEM还能派生以下主要产品：平面等高线图、立体等高线图、等坡 度图、晕渲图、通视图、纵横断面图、三维立体透视图、三维立体彩色图等。
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
二、求地表面积
地表面积的计算可看做是其所包含的各个格网的表面积之和。若网格中有特征 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，则可计算网格对角线交点处的高程，用四个共顶 点的斜三角形面积之和作为格网的表面积。 空中三角形面积的计算公式如下：
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
一、求单点高程
如图所示，设要求解正方形格网(1，1) 一(2，2)中点P的高程。正方形格网的 边长为S。四个角点的高程分别为z11， z2l，z12，z22。 根据四个顶点作出一个双线性(双曲 面)多项式，即：
z a0 a1 x a2 y a3 xy
数字测图原理及方法
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六、等高线的绘制
假设某河谷的地形数据见下表和图，我们的目的是将这组离散的数 据点用距离加权插值方法格网成M*N的网格数。
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六、等高线的绘制
河谷离散点 图
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10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
A
式中：
P( P S1 )(P S 2 )(P S 3 )
1 ( S1 S 2 S 3 S 4 ) 2
x 2 y 2 z 2
P
Si 为三角形边长，按下式计算：
Si
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三、求体积
DEM体积由四棱柱(无特征高程点格网)与三棱柱体积进行累加得到，下表面 为水平面或参考平面，计算公式为 ：
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
七、立体透视图的绘制
示例一
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
七、立体透视图的绘制
数字测图原理及方法
示例二
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
六、等高线的绘制
用距离加权插值法得到的等高线图
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
七、立体透视图的绘制
DEM透视立体图能更好的反映地形的立体形态，非常直观。随着计算机 图形处理工作的增强以及屏幕显示系统的发展，使立体图形的制作具有 更大的灵活性，人们可以根据不同的需要，对同一个地形形态作各种不 同的立体显示。基本处理过程如下： 1、透视变换 2、色调计算 3、隐藏面消除 4、图形输出 举例说明：
地形断面。 1、断面图坐标系和比例尺 断面图是一种立面图，其横轴x方向表示剖面线的水平长度，坐标原点作 为起点位置，如果剖面线是多段的折线，则将折线拉成一条直线表示。y方向 表示断面轮廓线的高程，可选择一个合适的高程作为坐标原点的高程。 断面图纵横方向的比例尺一般是不相同的，垂直比例尺较水平比例尺放 大2～10倍，扩大倍数的多少，与所作断面图中最低点与最高点的高差有关
四、三维图形显示
DEM三维图形显示是通过三维到二维的坐标转换，隐藏线处理，把三维空 间数据投影到二维屏幕上。
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
五、地形断面图
在工程建设中，常需要作出某一方向或某一线路的地形断面图。铅垂平面和
地形面相截，将地形断面轮廓线平行投影到平面上，所得到的投影轮廓面称为
数字测图原理及方法
Principle and Methods of Digital Mapping
武汉大学测绘学院
数字测图原理及方法
第十章 数字地形图的应用
10.1 地形图的应用 10.2 数字地面模型（DTM) 10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用
五、地形断面图
2、断面轮廓线的高程
剖面线端点和转点的高程按求单点高程方法计算。剖面 线中间点的高程，在求剖面线和格网边的交点后，再按格
网点的高程进行内插计算；或者是在剖面线上以一定间隔
按求单点高程方法逐点计算。
数字测图原理及方法
10.3 数字高程模型的（DEM）的应用