数字高程模型dem

7
478 68X
8
347 47X
点文件
三角形文件
DEM模型之间的相互转换
ArcGIS中，Contours、Grid和TIN之间相互转换的操作
GRID/TIN生成Contours
高程点/ Contours生成TIN
高程点/ Contours生成TIN
高度源（Height Source）：指定图层属性表中的一个字段，从这个字 段中获取高程值。对于3D 图层，高度值存储在“Shape”字段中，可 选择[要素Z值]；当图层中无高度属性时，可选“无”，但要保证至少 有一个图层属性表中有高度值
规则网格模型（GRID）
优点：
结构简单，很容易用计算机进行处理 很容易地计算等高线、坡度坡向、山坡
阴影和自动提取流域地形
规则网格模型（GRID）
缺点：
地形简单区域存在大量数据冗余，数据量过大，管理 不便，通常要进行压缩存储
不改变栅格大小，则无法适用于起伏程度不同的区域 格网不能准确的表示地形结构和细部（格网的值是网
角形及邻接三角形等关系
1 XYZ
1
2
2 XYZ
3 XYZ
3
2
4
4 XYZ
1
5
4
3
5 XYZ 6
6 XYZ
56
8
7 XYZ
7
8 XYZ
8
7
对每个三角形记录 其顶点和相邻三角 形
顶点
邻接三角形
1
156 25X
2
145 136
3
1 2 4 X4 2
4
2 3 4 3 X8
5
5 6 8 1 X6
6
458 257
对线和面特征可以分为“硬（Hard）”或“软（Soft）”。硬特征表 示突变的事物（如道路、河流等指示坡度突变），软特征表示连续的 事物（如连续的山脊线等）
不规则 典型特征
三角网 邻近网 山峰、洼坑
隘口、边界
水平线
垂直线 典型线
山脊线 谷底线 海岸线 坡度变换线
数学法
用数学方法来表达，可以采用整体拟合方法，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
也可用局部拟合方法，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
不规则三角网模型（TIN）
不规则三角网TIN表示法利用所有 采样点取得的离散数据，按照优化 组合的原则，把这些离散点（各三 角形的顶点）连接成相互连续的三 角面，区域中任意点落在三角面的 顶点、边上或三角形内。常用狄洛 尼Delaunay三角网表示
Delaunay三角网
不规则三角网模型（TIN）
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
3.5.2 DEM表示方法及模型
1 DEM的表示方法
DEM 表示方法
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
矢量图层在构造三角网时的作用（“三角网作为”选项）：如果是高 程点图层，则选择为“散点Mass points”；如果是等高线等线要素图 层，则可设置为：Mass points、Hard Breaklines、Soft Breaklines三 种类型。多边形图层，则选项为：Mass points、Hard Breaklines、 Soft Breaklines、Hard clip Polygons……
3.5.1 概述
一般情况下，被描述的连续表面是地形面，即高程值 在地理空间上的变化，称为数字高程模型（DEM, Digital Elevation Model）。 DEM是DTM的子集，是 DTM的一个特例
DEM是国家基础空间数据的重要组成部分，表示地表 区域上地形的三维向量（X，Y，Z）的有限序列
（1）等高线（CONTOUR）模型 （2）规则格网（GRID）模型 （3）不规则三角网（TIN）模型
等高线（CONTOUR）模型
使用等高线表示高程，高程值的集合是已知的，每一 条等高线对应一Hale Waihona Puke Baidu已知的高程值，这样一系列等高线 集合和它们的高程值一起就构成了一种地面高程模型
等高线（CONTOUR）模型
格单元的平均值或中心点处的值）。为弥补缺憾，附 加地形特征点、山脊线、山谷线以描述地形结构
不规则三角网模型（TIN）
尽管规则格网DEM在计算和应用方面有许多优点， 但也存在许多难以克服的缺陷
不规则三角网（Triangulated Irregular Network， TIN）是另外一种表示数字高程模型的方法（Peuker 等，1978），它既减少规则格网方法带来的数据冗 余，同时在计算（如坡度）效率方面又优于纯粹基 于等高线的方法
图形法
（1）线模式
✓ 等高线是表示地形最常见的形式，其地形特征线 也是表达地面高程的重要信息源，如山脊线、谷 底线、海岸线及坡度变换线等
（2）点-面模式
✓ 用离散采样数据点是DEM建立的常用方法之一 ✓ 数据采样密度可以一致，也可以不一致 ✓ 可以进行不规则采样或规则采样
2 DEM的主要表示模型
规则网格模型（GRID）
✓ DEM最普通的形式是高程矩阵或规则矩 形格网，在二维平面上对研究区域进行 格网划分（格网大小取决于DEM的应用 目的）
✓ 规则网格将区域空间切分为规则的格网 单元，每一个格网单元对应一个数值
✓ 数学上可以表示为一个矩阵，在计算机 实现中则是一个二维数组
✓ 每个格网单元或数组的一个元素对应一 个高程值
A
1
B 4
3 2D
C
6
5
E 7 F
J
9
8
G
11 H
10
I
优点
✓ 不规则三角网数字高程由连续的 三角面组成，三角面的形状和大 小取决于不规则分布的测点，或 节点的位置和密度
✓ TIN可根据地形的复杂程度来确 定采样点的密度和位置，能充分 表示地形特征点线，从而减少了 地形较平坦地区的数据冗余
缺点
存储方式复杂，不仅要存储每个点的高程，还 要存储其平面坐标、节点连接的拓扑关系，三
等高线是表示地形最常见的形式
等高线可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
缺点：不够直观、插值计算繁琐。因为等高线模型只 表达了区域的部分高程值，需要一种插值方法来计算 落在等高线外的其它点的高程，又因为这些点是落在 两条等高线包围的区域内，所以，通常只使用外包的 两条等高线的高程进行插值