左栏右栏 欢迎您：游客！请先登录或注册 ?风格 恢复默认设置 | ?展区 文件集浏览 图片集浏览 Flash浏览 音乐集浏览 电影集浏览 | 搜索 | 帮助 | 回到网站 | 数字排水论坛→ 数字排水技术探讨→ 专业论文→ 数字高程模型（DEM）的构建及其在城市规划中的应用 新的主题投票帖交易帖小 下一主题>><< 上一主题 共有1410人关注过本帖树形打印 主题：数字高程模型（DEM）的构建及其在城市规划中的应用 小大 1楼个性首页| 博客| 信息| 搜索| 邮箱| 主页| UC wxd
加好 友 发短信 等级：版 主 帖 子：110 积分：9 43 威 望：0 精华：1 注册：2 008-7-1 0 12:1 7:54 数字高程模型（DEM ）的构建及其在城市规划中的应用 Post By ：2008-7-30 17:35:31 数字高程模型（DEM ）的构建及其在城市规划中的应用 吕春英 佟庆远 李王锋 赵冬泉 摘要：数字高程模型（Digital Elevation Model ，简称DEM ）是指一定区域范围内规则格网点的平面坐标及其高程的数据集或者是经纬度和海拔高度的数据集。目前，DEM 广泛应用于城市规划和设计领域。本文就城市规划研究中涉及的数字高程模型（DEM ）的数据采集方式和常用生成方法进行了分析，并通过具体规划实例探讨其在城市规划中的应用。 关键词：DEM ，城市规划 1 引言 数字地形模型（Digital Terrain Model ，简称DTM ）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（DEM ）[1]。 DEM 通常用地表规则格网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。 DEM 数据包含了丰富的地形、地貌、水文信息，它能够直观展现一个地区的地形、地貌特征，通过DEM 可以提取大量的地表形态信息，如坡度、坡向、水系等等，因此DEM 常被用于各种地形特征的定量分析和三维立体等专题图的绘制。目前，DEM 数据已成为城市规划的重要基础数据，借助各种GIS 软件，对DEM 数据进行分析和三维显示，能够更好的辅助城市规划。本文通过大量案例分析，展示了DEM 在城市规划中的应用。 2 DEM 的生成方法
2015~2016学年第二学期《数字地面模型》研究生试题 一、 DEMs的内插方法主要分为哪几类？请论述每类内插方法的适 用范围与特点。实际使用中应考虑那些因素合理使用这些内插 方法。 答：(1)DEMs的内插方法主要分为整体内插、分块内插、单点内插及剖分内插。 (2)整体函数内插法的优点是：易于理解，简单地形特征因为参考点比较少，选择低次多项式来描述就可以了。但当地貌复杂时，需要增加参考点的个数。 缺点是虽然选择高次多项式固然能使数学面与实际地面有更多的重合点，但由于多项式是自变量幂函数的和式，参考点的增减或移位都需对多项式的所有参数做全面调整，从而参考点间会出现难以控制的振荡现象，使函数极不稳定。因此在DEM内插中通常不采用整体内插法。 (3)分块内插是把参考空间分成若干分块，对各分块使用不同的函数。这时的问题是要考虑各相邻分块函数间的连续性问题。相对于整体内插，分块内插能够较好地保留地物细节，并通过块间重叠保持了内插面的连续性，是应用中较常选用的策略。分块内插方法的一个主要问题是分块的大小的确定。典型的局部内插有：线性内插、局部多项式内插、双线性多项式内插、样条函数内插等、多面叠加内插法、有限元法和最小二乘配置法等。 (4)逐点内插法是以待插点为中心，定义一个局部函数去拟合周围的数据点，数据点的范围随待插点位置的变化而移动，因此又称移动曲面法。具体有移动拟合法、加权平均法和Voronoi图法。逐点内插应用简便，但计算量较大。其关键问题在于内插窗口域的确定。这不仅影响到内插的精度，还关系到内插速度。Voronoi图的点内插算法，这被认为是目前较好的一类逐点内插法。 (5)各种内插方法在不同的地貌地区和不同采点方式下有不同的误差。应用时要根据各方法的特点，结合应用的不同侧重，从内插精度、速度等方面选取合理的最优的方法。 二、简述利用DEM计算挖填土方量的计算方法。
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。 17、DEM元数据：描述DEM一般特征的数据，如名称、边界、测量单位、投影参数等。 18、数字高程模型的主要研究内容 （1）地形数据采集，地形高程数据获取是数字高程的首要环节。地形高程数据的分布、密度和精度对数字高程模型的质量有着非常重要的影响，数据采样策略、高精度快速数据采样技术等一直是DEM数据采样的主要研究内容之一。 （2）地形建模与内插，DEM是对地形表面的数字化表示，实际上是一种数学建模过程，如果需要该数学表面上其他位置处的高程值，可应用内插方法来进行处理。高度逼真、多尺度地形建模技术和快速高效的内插算法是数字高程模型永恒的主题。 （3）数据组织与管理，DEM是按一定结构组织在一起的地形数据，数据结构的好坏直接影响DEM 对地形的重建精度。地形表面具有多尺度特征，多尺度地形的表达与组织是DEM面临的主要课题之一。 （4）地形分析与地学应用，主要包括两个部分，即基本应用和地形分析应用，基本应用主要是在DEM上实现等高线地形图上的地形分析功能，如高程内插，坡度坡向计算，土方计算，地形结构识别等；地学分析应用与具体学科相联系，主要研究基于DEM的地学模型，地学过程模拟等内容。 （5）DEM可视化，实现以多种方式如等高线，晕渲图，线框透视，动画等在不同层面上对地形进行表达，观察和浏览。 （6）不确定性分析和表达，数字高程模型的精度对DEM的生产者和使用者都有重要的意义。DEM 精度研究包括DEM数据源精度、数据内插精度、数据模型精度、各种误差在DEM数据操作过程中的传播问题以及DEM数据生产中的质量控制策略等。
地理教学实验中心 专业实训实习报告 备注：根据实际要求可加附页。电子文本与此等效。
1.坡度和坡向的提取 1）坡向的提取：打开ArcGis里面的ArcToolbox，在工具箱中选择3D分析—栅格表面—双击坡向—输入栅格dem2-输出栅格aspect2 图1.1.1 图1.1.2 2）坡度的提取：同上打开坡度对话框输入栅格dem2—输出slope2 图1.2.1
图1.2.3 2.坡度变率的提取 1）对生成的坡度再求坡度，打开坡度对话框—输入上一步生成的坡度slpoe2-输出sos2 图2.1.1 图2.1.2
3.坡向变率的提取 1）先求反地形--Spatial Analyst工具—地图代数--栅格计算器—输入公式为2375-dem2输出fan-保存OK。 2）将反地形加载到窗口中求反地形的坡向，命名为aspect2 fan 3）求原地形的坡向的坡度soa1，求反地形坡向的坡度命名为soa2 4）打开栅格计算器—输入公式为soa =soa （soa1+soa2-Abs（soa1-soa2））/2。输出结果为soa即为坡向变率. 4.地形起伏度的提取 1）提取最大值：将dem2加载到ArcMap中，启动ArcToolbox—Spatial Analyst工具—邻域分析—焦点统计-输入dem2-输出max，采用矩形窗口大小为11*11，打开统计类型，选中最大值—OK，生成的新的dem与原始dem最小海拔不同，发生了变化， 图4.1.1 2）最小值：邻域分析—矩形邻域大小为为11*11，选中最小值，点击确定生成最小值 3）地图代数--栅格计算器—最大值dem- 最小值dem—选择存储位置，命名为地形起伏度—OK，地形起伏度提取完成。 5.地面粗糙度的提取 1）求取坡度,启动栅格计算器最小值为1，最大值为2.4739
《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。 数字地面模型是对某一种或多种地面特性空间分布的数字描述，是叠加在二维地理空间上的一维或多维地面特性向量空间，是地理信息系统（GIS ）空间数据库的某类实体或所有这些实体的总和。 数字地面模型的本质共性是二维地理空间定位和数字描述。 所有数字地面模型所包含的任何一个可转换为数字的地面特性数据，都与特定的二维地理坐标值相结合。 数字地面模型所包含的地面信息类型（GIS ）：地貌信息；基本地物信息；主要的自然资源和环境信息；主要的社会经济信息 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。
《摄影测量学》7数字高程模型及其应用 常用的地貌表示方法 常用的地貌表示方法 等高线图 第七章数字高程模型及其应用 §7-1 概述 数字地面模型的发展过程 1956年由Miller教授提出概念 60年代至70年代对DTM内插问题进行了大量的研 究 70年代中、后期对采样方法进行了研究 80年代以后,对DTM的研究已涉及到DTM系统的 个环节,其中包括用DTM表示地形的精度、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的建立与 应用数字地面模型DTM的概念 数字地面模型DTM(Digital Elevation Model):是地形表面形 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: V ,i1,2,…,n
i 其向量V (V ,V ,…,V )的分量为地形X,Y,Z i i1 i2 in i i i ((X,Y)∈ D)、资源、环境、土地利用、人口分布等多种 i i 信息的定量或定性描述。 数字高程模型DEM的概念 数字高程模型DEM(Digital Elevation Model):是表示区域D 上地形的三维向量有限序列 {Vi(Xi,Yi,Zi),i1,2,…n} 其中(Xi,Yi)∈D是平面坐标,Zi是(Xi,Yi)对应的高程DEM是DTM的一个子集,是对地球表面地形地貌的一种离散 的数字表达,是DTM的地形分量。地面信息的不同表达方 地形图:优点:直观,便于人工使用 缺点:计算机不能直接利用,不能满足自动化要求,管理不 DTM:地表信息的数字表达形 优点:直接输入计算机,计算机辅助设计,便于修改、更新、 管理,便于转换成其它形式的产品 数字高程模型DEM 表示形式 规则矩形格网(Grid 利用一系列在X,Y方向上等间 隔排列的地形点的高程Z表示地
1:10000基础地理信息更新与建库技术设计暂行规定 1:10000数字高程模型生产技术规定 Technical specifications for producing 1:10000 digital elevation models (征求意见稿) 国家测绘局 二○○一年一月
本规定的编写汇集了我国测绘部门近几年有关“数字高程模型（DEM）”的生产经验与试验研究成果，同时参考了美国联邦地理数据委员会基础制图分委员会制订的《数字高程数据内容标准草案》（1997.1）及美国内务部USGS制订的《数字高程模型标准》（1998.1）等重要资料。本规定配合《基础地理信息数字产品1:10000 1:50000数字高程模型》标准，专门用于指导生产1:10000数字高程模型（DEM）产品。 本规定由国家测绘局提出并归口。 本规定由广东省基础地理信息中心、陕西测绘局国家测绘局测绘标准化研究所起草。 本规定主要起草人：周一。
前言 1 范围 (1) 2 引用标准 (1) 3 术语 (1) 4 资料的收集与分析 (2) 5 总体技术要求 (2) 6生产流程与技术要求 (3) 7作业规程 (8) 8数据文件管理 (17) 9产品归档 (19)
1:10000基础地理信息更新与建库技术设计暂行规定 1:10000数字高程模型 生产技术规定 Technical specifications for producing 1:10000 digital elevation models 1 范围 本规定规定了1: 10000数字高程模型（DEM）的数据采集技术、生产工艺流程及作业规程。 本规定适用于1:10000数字高程模型的采集与建库，其它以DEM为基础的复合地图产品的制作以及DEM修测亦可参照有关部分执行。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本规定中引用而构成为本规定的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本规定的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 17798-1999 《地球空间数据交换格式》 CH/T XXXXX-XXXX 《基础地理信息数字产品1:10000 1:50000数字高程模型》 CH/T 1005-2000 《基础地理信息数字产品数据文件命名规则》 3 术语 3.1 不规则三角网TIN（Triangulated irregular network）。 是基于三角形对数字高程模型表面建模的一种方法。由一个三角形代表了地表上一块等倾斜的平面，其高程的数学表达式为： Z = a0 + a1x + a2y 故基于三角形表面建模，地形表面将由一系列相互连接严密无缝的三角形所构成，结构简单，应用灵活，其独特的优势是能够方便地融合断裂线等数据。 3.2 数字高程模型DEM格网 是基于正方形格网对DEM表面建模的一种方法，由方格网4点高程构成一个双线性表面，其数学表达为： Z = a0 + a1x + a2y + a3xy 故基于方格网的表面建模，其地形表面是由一系列相互邻接的双线性表面所构成，其数据存贮、处理极为简便，特别适用于大区域、地形连续、全局性的DEM表面建模。
1.什么是DEM，DEM的特点 DEM定义： 简单来讲，DEM是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。 ①从狭义角度定义：DEM是区域地表面海拔的数字化表达。 ②从广义角度定义：DEM四地理空间中地理对象表面海拔的数字化表达。 ③数字定义：区域的采样点或内插点按某种规则连接成的面片的集合。 DEM特点： ①精度的恒定性DEM采用数字媒介，从而能保持原有精度，另外通过DEM进行生产，输出图件的精度可得到控制。 ②表达的多样性可产生多种比例尺的地形图、剖面图、立体图、明暗等高线图；通过纹理映射、与遥感影像数据叠加，还可逼真的再现三维地形景观。 ③更新的实时性DEM由于是数字的，增加或修改的信息只在局部进行，并且由计算机自动完成，可保证地图信息的实时性。 ④尺度的综合性较大比例尺、较高分辨率的DEM自动覆盖较小比例尺、较低分辨率的DEM所包含的内容。 2.DEM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地形分析与地学应用 ⑤DEM可视化 ⑥不确定性分析和表达 3.格网DEM结构特点和数据组织形式 ①基本数据结构 数据头——定义DEM西南角起点坐标、坐标类型、格网间距、行列数、最底高程以及高程方法系数等内容 数据体——按行或列分布记录的高程数字阵列 ②数据压缩：二进制存储高程放大系数、高程平移系数数字图象压缩算法 ③DEM金字塔
4.DEM组成部分，简述每部分的内容。 ①DEM建立 地形高程数据通过地形图数字化、影像数据、野外（地面测量）等方式获取。 实现地形表面的重建，主要的地形表达有三类：数学描述、图形表达、图像表达。 ②DEM操作：DEM操作内容包括编辑处理、滤波、合并、拼接、叠加以及不同格式DEM 之间的相互转换。 ③DEM分析：基本地形信息主要包括坡度、坡向、地表粗糙度、地形起伏度、剖面曲率、平面曲率等地形描述因子；复杂地形分析包括可视区域分析、地形特征提取、水系特征分析等。 ④DEM可视化 从内容上讲，DEM可视化包括二维和三维地形可视化。 从技术角度，地形可视化有静态可视化和交互是动态可视化两种。 ⑤DEM应用 高程内插、拟合曲面内插、剖面线计算、等高线内插、可视区域分析、面积体积计算、坡度坡向曲率计算、晕渲图 5.对比分析格网DEM和TIN优缺点 规则格网DEM 不规则三角网TIN 优点：简单的数据存储结构 与遥感影像数据的相合性 良好的表面分析功能优点：较少的点可获取较高的精度可变分辨率 良好的拓扑结构 缺点：计算效率较低 数据同于 格网结构规则缺点：表面分析能力较差 构建比较费时 算法设计比较复杂
第十五章数字地面模型建立与应用 15.1 主要功能说明 2000年底纬地道路辅助设计系统的高速三维数字地面模型（DTM即Digital Terrain Model）驱动引擎（核心模块）开发成功，包括三维数据及约束信息读入、数模排序与建立、数模插值与剖切应用等模块。“纬地3D引擎”不但突破了以往软件对可处理数据量的限制，而且其三角构网的速度是部分国外软件的两倍以上。纬地“高速三维数模驱动引擎”打破了国内公路行业数模应用由国外软件形成的垄断。 这样，纬地道路CAD系统在保持符合国内专业设计理念习惯、界面友好、上手简便、功能系统全面等优势的基础上，V4.0以后的纬地道路CAD数模版，不仅能够基于国内常用的外业测量数据进行公路与互通式立交的辅助设计,同时也可基于三维数字化地形图（或数据）进行公路和城市道路的直接三维化设计，实现与国际勘测设计的接轨。 系统三维数字地面模型所采用的Delaunay三角化方法（Delaunay Triangulation，简称DT）无论在数学上还是工程上都具有良好的性质。它所形成的网格具有整体最优特性，是一种最新，也是国际上流行的二维三角网格划分方法,系统在实际应用中还对该理论进行了推广和延伸。另外，考虑到数模中高程对三角网的影响，在系统中作了必要的优化，可自行剔除平三角形、高程异常及粗差点等情况。 众所周知，三维数字地面模型处理具有相当的难度，不仅需要优秀数模理论支持，更需要较高的计算机软件技术支持。另外，纬地系统能在一年多的时间内开发，并完成高速的数模处理模块，也离不开对其他许多国外软件的研究和学习，这让我们少走了许多弯路，并进一步克服别人的不足。 “科技无国界”，国外的软件可以引进来，相信中国的纬地也可以走出去！15.1.1 支持多种数模来源或接口 （1）DXF格式和DWG格式 系统可在不打开dwg/dxf 图形文件的基础上，直接从中提取三维数据。该数据既可通过地形图矢量化后得到，也可直接由测绘、航测部门提供。 109
+第一章绪论 数字地形图：在测绘领域，地形图是一个专有名词。国内的地形图（国外的不了解）一般特指那些特定比例尺系列、有着固定分幅范围的、全面表达地表面的地形、地物特征的地图。其内容特点是全面、均衡、不突出表达某种要素。一般包括：测量控制点、居民地、水系、交通、管线、地貌、植被等内容。数字地形图的历史形态是模拟地形图，一般是纸质的。 数字高程模型(DEM)：地形图上的地貌是用等高线、高程点、陡坎、陡崖等表达的。等高线和高程点，外加陡坎、陡崖及其比高构成了一种“高程模型”。通过对他们的判读，可以得到对地表高程的总体印象，是对实际地貌的一种模拟。数字地形图上的等高线和高程点是数字高程模型的一种。不规则三角网、规则格网都可以是数字高程模型，其核心特点是都可以对地表高程信息进行完整的模拟。 数字地面(地形)模型(DTM)：地形是“地表形态”或“地貌形态”的简称。地形可以用高程来描述，也可以用坡度、坡向等信息来描述。数字地形模型包括数字高程模型、数字坡度模型、数字坡向模型等。 数字表面模型(DSM)：DEM必须是高程信息，是对地形和地貌的模拟，DSM可以是地物表面的模拟，包括植被表面、房屋的表面，对DSM进行加工，去掉房屋、植被等信息，可以形成DEM。 模型（Model）: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为能够理解的事物本体。模型可用来表示系统或现象的最初状态，或表现某些假定或预测的情形。 三个层次： 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。 物质模型----模拟的模型。如沙盘，塑料地形模型。 数学模型----基于数字系统的定量模型。 用数学的语言、方法去近似地刻划实际，是由数字、字母或其它数学符号组成的，描述现实对象数量规律的数学公式、图形或算法。 ?（1）按照模型的应用领域（或所属学科） 如人口模型，生物模型，生态模型，交通模型，作战模型等。 ?（2）按照建立模型的数学方法（或所属数学分支） 如初等模型，微分方程模型、网络模型、运筹模型、随机模型等。 ?（3）按照模型的表现特征又有几种分法： 静态模型和动态模型：取决于是否考虑时间因素引起的变化 解析模型和数值模型：取决于是用数学理论和定律去推导和演绎数学模型的解还是用数值法求解。 离散模型和连续模型：取决于变量是离散的还是连续的。 确定性模型和随机性模型：取决于变量是确定的还是随机的。 ?（4）按照建模的目的分 如描述模型、分析模型、预测模型、决策模型、控制模型等
数字地面模型的表现形式 数字地面模型DTM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。由于地面有广泛的属性，外延也非常丰富，比如也可以指某个地区地层或某时刻地温、气温、气压等的分布。因此DTM实质是表示了一系列定义于某指定地域上的各种函数的数值表达点集，可表示为： DTM k=f k (X p,Y p) k=1,2,…,m；p=1,2,…,n 其中，k为某函数或某属性序号；p为该点集中的点的序号；f为函数模型简写。 式子的左边表示第k类DTM，右边表示第k类地面函数对应于n个有序点集的函数值或一个向量序列。这个表达式几乎可以概括各地层所有连续的、非连续的要素和现象。数字地面模型中所包含的地面属性信息类型一般可分为：地貌信息、基本地物信息、主要的自然资源和环境信息、主要的社会经济信息。 下面给出几个常见的DTM表现形式，即k的取值不同： （1）等值线：凡是在区域内连续分布，并具有渐变的地面特性，都可用等值线形式输出它的数字地面模型。例如：等高线图，等温线图，等压线图等。 （2）平面多边形：平面多边形图适用于表示局部等值分布的地面特性，如土壤、植被、土地利用、行政区等，可用栅格数据结构或矢量数据以图斑形式输出各类地面的特性。（3）晕渲图：晕渲图－通过模拟实际地面本影与落影的方法反映实际地形起伏特征的一种重要的地形图。通过晕渲图，可以很好的反应地形地势的变化，有很好的立体感，方便用图者的使用。 （4）离散点的三维坐标，此为纯数字形式，是未加工及可视化的测量数据。 （5）数字高程模型DEM：是DTM的特定类型，是关于地面某指定地域上n个有序点集的高程函数值（地形分量），即 DEM=H (X p,Y p) p=1,2,…,n DTM直接表达地表地物的高度信息，当处理掉植被、房屋等高度后，就能得到DEM 数据。DEM的表现形式有： a)规则格网Grid b)等高线模型 c)不规则三角网TIN d)混合网Grid+TIN
数字高程模型(DEM)的概念 最近恶补了一下DEM数据，在此分享给大家，希望对大家有所帮助！ 数字高程模型(DEM)的概念 数字高程模型(DEM)，也称数字地形模型(DTM)，是一种对空间起伏变化的连续表示方法。由于DTM 隐含有地形景观的意思，所以，常用DEM，以单纯表示高程。尽管DEM 是为了模拟地面起伏而开始发展起来的，但也可以用于模拟其它二维表面的连续高度变化，如气温、降水量等。对于一些不具有三维空间连续分布特征的地理现象，如人口密度等，从宏观上讲，也可以用DEM 来表示、分析和计算。 DEM 有许多用途，例如：在民用和军用的工程项目(如道路设计)中计算挖填土石方量；为武器精确制导进行地形匹配；为军事目的显示地形景观；进行越野通视情况分析；道路设计的路线选择、地址选择；不同地形的比较和统计分析；计算坡度和坡向，绘制坡度图、晕渲图等；用于地貌分析，计算浸蚀和径流等；与专题数据，如土壤等，进行组合分析；当用其它特征(如气温等)代替高程后，还可进行人口、地下水位等的分析。 DEM 的表示方法 (1)拟合法 拟合法是指用数学方法对表面进行拟合，主要利用连续的三维函数(如富立叶级数、高次多项式等)。但对于复杂的表面，进行整体的拟合是不可行的，所以，通常采用局部拟合法。局部拟合法将复杂表面分成正方形的小块，或面积大致相等的不规则形状的小块，用三维数学函数对每一小块进行拟合，由于在小块的边缘，表面的坡度不一定都是连续变化的，所以应使用加权函数来保证小块接边处的匹配。 用拟合法表示DEM 虽然在地形分析中用的不多，但在其它类型的机助设计系统(如飞机、汽车等的辅助设计)中应用广泛。 (2)等值线 等值线是地图上表示DEM 的最常用方法，但并不适用于坡度计算等地形分析工作，也不适用于制作晕渲图、立体图等。 (3)格网DEM 格网DEM 是DEM 的最常用的形式，其数据的组织类似于图像栅格数据，只是每个象元的值是高程值。即格网DEM 是一种高程矩阵(如下图)。其高程数据可直接由解析立体测图仪获取，也可由规则或不规则的离散数据内插产生。 格网DEM 的优点是：数据结构简单，便于管理；有利于地形分析，以及制作立体图。 其缺点是：格网点高程的内插会损失精度；格网过大会损失地形的关键特征，如山峰、洼坑、山脊等；如不改变格网的大小，不能适用于起伏程度不同的地区；地形简单地区存在大量冗余数据。 100 110 120 140 110 105 90 120 115 130 135 120 110 100 135 120 120 130 130 120 110 145 130 115 120 120 115 118 150 140 135 130 135 120 110 145 135 150 140 138 125 120
数字模型 数字模型是由国内最大、最早的模型设计制作公司深圳赛野模型提出的一个新概念。 赛野数字模型专利证书 深圳市赛野数字模型自主开发的数字模拟技术已获得国家专利，同时也是国内首家将数字模型技术应用到实践项目中的，其韶关规划厅、韶关城市整体规划等项目上都充分运用了这一先进的技术。 数字模型这一新名词将在不远的未来取代传统建筑模型，跃身成为展示内容的另一个新亮点。数字模型超越了单调的实体模型沙盘展示方式，在传统的沙盘基础上，增加了多媒体自动化程序，充分表现出区位特点，四季变化等丰富的动态视效。对客户来说是一种全新的体验，能够产生强烈的视觉震憾感。客户还可通过触摸屏选择观看相应的展示内容，简单便捷，大大提高了整个展示的互动效果。 定义 数字模型又称数字沙盘、数字沙盘系统等，它是以三维的手法进行建模，模拟出一个三维的建筑、场景、效果，可以在数字场景中任意游走、驰骋、飞行、缩放，从整体到局部再从局部到整体，无所限制。用三维数字技术搭建的三维数字城市、虚拟样板间，交通桥梁仿真、园林规划三维可视化、古建三维仿真、机械工业设备仿真演示借助 pc机、显示系统等起到展示、解说、指挥、讲解等作用。多媒体沙盘是利用投影设备结合物理规划模型，通过精确对位，制作动态平面动画，并投射到物理沙盘，从而产生动态变化的新的物理模型表现形式。 特点 数字模型通过声、光、电、图像、三维动画以及计算机程控技术与实体模型相融合，可以充分体现展示内容的特点，达到一种惟妙惟肖、变化多姿的动态视觉效果。对参观者来说是一种全新的体验，并能产生强烈的共鸣。
数字地面模型 科技名词定义 中文名称： 数字地面模型 英文名称： digital terrain model;DTM 定义： 表示地面起伏形态和地表景观的一系列离散点或规则点的坐标数值集合的总称。应用学科： 测绘学（一级学科）；总论（二级学科） 简介 数字地面模型（digital terrain model，DTM）就是以数字的形式来表示实际地形特征的空间分布。有时所指的地形特征点仅指地面点的高程，就将这种数字地形描述称为数字高程模型（digital elevation model，DEM）。最初是于1958年由美国麻省理工学院Miller教授提出。数字地面模型广泛用于遥感，地理信息系统，大地测量和电子地图等领域。[1] 定义 地理空间实质是三维的，只是人们通常在二维地理空间上描述和分析空间的分布。如专题图大多数是平面图。 DTM模型（Digital Terrain Model) 于50年代由MIT摄影测量实验室提出，是用数字形式描述地形表面的模型。实质上这是对地面形态和属性信息的数字表达。 当DTM模型中数字属性为高程时称数字高程模型，即DEM模型（Digital Elevation Model)。DEM模型是DTM模型的一种特例。从测绘的角度看，DEM模型是新一代的地形图，它通过存储在介质上的大量地面点空间数据和地形属性数据，以数字形式来描述地形地貌。 概念 模型是用来表现其他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。建立模型可以有许多特定的目的，如预测、控制等。在这种情况下，模型只需要具备足够重要的细节来满足即可。同时，模型也可以用来表现系统或现象的最初状态，或者用来表现某些假定或预测的情况等。一般说来，模型可以分为三种不同的层次，即概念模型、物质模型的数学模型。 数字地面模型(Digital Terrain Model,简称DTM)这一概念,首先是由美国麻省理工学院的Chaires·L·Miller教授与1955年提出的。
《数字高程模型》 第1讲概论 一、名词解释 1、数字高程模型（DEM）：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，地形表面的数字化表示。Digital Elevation Model，缩写DEM.。 二、填空（选择、判断） 1、地形表达的历史演进过程，经历了象形绘图法、写景法、等高线地形图、地貌晕渲图、航空摄影图像、遥感图像、数字地形表达等7个阶段。 2、DEM按结构分类包括：基于面元的DEM、基于线单元的DEM、基于点的DEM；按连续性分类，包括：不连续DEM、连续但不光滑DEM(逐点内插的格网DEM、TIN)、光滑DEM（样条函数内差的格网DEM）;按范围分类，局部DEM、区域DEM、全局DEM。 三、问答题 1、DEM的特点。 （1）容易用多种形式显示地形信息。地形数据经计算机处理后能产生不同比例尺的纵横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，绘制其他的地形图需要人工处理； （2）精度不会损失，没有载体变形的问题； （3）容易实现自动化、实时化。将修改信息直接输入计算机，软件处理后生成各种地形图。 （4）快速计算、获取DEM分辨率范围内的高程数据。 2、在ArcGIS中，如何通过纸质等高线地形图生成不同形式的DEM。
（1）纸质等高线地形图扫描； （2）在ArcMap中配准（选取投影和坐标系）； （3）等高线地形图矢量化并给每条等高线赋以属性值（高程）； （4）运用Arctoolbox—Convertiontools—features to raster工具将矢量线转化为栅格线（每个栅格的值为高程）； （5）在ArcScence中，运用convert—raster to feature将栅格线转化为矢量点 数据文件； （6）在ArcScence中，运用3Danalyst—inpolate to raster—Idw进行差值；（7）三维显示（在属性表中设置高程）； （8）在ArcScence中，运用3Dannlyst—convert—raster to Tin 转化为TIN。第2讲数据获取 一、填空（选择、判断） 1、地面复杂度描述的指标主要有：光谱频率、分维数、曲率、相似性、坡度等；其中坡度是描述地面复杂度最基本、最有效的指标。 2、参考下图，说明每个图所代表的采样策略。 沿等高线采样规则格网采样
第一章 1.DTM .Digital Terrain Model 的简称，它是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列。DEM .Digital Elevation Model 的简称，当DTM 中所表示的第三维属性为高程时，DTM 即为DEM ，它是DTM 的一个子集，是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达。其间关系.DEM 是DTM 子集，是DTM 的一个部分，它是DTM 的基础数据，其它的地形数据可由DEM 直接或间接导出，因此又称DTM 是DEM 的派生数据。 2.数字高程模型特点.1）精度的恒定性;2）表达的多样性;3）更新的实时性;4）尺度的综合性。 3. DEM 的表示方法 (,)(,)DEM ??????????????????????????????????????????????????????????? 傅里叶级数全局多项式函数数学方式规则的分块函数局部不规则的分块函数规则密度一致密度可变点方式不规则三角形网邻近网的表示方法典型特征(山峰,洼坑,隘口,边界等)剖面线图象方式线方式等高线特征线(山脊线,山谷线海岸线等)其他方式(绘画,影像等)
4.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)地形分析与地学应用;5）DEM可视化;6)不确定分析和表达。 5.DEM的应用.课本P19。 第二章 1.规则镶嵌数据模型.用规则的小面块集合来逼近不规则分布的地形曲面。 不规则镶嵌数据模型.用来进行镶嵌的小面块具有不规则的形状和边界。 2.规则格网DEM数据结构(五种) 1)简单矩阵结构.按行或列逐一记录每一个格网单元的高程值。规则格网DEM数据文件一般包括对DEM数据进行说明的数据头和DEM数据体部分。数据头：包括定义西南角起点坐标、坐标类型、格网间距、行列数、最低高程以及高程放大系数等。数据体：按行或列分布记录的高程数字阵列。 2)行程编码结构.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或着逐个记录各行（列）代码发生变化的位置和相应代码。 3)块状编码结构.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个栅格，数据结构由初始位置(行、列号)和半径，再加上记录单元的代码组成。 4)链码（chain codes，弗里曼编码）.以多边形的边界为基本单元编码，它是由某一原点开始并按某些基本方向确定的单位矢量矩阵。基本方向可定义为：东=0，东南=1，南=2，西南=3，西=4，西北=5，北=6，东北=7。 5)四叉树编码.将一幅栅格地图或图像等分为四部分，逐块检查其格网属性值，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，否则还需将该子区再分割成四个子区，这样依次地分割，直至每个子区都具有相同的属性值或灰度值为止。
仅供参考！课程重点数字地面模型的含义、分类、表示方法 数字地面模型的数据组织与管理方法 数字地面模型的表面建模 数字地面模型的质量控制 数字地面模型的可视化表达 数字地面模型的地形分析及应用 课后题以及重点：（第一章） 1、什么是数字高程模型，数字高程模型有什么特点？ 定义：当DTM（DTM是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列）中所表示的第三维属性为高程时，DTM即为DEM，因此DEM是DTM的一个子集，它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达。 特点：（1）精度的恒定性。（2）表达的多样性。（3）更新的实时性。（4）尺度的综合性。 2、数字高程模型与地理信息系统有何关系？ 注意：根据自己理解答题，应该容易得分，个人认为可以从以下几点略加联系： DTM是空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称,而DEM是DTM的子集。 空间数据库与GIS的联系 GIS中的空间分析如透视分析、趋势面分析等与此紧密相关等等方面拓展 3、{非作业题}3数字地面模型的分类 （1）地貌信息（2）基本地物信息（3）主要的自然资源和环境信息（4）主要的社会经济信息 4、{非作业题}4数字高程模型的分类 根据大小和覆盖范围分：局部DEM、全局DEM、地区DEM 根据模型的连续性：不连续的DEM、连续的DEM、光滑的DEM 根据数据组织方式分：基于面单元的DEM、基于线单元的DEM、基于点的DEM 了解：（基于面单元的DEM：将采样点按某种规则划分成一系列的规则或不规则的格网单元，并用这些格网单元组成的网络逼近原始曲面。） 5、简述数字高程模型的研究内容： a、地形数据采样b,地形建模与内插c数据组织与管理d、地形分析与地学应用e、DEM 可视化f、不确定分析和表达 6、数字高程模型系统有哪些部门组成？简述每部分的内容。这个估计不考 7、简述数字高程模型的应用范围和领域，并结合所学专业谈谈对数字高程模型的认识。科学研究应用、商业应用、工业、工程应用、管理应用、军事应用，——自己拓展
1.什么是 DEM , DEM 的特点 DEM 定义: 简单来讲，DEM 是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。 ① 从狭义角度定义：DEM 是区域地表面海拔的数字化表达。 ② 从广义角度定义：DEM 四地理空间中地理对象表面海拔的数字化表达。 ③ 数字定义：区域的采样点或内插点按某种规则连接成的面片的集合。 DEM 特点: ① 精度的恒定性 DEM 采用数字媒介，从而能保持原有精度，另外通过 输出图件的精度可得到控制。 ② 表达的多样性 可产生多种比例尺的地形图、剖面图、立体图、明暗等高线图；通过 纹 理映射、与遥感影像数据叠加，还可逼真的再现三维地形景观。 DEM 由于是数字的，增加或修改的信息只在局部进行，并且由计算机 自动完成，可保证 地图信息的实时性。 ④ 尺度的综合性 较大比例尺、较高分辨率的 DEM 自动覆盖较小比例尺、较低分辨率的 DEM 所包含的内容。 2.DEM 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 地形分析与地学应用 ⑤DEM 可视化 ⑥不确定性分析和表达 3.格网DEM 结构特点和数据组织形式 ① 基本数据结构 数据头一一定义DEM 西南角起点坐标、坐标类型、格网间距、行列数、最底高程以及 高程方法系数等内容 数据体一一按行或列分布记录的高程数字阵列 ③DEM 金字塔 DEM 进行生产, ③更新的实时性 ②数据压缩：二进制存储 高程放大系数、高程平移系数 数字图象压缩算法
4.DEM组成部分，简述每部分的内容。 ①DEM建立地形高程数据通过地形图数字化、影像数据、野外（地面测量）等方式获取。 实现地形表面的重建，主要的地形表达有三类：数学描述、图形表达、图像表达。 ②DEM操作：DEM操作内容包括编辑处理、滤波、合并、拼接、叠加以及不同格式之间的相互转换。 ③DEM分析：基本地形信息主要包括坡度、坡向、地表粗糙度、地形起伏度、剖面曲率、平面曲率等地形描述因子；复杂地形分析包括可视区域分析、地形特征提取、水系特征分析等。 ④DEM可视化从内容上讲，DEM可视化包括二维和三维地形可视化。 从技术角度，地形可视化有静态可视化和交互是动态可视化两种。 ⑤DEM应用高程内插、拟合曲面内插、剖面线计算、等高线内插、可视区域分析、面积体积计算、坡度坡向曲率计算、晕渲图5?对比分析格网DEM和TIN优缺点 不规则三角网TIN DEM 规则格网DEM 优点：简单的数据存储结构优点：较少的点可获取较高的精度与遥感影像数据的相合性可变分辨率 良好的表面分析功能良好的拓扑结构 缺点：计算效率较低缺点：表面分析能力较差数据同于构建比较费时 格网结构规则算法设计比较复杂