数字高程模型第五讲：DEM可视化表达

测绘技术中的数字高程模型的可视化方法在测绘领域中，数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）被广泛应用于地形分析、地理信息系统和工程规划等方面。

随着计算机技术的发展和大数据时代的到来，如何准确、高效地进行数字高程模型的可视化成为了一个重要的课题。

数字高程模型是地球表面上各点的海拔高度数据在某个地理坐标系统下的数值表示。

简单来说，它可以将地形特征以数字的形式呈现出来。

数字高程模型的可视化是通过将这些数字数据转化为图像或模型的方式展示出来，使人们更直观地理解地球表面的形貌。

在数字高程模型的可视化过程中，有几种常用的方法。

首先，最简单的方式是使用等高线图。

等高线图将地形特征以等高线的形式呈现，可以通过线条的密集程度来表示地形的陡峭程度，从而提供给用户一个直观的感受。

然而，等高线图的缺点是信息密度相对较低，不适合展示大范围的地形。

为了更好地显示地形的细节，数字高程模型的可视化方法逐渐发展出了其他的方式。

其中之一是灰度着色。

通过将数字高程模型中每个像素的数值转化为灰度值，可以生成一幅灰度图像，从而将地形表面的高度信息直观地展示出来。

这种方法在地形分析和工程规划中被广泛应用。

然而，灰度着色方式只能提供一个维度的信息，无法反映地形的多样性。

为了克服灰度着色方式的局限，彩色着色成为了一种新的数字高程模型的可视化方法。

通过将不同高度区域用不同颜色进行填充，可以更直观地显示地形的多样性和细节。

彩色着色方式通常采用蓝色表示低海拔区域，红色表示高海拔区域，中间的过渡区域则使用绿色或其他颜色来表示。

这种可视化方法适合展示山脉、峡谷等地形特征。

近年来，随着虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术的发展，数字高程模型的可视化方式也得到了革命性的进步。

通过将数字高程模型与虚拟现实技术相结合，可以实现用户身临其境的体验。

用户可以通过佩戴VR头盔和手柄，自由地在虚拟地球表面中进行探索。

如何使用数字高程模型进行地形分析与可视化数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是通过对地球表面进行测量和数据处理而生成的三维地形模型。

它提供了地形地貌的详细描述，为地质学、地理学、城市规划等学科的研究和实践提供了重要且丰富的数据来源。

本文将介绍如何使用数字高程模型进行地形分析与可视化。

一、数字高程模型的获取与处理数字高程模型可以通过多种方法获取，包括激光雷达测量、航空测绘、卫星遥感等技术手段。

获取到的原始DEM数据需要进行处理和加工，以便更好地应用于地形分析和可视化。

常见的DEM处理方法包括数据插值、滤波、剖面分析等。

1.数据插值数据插值是将不连续的离散高程数据拟合成连续的地形表面。

常用的插值方法有反距离加权插值（IDW）、克里金插值等。

插值结果将提供高程数据的连续性和平滑度，为地形分析提供了基础。

2.滤波滤波是用来去除DEM数据中的噪声和异常值，以提高地形数据的准确性和可靠性。

常用的滤波方法有中值滤波、高斯滤波等。

滤波后的DEM数据更加真实和可靠，减少了误差和不确定性。

3.剖面分析剖面分析是通过选择不同的地理剖面线，提取DEM数据的高程数值，以便更好地了解地形地貌的特征和变化趋势。

剖面分析可以帮助我们理解地质构造、水文河流等地理现象，提供更深入的地形信息。

二、地形分析与可视化方法使用数字高程模型进行地形分析和可视化的方法有很多，以下将介绍几种常见的方法。

1.坡度与坡向分析坡度与坡向分析可以帮助我们了解地表的倾斜程度和朝向。

通过计算每个像元（栅格单元）的坡度和坡向数值，可以构建坡度和坡向分布图，进而分析地形地貌的起伏和走向。

这对于地质勘探、土地利用规划等方面具有重要意义。

2.流域分析与水系提取流域分析是指根据数字高程模型的数据，确定地表上的集水区和河流网络。

通过提取DEM中的河流网络，可以了解地表水文过程的分布与特征。

流域分析对于洪水预警、水资源管理等方面具有重要意义。

DEM可视化
数字地⾯模型DEM可视化专业实训实习报告
实训实习内容：
DEM可视化
1. DEM地形渲染
1.1 DEM⾼程分层设⾊
右击“Properties”----选择“符号系统”---设置“⾊带”
1.2DEM地形晕渲
1.打开“dem-grid”;
2.打开⼯具箱----选择空间分析⼯具---表⾯---⼭体阴影。

1.3 DEM地形组合晕渲
右击“属性”---“显⽰Display”----“透明度Transparency”设置为50%-----确定
2. DEM 3D可视化
2.1 DEM地形明暗等⾼线可视化
(1)由DEM数据⽣成等⾼线
将“dem-grid”—等⾼线，间距20m;
(2) 由DEM数据⽣成坡向数据
将“dem-grid”---“Aspect”;
(3) 将“坡向数据”重分类
在重分类⼯具对话框中将坡向为0-45,225-360的栅格数据重分类为第⼀类，45-225的部分重分类为第⼆类
(4) 将“重分类图”转化成⽮量数据；
(5) 将“重分类后的坡向⽮量数据”与“等⾼线数据”进⾏“叠加中的相交处理Intersect”
(6) 将叠加后数据，右击“属性”利⽤“唯⼀值”显⽰⽅式显⽰。

2.2DEM 3D可视化
在ArcScene中打开数据，右击属性—基本⾼度—在⾃定义表⾯上浮动。

从⽽设置基本⾼度
3.可视性分析
可视分析包括视线分析和可视区域分析。

视线分析是分析观测点和⽬标点连线上哪些部分是可见的，哪些部分是不可见的。

可见部分通常⽤绿⾊表⽰，不可见部分通常⽤红⾊显⽰。

3. 1 ⼀维可视性分析
⾃我评价:。

《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；3）高分辨率遥感影像（1m分辨率IKONOS）、合成孔径雷达干涉测量、激光扫描仪等新型传感器数据，是高精度、高分辨率DEM最有希望的数据，但价格昂贵。

dem的表示方法
dem呢，在不同的领域可有不同的表示方法哦。

在地理信息系统（GIS）里，数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）那可是很重要的存在。

它通常可以用栅格数据来表示呢。

就像一个个小格子，每个格子里都有对应的高程值。

你可以想象成是一个超级大的棋盘，每个格子的高度都不一样，这样就把地形的高低起伏给表示出来啦。

还有一种呢，是用等高线来表示dem的相关信息。

等高线就像是地形的“轮廓线”，相同高度的点连接在一起就成了等高线。

等高线密集的地方呀，那就是地形比较陡峭的地方，就像山峰啦；等高线稀疏的地方呢，地形就比较平缓，像小山坡或者平原之类的。

另外呀，在一些软件里，dem还可以用三维模型来表示。

哇，那看起来可直观啦。

就像是把真实的地形缩小了放到电脑里一样。

你可以从各个角度去看这个地形，看看哪里有山谷，哪里有山脊。

这种表示方法在做地形分析或者给别人展示地形地貌的时候可有用啦。

在数据存储方面呢，dem的数据可以用各种格式来保存。

比如说ASCII码格式，这种格式比较简单，就是用一些数字和字符来表示高程值等信息。

还有一些专门的GIS软件格式，像ArcGIS的GRID格式之类的。

不同的格式有不同的优缺点，就看在什么情况下使用啦。

如何使用数字高程模型进行地形分析与可视化数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是一种以数字格式表示地表或地球表面高程的模型。

DEMs广泛应用于地形分析与可视化领域，为研究人员和决策者提供了有关地形特征和地表变化的重要信息。

本文将探讨如何使用数字高程模型进行地形分析与可视化，以及相关的应用领域和工具。

一、数字高程模型简介数字高程模型是根据地形测量数据和遥感数据创建的数字化地表模型。

它以矩阵形式存储高程数据，每个单元格代表一个特定地点的高程值。

DEM的制作可以通过多种技术手段实现，如激光雷达测量、航空摄影测量和卫星测量等。

数字高程模型是地形分析与可视化的基础数据，可以用于生成三维地形模型、计算坡度和坡向、提取水流网络和流域边界等。

此外，DEM还可结合其他数据，如遥感影像和地质地球化学数据，实现更精确的地表分析和模拟。

二、地形分析地形分析是通过数字高程模型对地形特征进行定量描述和解释的过程。

它可以帮助人们了解地形的变化、揭示地质构造和地貌形成机制，并为环境保护、城市规划和资源管理等领域提供科学依据。

以下是常见的地形分析方法：1. 坡度和坡向坡度是指地表在水平方向上的倾斜程度，通过计算相邻格点之间的高程差得到。

坡度的大小可以反映地表的陡缓情况，对于土地利用、水文模拟等有重要影响。

坡向是指地表在水平方向上的朝向，可以用于制作景观图和风向分析。

2. 流域分析流域是在地貌上具有一定独立性的地理单元，它由一系列相互联系的水流组成。

通过分析数字高程模型，可以提取出流域的边界、水流路径和集水区的范围。

这对于水资源管理、洪水预测和水文模型的建立非常重要。

3. 剖面分析剖面分析是通过选择两个地点在数字高程模型上绘制高程剖面图，以了解地表的起伏和变化情况。

这对于道路设计、地震研究和地形变形监测具有重要意义。

三、地形可视化地形可视化是将数字高程模型中的高程数据转化为可视化效果的过程。

通过地形可视化，人们可以更直观地观察地形特征和地貌变化。

数字高程模型DEM一DEM的基本概念（一）地形表达的方法地球表面高低起伏、呈现一种连续变化的曲面。

那如何描述地球的表面形态呢？⑴绘图。

人们一直在探索并希望用一种既方便又准确的方法来表达实际地表现象，最早的是绘画，它能粗略地反映所见到的地形景观，反映的是形态特征和色彩特征，但定量的描述有限；⑵地图。

地图也使古老而有效的表达地表现象的方式，它是记录和传达关于自然世界、社会和人文的位置与空间特性信息的工具，等高线地形图是用来描述地貌形态，地图有数学法则性、制图综合性、内容符号性，现代地图的最大优点是具有可量测性；⑶摄影，与各种线划图形相比，影像无疑具有更大的优点，细节丰富、成像快速、直观逼真，1849年开始出现了利用地面摄影相片进行地形图的编绘。

航空摄影由于周期短、覆盖面广、现势性强，利用多张具有一定重叠度的相片还能够重建世纪地形的立体模型，并可以进行精确的三维量测。

⑷摄像。

20世纪60年代初，遥感技术的兴起，遥感技术除了是用黑白摄像机，彩色或才红外摄影机、全景摄影机、红外扫描一、多光谱扫描仪、雷达、ccd推扫式行扫描仪和矩阵数字摄影机等，能提供更丰富的影像信息。

⑸三维图。

由于客观世界的丰富多彩，千姿百态，用二位空间的表达寓所表示的三维现实世界之间，有着不可逾越的鸿沟，因此学者们一直致力于地形图的立体表示，试图寻求到一种既能符合人们的视觉生理习惯，又能恢复真是地形世界的方法。

曾先后出现过写景法、地貌晕渲法、分层设色法等，但这些缺乏严密的数学理论以及复制复杂而使其应用受到很大局限。

⑹DEM与三维表达。

20世纪中叶，计算机、现代数学与计算机图形学的发展，各种数字的地形表达方式得到迅猛发展。

借助于数字地形表达，现实世界的三维特征能够得到充分而真实地再现。

（二）数字高程模型的概念模型是对现实世界的一种抽象，用来表现其他事物的一个对象或概念，是按照比例所缩减转变到我们能够理解的形式的事物本体，模型分概念模型、物质模型、数学模型：概念模型是基于个人的经验与只是在大脑中形成的关于状况或对象的模型；物质模型通常是一个模拟的模型，如三维立体模型；数学模型一般实际与数字系统的定量模型，根据问题的确定性和随机性数学模型又有函数模型和随机模型之分。

DEM复习重点1.数字高程模型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。

2.数字地面模型DTM是定义在二维区域上地形特征空间分布及关联信息的一个有限n维向量系列Xi，数字高程模型DEM是DTM的一个子集，它表示地形空间分布的一个有限三维向量。

3.DEM:狭义角度是区域地表面海波高度的数字化表达。

广义角度是地理空间中地理对象表面海波的数字化表达。

4.基于规则格网的DEM和基于TIN的DEM是目前数字高程模型的两种主要结构。

5.数字高程模型的主要研究内容：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）不确定性分析与表达6.数字高程模型的分类体系：范围（局部DEM、地区、全局）。

连续性（不连续DEM、连续、光滑）。

结构）面（规则结构：正方形格网结构、正六边形格网结构、其他格网结构）、（不规则结构：不规则三角网、四边形）线（等高线结构、断面结构）点（散点结构）。

7.数字高程模型的特点：1)精度恒定性2）表达多样性3）更新时实行4）尺度综合性8.DGM:除高程外，地形表面形态还可通过坡度。

坡向、曲率等地貌因子进行描述。

所有地貌银子的数字模型的集合形成数字地面模型DGM9.DTM:各种地物要素的数字模型，连同DEM本身，形成测绘人员心目中新一代地形图，数字定型模型DTM10.DSM：一般的，将DEM/DGM/DTM以及上述信息所形成的数字模型称为数字表面模型11.DEM(--DGM(--DSM层层包含关系DEM是最基本的数据12.数字高程模型的应用范畴：1）地学分析应用2）非地形特征应用3）产业化和社会化服务13.DEM主要用在一下几个领域：1)区域、全区气候变化研究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第二章DEM数据组织与管理14：目前GIS中的空间数据模型从认知角度讲有三类，即基于对象的模型、基于网络的模型、基于场的模型：从表达上讲有矢量数据模型、栅格数据模型和组合数据模型。

DEM 复习整理1、DEM概念(1)狭义概念：DEM是区域地表面海拔高程的数字化表达。

(2)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。

(3)数学意义：DEM是定义在二维空间上的连续函数H=f(x,y)2、数字高程模型的特点精度恒定性表达多样性更新实时性尺度综合性3、规则格网DEM和TIN的对比4、DEM数据模型从认知角度基于对象的模型、基于网络的模型、基于场的模型从表达角度矢量数据模型镶嵌数据模型组合数据模型5、DEM数据结构（1）、规则格网DEM数据结构a、简单矩阵结构b、行程编码结构c、块状编码结构d、四叉树数据结构（2）、不规则三角网DEM数据结构TIN数据结构：面结构、点结构、点面结构、边结构、边面结构、简单结构（3）、格网与不规则三角网结构混合结构6、DEM数据源特征地形图、航空、遥感影像、野外测量、既有DEM数据 可获得性（x，y，z）、DEM应用目的（分辨率、精度）、数据采集效率、数据量大小、技术熟练程度（1）数据源：地形图覆盖面广，可获取性强，是丰富、廉价的建立DEM的主要数据源。

特点：现势性（经济发达地区往往不满足现势性要求）、存储介质、精度：比例尺、等高线密度、成图方式有关（2）数据源：航空、遥感影像a、现势性好：获取速度快、更新速度快、更新面积大（大范围DEM数据的最有价值来源）b、缺点：受外界影响因素较大，对于精度要求高的DEM难以满足要求，高精度影像获取方法费用昂贵c、相对精度和绝对精度低的遥感影像：Landsat—MSS、TM传感器、SPOTd、高分辨率遥感图像：1米分辨率的IKONOS 0.61米QUICKBIRD（3）数据源：地面测量缺点：工作量大，周期长、更新十分困难，费用较高用途：公路铁路勘测设计、房屋建筑、矿山、水利等对工程精度要求较高的工程项目（4）数据源：既有DEM数据覆盖全国范围的1:100万、1:25万、1:5万数字高程模型7、数据采样方法对比（1）、地形图数据采集方法优点：a地形图易获取、作业设备简单、对操作人员技术要求较低，因而地形图是DEM获取最基本的方法。