第9章数字高程模型

DEM重点整理第一章概述1. 模型：指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。

2. 数字地面模型含义的扩展：测绘学家心目中的数字地面模型是新一代的地形图，地貌和地物不再用直观的等高线和图例符号在纸上表达，而且通过储存在磁性介质中的大量密集的地面点的空间坐标和地形属性编码，以数字的形式描述。

3. 数字高程模型的概念：数字高程模型简称DEM。

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，是数字地形模型的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。

4. 数字高程模型的含义：DEM是DTM中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达。

5. 数字地面模型的特点：（1）易以多种形式显示地形信息；（2）精度不会损失；（3）容易实现自动化、实时化；（4）具有多比例尺特性。

6. 数字高程模型的应用范畴：见课本10页作为国家地理信息的基础数据土木工程、景观建筑与矿山工程的规划与设计为军事目的‘军事模拟等)而进行的地表三维显示景观设计与城市规划流水线分析、可视性分析关交通路线的规划与大坝的选址不同地表的统计分析与比较生成坡度图、坡向图、剖面图，辅助地貌分析，估计侵蚀和经流等作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被搜盖数据等，以进行显示与分析为遥感、环境规划中的处理提供数据辅助影像解译、遥感分类将I}If}概念扩充到表示与地表相关的各种属性，如人口、交通、旅行时间等与GI5联合进行空间分析虚拟地理环境第二章数字高程模型的采样理论1.采样的理论背景：推而广之，采样定理同样适用于决定相邻剖面之间的采样间隔，从而得以获取由DEM所表示的地形表面的足够信息。

反之，如果地形剖面的采样间隔是Dx，那么波长小于2Dx的地形信息将完全损失。

2.数据采样策略：（1）沿等高线采样（2）规则格网采样（3）剖面法（4）渐进采样（5）选择性采样（6）混合采样3. 数字高程模型源数据的三大属性：数据的分布、数据密度、数据精度。

绪论单元测试1【多选题】(10分)测绘学的主要分支包括：A.摄影测量学B.海洋测绘学C.大地测量学D.工程测量学E.地图学2【判断题】(10分)地形测量学是一种研究如何将地球表面局部地区的地物、地貌测绘成地形图（包括平面图）的理论、技术和方法。

A.错B.对【判断题】(10分)图解法测图，一般包括控制测量和碎部测量两大类。

A.对B.错4【判断题】(10分)数字测图技术已经取代了传统的图解法测图成为了主要的成图方法。

A.错B.对5【判断题】(10分)地形测量学是测绘工程专业中重要的课程之一，在专业课程设置里占据着重要的地位，在测绘工程专业教学中起着基础作用，同时也为测绘工程专业的深入学习和研究起到了奠基的作用。

A.错B.6【判断题】(10分)电子全站仪、GPSRTK技术等先进测量仪器和技术的广泛应用，促进了地形测量向自动化和数字化方向发展，数字化测图技术应运而生。

A.错B.对7【判断题】(10分)广义的数字测图包括：利用全站仪或其它测量仪器进行野外数字化测图；利用数字化仪对纸质地形图的数字化；以及利用航摄、遥感像片进行数字化测图等方法。

A.错B.对8【判断题】(10分)三维激光扫描技术的发展，突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。

A.对B.错9【判断题】(10分)倾斜摄影测量广泛使用在三维建模和多样的工程测量中。

A.对B.错10【判断题】(10分)传统测图方法已经不适合现代测绘，需要舍弃。

A.错B.对第一章测试1【单选题】(10分)重力的方向是指沿着_________的方向。

A.铅垂线方向B.法线2【单选题】(10分)把一个假想的、与静止的平均海水面重合并向陆地延伸的且包括整个地球的特定重力等位面称为：A.基准面B.参考椭球面C.似大地水准面D.大地水准面3【单选题】(10分)测量平面直角坐标系的横轴为_________,纵轴为_________。

解析几何中平面直角坐标系的横轴为_________，纵轴为_________。

地理信息系统知识点第一章1.地理信息系统：在计算机软、硬件系统支持下，对空间数据 (整个或局部地球表层的有关地理分布数据)进展采集、编辑、存储、分析和输出的计算机信息系统。

P42.地球：地球是一个近似球体，其自然外表是一个极其复杂的不规那么曲面。

3.数据和信息之间的关系：数据〔Data〕：定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，未经加工；信息〔Information〕：用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的容、数量或特征，从而向人们提供新的事实和知识；具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。

4.信息的特征：具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。

5. GIS的组成：计算机硬件系统、软件系统、网络、空间数据和管理与应用人员。

P126.地理信息系统的开展历史：〔1GIS的开拓期〔50-60年代〕• 60年代是GIS开拓起步阶段•主要关注：空间数据的地学处理；•计算机硬件系统的功能很弱，存储能力很小、磁带存取速度很慢，制约GIS开展，图形功能和地学分析功能都非常有限，相应的算法也比拟粗糙；•软件研制：针对具体的GIS应用；到60年代末期，针对GIS一些具体功能的软件技术有了较大开展。

2GIS稳固开展期〔70年代〕•主要关注：空间地理信息的管理；•计算机硬件和软件技术迅速开展：数据处理速度加快，存容量增大，输入、输出设备比拟齐全，而且还推出了大容量直接存储设备--磁盘，为地理数据的录入、存储、检索、输出等提供了强有力的支撑；•总体特点：利用新的计算机技术，但数据分析能力很弱；GIS技术方面未有新的突破；系统的应用与开发多限于某个机构；专家个人的影响削弱，而政府影响增强；人机图形交互技术的开展成为这一时期软件的最重要进展。

•加拿大测量学家R.F.Tomlinson：1963年，首先提出了GIS术语，并建立了世界上第一个实用的GIS--加拿大GIS〔CGIS〕，用于自然资源的管理和规划。

一、单项选择题第一章C CD A A D A C A D D C A C B A C B D B C A A B D B A C C D C B Chapter 1a c e a db b ac c a b第二章B D A A A A B D B D B ACD A A B B B B C DChapter 2a ab b d b a bc b b b b c第三章C B B B BD C D D A D A A D A BChapter 3a d a d a c d db a a a a a b a a b第四章A B C B D C A B C D A A A B C C C A A B D D A A C D A D Chapter 4c a a a a c c a c d第五章A D C D A D C C CB D A A DC BD A D C CChapter 5d c a a a b b a c d d b a第六章D B D C C D D A A C A C C A B C B D C B A B A C D CChapter 6c b b a ad a d a a a c b第七章A D A D BChapter 7b b a b a a d a a ac b c ad c c a第八章AChapter 8b c a b b b d b b d c d a b c第九章B DChapter 9c b b cd a a b d c c c a b第十章C A B A A A C A C A A A A CD A D BChapter 10d a b c c a c b a b a b b第十一章A A CChapter 11b d dc b bd a c ae a c d b a c第十二章A DB B AC A BD A B D B D B DChapter 12e a a c a b d d a d b a b c a a c b第十三章A A DChapter 13d d a d d c a b第十四章A A CB A DC B AChapter 14b a a b dc b b c a bChapter 15d a b a c b b aChapter 16c d a a b a b e b a a a二、多项选择题1、ABC2、ABCD3、ABC4、ABCD5、ABC6、ABCD7、ABCD8、ABCD9、ABC 10、ABCD 11、ABCD 12、AB 13、ABCD14、ABC 15、ABCDE 16、ACD 17、ABC 18、ABD 19、ABCD20、BCD 21、AB 22、ABCD 23、ABCD 24、BCD 25、ABD 26、BCD27、ABC 28、ABD三、判断题√×√×××√√×√×√√×√√×√√××√√××√××√×××√√×××√××√××√×√×√××××四、填空题1. 与其他类型信息相比，地理信息具有地域性、多维结构、时序特征三个主要的特性。

+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。

第一章概论一、GIS概念：是在计算机软、硬件系统支持下，以采集、存储、管理、检索、分析、和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题等为主要任务的计算机系统。

四、GIS的基本功能：1、数据采集与输入2、数据编辑和更新3、数据存储和管理4空间查询与分析5空间决策支持6、数据显示和输出五、GIS组成：计算机硬件系统、软件系统、地理空间数据、应用分析模型和系统开发管理与使用一信息：是现实世界在人们头脑中的反映，人们用数字、文字、符号。

语言、图形、影像、声音等把它记录下来，进行交流、传递或处理二数据：是指对某一目标定性，定量描述的原始资料六、GIS与计算机地图制图（CAC）的区别与联系：计算机地图制图主要考虑可视材料的显示和处理，考虑地形、地物和各种专题要素在图上的表示，并且以数字形式对他们进行存储、管理，最后通过绘图仪输出地图。

计算机地图制图系统强调图形表示，通常只有图形数据。

ＧＩＳ注重实体的空间分布，又强调他们的显示方法和显示质量，不仅有图形数据库，还有非图形数据库七、GIS与计算机辅助设计（CAD）的区别与联系：GIS与CAD系统的共同特点是二者都有空间坐标，能都把目标和参考系统联系起来，都能描述图形数据的拓扑关系，也都能处理非图形属性数据。

它们的主要区别是，CAD处理的多为规则几何图形及其组合，而GIS处理的多为自然目标，GIS的属性库内容结构复杂，功能强大第二章空间数据结构一空间数据结构：就是指空间数据的编排方式和组织关系。

二一个高效的数据结构具备的要求：1 组织的数据能够表示要素之间的层次关系，便于不同数据联接和覆盖2 正确反映地理实体的空间排列方式和各实体间相互关系3 便于存取和检索4 节省存储空间，减少数据冗余5 存取速度快，在运算速度较慢的微机上要达到快速响应6 具有足够的灵活性，数据组织应具有插入新的数据、删除或修改部分数据的基本功能。

三GIS基本空间实体：点、线、面和体四种类型一现实世界认知过程: (图P 27)二栅格数据的坐标位置表示法：栅格数据结构其坐标位置可以用行号和列号确定，栅格数据的代码表示法：网格中每个元素的代码代表了实体的属性或属性的编码，四栅格数据：将工作区域的平面表象按一定分解力做行和列的规则划分，使形成许多格网，每个格网单元称为象素，栅格数据实际上就是像元阵列。

数字⾼程模型期末整理复习资料数字⾼程模型期末复习资料第⼀章1.⾼程⽤来描述地形表⾯的起伏形态，传统的⾼程模型是等⾼线，其数学意义是定义在⼆维地理空间上的连续曲⾯函数，当此⾼程模型⽤计算机来表达时，称为数字⾼程模型。

2.数字⾼程模型的定义为：数字⾼程模型是对⼆维地理空间上具有连续变化特征地理现象通过有限的地形⾼程数据实现对地形曲⾯的数字化模拟－－模型化表达和过程模拟，Digital Elevation Model，简称DEM。

3.数字地⾯模型是利⽤⼀个任意坐标场中⼤量选择的已知X、Y、Z的坐标点对连续地⾯的⼀个简单的统计表⽰。

4.DEM和DTM的关系：DEM是DTM的⼦集，是DTM最基本的部分；20世纪60年代出现了地理信息系统的概念，其含义包括了DTM，在概念上取代了DTM。

DTM提出后，其实际发展和应⽤中的内涵还主要局限于DEM，故⼆者的名称混淆使⽤，主要表⽰的都是DEM的概念。

5.数字地形表达的⽅式可以分为两⼤类：数学描述和地形描述(1)数字描述：全局：傅⽴叶级数；多项式函数局部：规则的分块函数；不规则的分块函数（2）图形描述：点：不规则分布；规则分布；特征点线：等⾼线；特征线；剖⾯图⾯：影像；透视图；其他6.模型是指⽤来表现其他事物的⼀个对象或概念，是按⽐例缩减并转换到我们能够理解的形式的事物本体。

7.模型可以分为三种不同层次：概念模型，物质模型，数学模型。

8.概念模型是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。

9.物质模型通常是⼀个模拟的模型，如橡胶，塑料或泥⼟制成的地形模型。

10.数字模型⼀般是基于数字系统的定量模型。

包括函数模型和随机模型。

11.数字模型的优点：1他是理解现实世界和发现⾃然规律的⼯具。

2提供了考虑所有可能性，评价选择性和排除不可能性的机会。

3帮助在其他领域推⼴后应⽤解决问题的结果。

4帮助明确思路，集中精⼒关注问题重要的⽅⾯。

5使得问题的主要成分能够被更好的观察，同时确保交流，减少模糊，并改进关于问题⼀致性看法的机会。

第一部分基础理论题第1章概论1.What’s your comprehension of the concepts of GIS?2.What are the difference and the relation between the basic function and the applied function of GIS?3.With the development of the modern information technique, what kind of changes has brought to the survey ing and mapping technique and geographic analysis technique?4.What are the difference and the relation between instrumental GIS and appl ied GIS?5、试将GIS的输入设备按照不同的分类方法进行分类，并说明其特点。

6、现代空间定位技术有哪些主要方法？对GIS技术的发展产生什么影响？7、网络技术的出现与发展对GIS技术产生哪些主要的变化8、说明GIS在几个不同发展阶段的标志性技术是什么，它们的出现如何促进GIS的发展？第2章地理空间数学基础1.What are the relations between the earth surface, the geoid, and the Earth spherop?2.How many coordinate systems are there to describe the geographic spatial data? What are the relations between them?3.What are the advantage and the disadvantage of describing a point on the ground by using geodetic coordinate and geocentric coordinate?4.What are the main characteristics and the applicability of the UTM Projection and the Lambert Projection?5. How to transform the elevation of the different datum?6、高斯投影的变形特征是什么？为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？7、在数字地图中，地图比例尺在含义与表现形式上有哪些变化？8、除地形分幅外，谈谈还有何种地理空间框架？他们如何进行编码？9、GPS数据如何与地图数字化数据进行集成？10、选择投影需要考虑哪些因素？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？第3章空间数据模型1.What are the main characters of the spatial objects?2.What’s the meaning of spatial relationship? What’s the advantage of spatial relationship in describing the spatialobjects?3、空间数据的概念模型有哪些组成部分？试分析他们之间的关系？4、试分析GIS的几种主要的数据模型各自的优缺点。

专业课复习资料（最新版）封面地理信息系统基础理论题第1章概论1、你是如何理解地理信息系统的概念的？2、地理信息系统的基本功能与应用功能的区别和联系是什么?3、现代信息技术的出现给测绘技术与地理分析技术带来哪些主要的变化？4、工具型GIS与应用型GIS的区别与联系是什么？5、试将GIS的输入设备按照不同的分类方法进行分类，并说明其特点。

6、现代空间定位技术有哪些主要方法？对GIS技术的发展产生什么影响？7、网络技术的出现与发展对GIS技术产生哪些主要的变化8、说明GIS在几个不同发展阶段的标志性技术是什么，它们的出现如何促进GIS的发展？第2章地理空间数学基础1、地球表面、大地水准面及地球椭球体面之间的关系是什么？2、地理空间数据的描述有哪些坐标系？相互的关系是什么？3、采用大地坐标与地心坐标表述地面上一点的位置各有什么优缺点？4、高斯投影的变形特征是什么？为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？5、UTM与兰伯特投影的主要特点与适用性是什么？6、在数字地图中，地图比例尺在含义与表现形式上有哪些变化？7、如何进行不同基准下的高程的转换？8、除地形分幅外，谈谈还有何种地理空间框架？他们如何进行编码？9、GPS数据如何与地图数字化数据进行集成？10、选择投影需要考虑哪些因素？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？第3章空间数据模型空间实体一般具有哪些主要的特征？1、何为空间关系？空间关系在描述空间实体特征中的意义何在？2、空间数据的概念模型有哪些组成部分？试分析他们之间的关系？3、试分析GIS的几种主要的数据模型各自的优缺点。

4、空间数据类型有哪些？简述其特征。

第4章空间数据结构1、总结矢量数据和栅格数据在结构表达方面的特色。

2、简述栅格数据压缩编码的几种方式和各自优缺点。

3、简述矢量数据编码的几种方式和各自优缺点。

4、栅格与矢量数据结构相比较各有什么特征？5、矢量和栅格数据的结构都有通用标准吗？请说明。

数字高程模型教程第三版教案数字高程模型教程第三版课程教案教学目标1. 让学生掌握数字高程模型的基本概念。

2. 使学生理解数字高程模型在地理信息系统中的应用。

3. 培养学生的实际操作能力，能够运用软件进行数据处理和分析。

4. 培养学生的团队协作能力，通过小组讨论增强沟通能力。

教学内容1. 数字高程模型的定义与原理。

2. 数字高程模型的采集与生成方法。

3. 数字高程模型在GIS中的应用案例分析。

4. 数字高程模型的软件操作与实践。

教学难点与重点重点：数字高程模型的原理、采集方法及在GIS中的应用。

难点：如何利用软件进行数字高程模型的数据处理与分析。

教具和多媒体资源1. 投影仪用于展示PPT。

2. 计算机与相关软件供学生实际操作。

3. 教学视频资料辅助教学。

教学方法1. 激活学生的前知：回顾地理信息系统的基础知识，为数字高程模型的学习做铺垫。

2. 教学策略：采用讲解、示范、小组讨论和案例分析的方式进行。

3. 学生活动：组织学生进行软件操作实践、小组讨论和案例分析。

教学过程1. 导入：通过提问导入，询问学生对地理信息系统和数字高程模型的了解情况。

2. 讲授新课：系统讲解数字高程模型的定义、原理、采集方法及在GIS中的应用，结合PPT进行讲解。

3. 巩固练习：学生实际操作软件，进行数据处理与分析的练习。

4. 归纳小结：总结本节课的重点内容，并进行答疑解惑。

评价与反馈1. 设计评价策略：通过小组报告、观察和口头反馈评价学生的学习情况。

2. 为学生提供反馈：针对学生的实践操作和小组讨论给予指导和建议，帮助学生了解自己的学习状况，调整学习策略。

作业布置1. 搜集并阅读相关数字高程模型的资料，写一篇简短的总结。

2. 尝试运用所学知识解决一个实际问题，并提交报告。

3. 与同学合作完成一个数字高程模型的模拟项目，并提交成果。

第9章 DEM 与数字地形分析数字地面模型于1958年提出，特别是基于DEM 的GIS 空间分析方法的出现，使传统的地形分析方法产生了革命性的变化，数字地形分析方法逐步形成和完善。

目前，基于DEM 的数字地形分析已经成为GIS 空间分析中最具特色的部分，在测绘、遥感及资源调查、环境保护、城市规划、灾害防治及地学研究各方面发挥越来越重要的作用。

本章首先介绍了数字高程模型的基本概念和建立步骤，然后从基本坡面因子、特征地形因子、水文因子和可视域等方面简述数字地形分析的主要内容和研究方法。

9.1 基本概念9.1.1数字高程模型数字高程模型（Digital Elevation Model ，简称DEM ）是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表示），它是对二维地理空间上具有连续变化特征地理现象的模型化表达和过程模拟。

由于高程数据常常采用绝对高程（即从大地水准面起算的高度），DEM 也常常称为DTM （Digital Terrain Model ）。

“Terrain”一词的含义比较广泛，不同专业背景对“Terrain”的理解也不一样，因此DTM 趋向于表达比DEM 更为广泛的内容。

从研究对象与应用范畴角度出发，DEM 可以归纳为狭义和广义两种定义。

从狭义角度定义，DEM 是区域表面海拔高程的数字化表达。

这种定义将描述的范畴集中地限制在“地表”、“海拔高程”及“数字化表达”内，观念较为明确。

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。

这是随着DEM 的应用不断向海底、地下岩层以及某些不可见的地理现象（如空中的等气压面等）延伸，而提出的更广义的概念。

该定义将描述对象不再限定在“地表面”，因而具有更大的包容性，有海底DEM 、下伏岩层DEM 、大气等压面DEM 等。

数学意义上的数字高程模型是定义在二维空间上的连续函数),(y x f H =。

由于连续函数的无限性，DEM 通常是将有限的采样点用某种规则连接成一系列的曲面或平面片来逼近原始曲面，因此DEM 的数学定义为区域D 的采样点或内插点Pj 按某种规则ζ连接成的面片M 的集合：},,1,,1,),,()({m i n j D H y x P P M DEM j j j j j i ==∈==ζ （9.1）DEM 按照其结构，可分为规则格网DEM 、TIN 、基于点的DEM 和基于等高线的DEM 等。