数字高程模型_DEM_的构建及其应用

如何处理地形图中的等高线数据地形图是描绘地球表面地形特征的图形表现方式之一。

而等高线数据则是地形图中的重要组成部分。

等高线是指连接相同高度点的曲线，它们反映了地形在垂直方向上的变化。

处理地形图中的等高线数据是地图学、地理学和地质学领域的重要课题，具有广泛的应用价值。

本文将介绍一些常见的处理等高线数据的方法和技巧。

1. 传统的等高线数据处理方法传统的等高线数据处理方法主要包括手工绘制、数字化绘制和计算机处理等。

手工绘制需要高度技术要求和丰富的地理知识，而且效率低下。

数字化绘制则使用专业绘图仪器将地形图上的等高线进行逐一测量和记录，然后输入计算机进行数据处理。

这种方法虽然比手工绘制更快速，但依然存在一定的局限性。

计算机处理方法则广泛运用于当前的地图制作和地理信息系统中，可以对大规模的等高线数据进行自动处理和分析。

2. 数字高程模型（DEM）的应用数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是通过一定的数学算法将地形图上的等高线数据转化为数字化的高程数据。

DEM可以提供更精确、更全面的地形信息，用于分析地势起伏、坡度和坡向等地形特征。

DEM数据可以通过航空摄影、卫星遥感或LIDAR技术获取，具有较高的精度和空间分辨率。

3. 等高线数据的分析与应用处理等高线数据的目的是为了更好地理解和利用地形信息。

在地图学领域，等高线数据可以用于绘制等高线图，帮助人们直观地了解地形起伏和地貌特征。

在地理学和地质学领域，等高线数据可以用于分析和研究地形演化、地质构造和地下水资源等方面的问题。

此外，等高线数据还可以应用于灾害预防和土地利用规划等工作中，提供决策支持和风险评估。

4. 等高线数据的平滑处理由于地形的复杂性和测量误差的存在，等高线数据经常存在噪声和不连续的问题。

针对这些问题，可以采用平滑处理方法对等高线数据进行修正和优化。

常见的平滑处理方法有滑动平均、高斯平滑和曲线拟合等。

平滑处理可以提高数据的可视化效果和分析准确性，但需要注意不能过度平滑，以免丢失地形信息。

数字高程模型（ＤＥＭ）　在黄土高原研究中的应用与展望＊ 李发源　中国科学院成都山地灾害与环境研究所 成都 ６１００４１　南京师范大学地理科学学院 南京 ２１００９７　摘要：作为地理信息系统（ＧＩＳ）空间数据库中最重要的组成部分之一，ＤＥＭ已在地学空间三维模型构建与地学空间分析中得到广泛的应用。

但是，　ＤＥＭ不仅仅是单纯的地形数据库，更应作为一种地学分析的新方法。

ＤＥＭ分析方法的引入，给黄土高原研究带来了新的理念和思路。

如基于ＤＥＭ的黄土高原流域特征地貌的提取及分析、土壤侵蚀模型的校正等都取得了很好的效果，同时，产生了一些新的概念，如黄土高原地面坡谱等。

初步研究表明，坡谱是利用微观地形指标来反映宏观地形特征的有效方法，对它的研究旨在探索黄土高原地貌研究的新方法，也是为解决地理学界长期争论不休的基本自然地理单元的尺度问题的一次尝试。

　关键词：数字高程模型 黄土高原 应用 地面坡谱　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｏｆ　ＧＩＳ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａｂａｓｅ，　ＤＥＭ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｗｉｌｄｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｅｏ－ｓｐａｔｉａｌ　ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ｇｅｏ－ｓｐａｔｉａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ．　Ｎｏｗ　ｉｔ　ｉｓ　ｒｅｇａｒｄｅｄ　ｔｈａｔ　ＤＥＭ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ａ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａｂａｓｅ，　ｂｕｔ　ａ　ｎｅｗ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｇｅｏ－ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ．　ＤＥＭ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔａｋｅｓ　ｎｅｗ　ｉｄｅａｓ　ａｎｄ　ｔｈｉｎｋｉｎｇ　ｏｆ　Ｌｏｅｓｓ　Ｐｌａｔｅａｕ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．　Ｆｏｒ　ｅｘａｍｐｌｅ，　ｉｔ　ｉｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｔｈａｔ　ＤＥＭ　ｂａｓｅｄ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｗａｔｅｒｓｈｅｄ　ｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｌｏｅｓｓ　Ｐｌａｔｅａｕ，　ａｎｄ　ｒｅｖｉｓｉｎｇ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｅｒｏｓｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ，　ｗｈｉｌｓｔ，　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｓｌｏｐｅ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　Ｐｒｉｍａｒｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｓｌｏｐｅ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｉｓ　ａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｗａｙ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｃｏｓｍｉｃ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｉｎｄｅｘ　ｔｏ　ｒｅｆｌｅｃｔ　ｇｒａｎｔ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ．　Ｉｔ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｓ　ａ　ｎｅｗ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｉｎ　ｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ａｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｏ　ｒｅｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｓｃａｌｅ　ｏｆ　ｂａｓｉｃ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｇｅｏｇｒａｐｈｙ　ｕｎｉｔ　ｔｈａｔ　ｂｅｅｎ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｆｏｒ　ａ　ｌｏｎｇ　ｔｉｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ＤＥＭ；ＤＥＭ Ｌｏｅｓｓ　Ｐｌａｔｅａｕ ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｓｌｏｐｅ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　１．　前言　数字高程模型（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅｌｓ，ＤＥＭ）是地球自然表面的数字表示，是地理信息系统地理数据库中最为重要的空间信息资料和赖以进行地形分析的核心数据系统。

DEM的生成与应用原理1. DEM的概述DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型）是由地面数字图像计算出的地理高程数据。

它通过数学模型和计算机算法将地面表面上的高程信息以数字化的形式表示出来。

DEM非常重要，它可以应用在地形分析、流域模拟、地质勘探等领域。

2. DEM的生成方法以下是一些常见的DEM生成方法：2.1 光学遥感技术光学遥感技术利用卫星或航空器上的传感器获取地面的图像数据，然后通过数字影像处理算法提取出地表的高程信息。

2.2 激光雷达遥感技术激光雷达遥感技术是一种利用激光束测量地面高程的技术。

激光雷达器发射激光束，然后接收反射回来的激光束，通过计算激光束的飞行时间来推算地面的高程。

2.3 雷达遥感技术雷达遥感技术通过发射微波信号，接收回波，并通过信号处理来得到地面的高程信息。

2.4 GPS测量技术GPS测量技术利用全球定位系统（GPS）接收卫星信号并计算接收机位置，通过多个接收机之间的位置差异来推算地面高程。

3. DEM的应用DEM在地理信息系统（GIS）和地形分析中有广泛的应用。

以下是DEM的一些主要应用：3.1 地形分析DEM可以用来进行地形分析，包括地形剖面、坡度分析、坡向分析等。

这些分析可以帮助我们了解地面的地形特征，例如山脉、河流、凹陷区等。

3.2 流域模拟DEM可以用于模拟流域的水文过程，例如降雨径流模拟、洪水模拟等。

通过将DEM与气象数据和水文模型结合，可以分析流域的水文特征，预测洪水的产生和演变。

3.3 地质勘探DEM可以用于地质勘探，帮助判断地形特征与地质结构的关系。

通过分析DEM数据，可以找到可能的矿产资源区域、断层区域等。

3.4 地图制作DEM在地图制作中也起到了重要的作用。

由于DEM提供了地面高程信息，可以用来生成等高线图、三维地形模型等。

3.5 地貌研究DEM可以帮助地貌学家研究各种地貌现象，例如：山地地貌、河流地貌、冰川地貌等。

dem应用案例DEM（数字高程模型）是一种基于数字技术生成的地形模型，它利用地理空间数据进行三维可视化，可以提供三维网格数据、数字图像以及地形功能分析。

DEM应用案例多种多样，以下就几个比较典型的案例进行介绍。

一、DEM在土地利用规划中的应用中国自然资源部、国土资源部共同发布的土地利用现状分类标准中，要求使用降尺度方法将Landsat TM遥感影像数据制作成1:10万或更小比例尺的土地利用现状数据和土地覆盖数据，而DEM便是实现此任务的重要工具之一。

DEM可用于生成坡度、坡向、高程、流域等空间分析用的参数，而这些数据的加入有助于土地利用规划的有效实现。

DEM在土地利用规划中的应用，能够实现可视化的、多维度的数据展示，使规划人员在规划过程中更好的把握地形、水力等信息，拓展规划的视野。

二、DEM在城市规划中的应用DEM可以较为清晰的反映城市地面地形的真实情况。

地形地貌是影响城市规划的重要要素之一，采用DEM计算高程、坡度、水路网络、土地利用等数据，可对城市规划、道路规划、变电站选址等工作提供科学的数据支撑。

DEM在城市规划中的应用，亦可辅助城市市政工程的调查及设计。

比如，在提升城市道路的排水能力时，创建DEM的高程数据、坡度数据，可为相关工程提供高效准确的参考。

三、DEM在农业生态方面的应用DEM可结合其他生态地理信息系统，利用空间分析技术，分析土地的适宜程度，提高耕地的利用效率。

农业生态信息系统的生成过程中，可通过DEM生成数字高程模型，根据高程地形、坡度、坡向、景观指数及生态因素、气象因素等，模拟群落/植被生态系统等生态过程，为农业生态平衡提供有力支持。

因此，DEM在农业生态方面的应用不仅可以确保水土保持、防止水土流失，减轻农作物的生育过程；同时可以在节约资源的基础上使整个饲养产业生态化和科学化。

总之，DEM具有广泛的应用领域，它能够帮助相关领域的研究人员有效地探索数据之间的关系，并进行更准确的预测。

如何进行数字高程模型的制作和应用导言：数字高程模型（DEM）是一种用数字方式来描述地球表面地形变化的方法。

它在地理信息系统（GIS）和地形分析等领域被广泛应用。

本文将讨论数字高程模型的制作方法，并探讨其在土地规划、水文模拟和地质研究等方面的应用。

一、数据收集和处理数字高程模型的制作首先需要数据的收集。

常用的数据源包括航空摄影、卫星影像和地面测量。

航空摄影和卫星影像可以通过影像解译技术获得地形信息，而地面测量则需要使用全球定位系统（GPS）等设备。

这些数据必须进行预处理，包括去除噪声、纠正畸变和分辨率调整等。

此外，还需要考虑不同数据源之间的配准和定位。

二、网格化与插值算法在获得地形数据之后，需要将其转化为数字高程模型。

网格化是一种常用的方法，将地形数据划分为规则的栅格单元。

在网格化的过程中，选择合适的单元大小和分辨率非常重要。

过小的单元将导致模型过于复杂，而过大的单元则会丢失细节。

插值算法是生成数字高程模型的关键步骤之一。

插值算法可以将有限的地形数据点扩展到整个区域，并估计未知点的高程值。

最常用的插值算法包括克里金插值、反距离加权插值和三次样条插值。

选择合适的插值算法需要考虑数据的分布和特性。

三、DEM的应用1. 土地规划数字高程模型在土地规划中起到至关重要的作用。

它可以帮助规划者了解地形特征，包括坡度、坡向和水流方向等。

基于DEM的土地规划可以合理布局建筑物、道路和排水系统，提高土地的利用效率和环境可持续性。

2. 水文模拟数字高程模型在水文模拟中广泛应用。

它可以模拟水流的路径和速度，预测洪水的发生概率和影响范围，提供洪水风险评估和防灾决策支持。

此外，数字高程模型还可以用于分析流域的土壤侵蚀风险、河道的侵蚀和沉积等水文问题。

3. 地质研究数字高程模型对地质研究的意义不容忽视。

它可以帮助地质学家了解地表和地下的地貌特征，预测地震破坏的程度和地质灾害的风险。

数字高程模型还可以用于找寻矿产资源、勘探石油和天然气等地质资源。

WorldWind系列十三：地形数据（DEM）加载和应用（入门篇）来源：博客园作者：无痕客学习WW中DEM的加载和应用对于基于WW搞三维GIS插件开发很重要。

我一直也想关注和搜集相关学习资料，之前没有开始研究它，主要是自己没能在WW看到高程应用功能，感觉没法切入。

我昨天下午和今天上午的时间就花在找研究切入点啦！实质上就是找如何在WW 查看高程的功能。

（现在回想一下，感觉浪费时间了，还是因为我对WW的功能没能完全知道）我在开始学习DEM加载和应用前，我主要参看了CSDN上的博文——《庆贺，绘制出World Wind的LOD地形网格》（/paul_xj/archive/2007/08/29/1763585.aspx），相信研究WW 的人都应该看过这篇和他的三篇学习总结。

我也看过研究过好多遍，结合自己的学习，每遍拜读都有些收获。

他的文章关注度很高，绝对是WW初学者的起航灯塔。

但是，我对上面提到的《绘制出World Wind的LOD地形网格》几乎要全文否定。

我不希望网友以该文为标准来学习WW 的地形网格（即DEM加载应用），因为我原本也是很相信他说的，按他说的去做的，事实不是那样的，相信他也是刚入门时写下的，很多DirectX的东西理解也不是很深刻的。

所谓的绘制出LOD地形网格有问题！怎么能将DirectX三维渲染与GIS中DEM混为一团？！地形图包括地物和地貌。

而地貌主要体现在等高线上，在三维中体现为DEM应用（数字高程模型）！上面博客中讲到的构建地形网格只是将DirectX的面渲染改为线渲染，这还是平面级别的，根本没有体现高程，怎么就是地形网格啦？！从DirectX三维技术角度讲，也是有问题的：DX中面渲染和线渲染存储点的方式是不同的，因为WW中使用LOD模型各层要渲染的面很多且相邻，所以简单更改渲染方式没能看出影响。

但如果你绘制单个面然后更改为线性渲染，就会看出问题啦!这还是平面级别上面，面渲染改为线渲染会出现问题，如果是三维物体（立方体）如果简单改为线渲染，问题更明显！（你学过DirectX后，试一下就知道啦！）至于博客中说到的：“按下…Ctrl+W‟出来的网格，是什么空中网格”，只是简单地操作，放大后看到后面是“天空”，就认为是什么空中网格，这真是典型的形而上学啦！真正学习过三维开发的人都会知道:为了提高效率，三维渲染只是渲染可视的前一面，不被看到的面统统隐去（不渲染）。

高保真数字高程模型构全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：高保真数字高程模型是一种用于精确测量地表形状及地形起伏的技术。

它通过采集包括高程、坡度等数据，来呈现出地理地貌的真实状态。

在各种领域的应用中，高保真数字高程模型能为科研、规划设计、自然灾害监测等提供可靠的数据支持。

本文将介绍高保真数字高程模型构建的方法及其在不同领域中的应用。

一、高保真数字高程模型的构建方法1. 数据获取构建高保真数字高程模型的第一步是采集地形数据。

地形数据可以通过激光雷达、卫星遥感、GPS测量等手段获取。

激光雷达技术是目前应用最广泛、精度最高的一种方法，它通过激光束在地面上反射后的时间差来计算出地表高程信息。

通过多次激光扫描，可以获取地表各个点的高程数据，从而构建出数字高程模型。

2. 数据处理在获得地形数据后，需要对数据进行处理，包括数据清洗、滤波、插值等操作。

数据清洗是为了消除不准确或错误的数据点，确保模型的准确性；滤波则可以去除数据噪声，提高模型的平滑度；插值则可以根据已知点的高程信息，推算出未知点的高程值，以实现高程数据的连续性。

3. 建模在数据处理完成后，就可以开始构建高保真数字高程模型。

建模的过程中，需要选择适当的模型算法，如插值算法、多项式拟合算法等，根据实际需求调整参数，生成地表的数字高程模型。

建模过程中要考虑地形变化的规律性，确保模型的准确性和可靠性。

二、高保真数字高程模型的应用1. 地貌研究在地貌研究领域，高保真数字高程模型可以用于分析地表形貌、地形起伏，探究地貌演化的过程。

通过数字高程模型，可以量化分析地面的高程变化，提取地形特征，研究地貌的形成机制和演变规律。

2. 地质勘查在地质勘查中，高保真数字高程模型可以用于地下资源的勘探与评价。

通过数字高程模型，可以快速准确地勘查地表地下的地形特征，帮助勘查人员确定矿藏分布、地下水资源等地质信息，实现精准勘查。

3. 土地规划在城市规划和土地利用规划中，高保真数字高程模型可以用于评估土地的适宜性和利用潜力。