第002章 数字高程模型的数据结构

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。

数字高程模型(dem)的概念嘿，朋友！您知道啥是数字高程模型（DEM）不？这玩意儿啊，就像是给大地做的一张立体“身份证”！咱先来说说，这数字高程模型就像是大地的“身材档案”。

您想想看，咱们平常看到的地图，大多就是平面的，告诉您哪儿是哪儿。

可这数字高程模型不一样，它能把地面的高低起伏都给记录下来，就像您能清楚地知道一个人的身高、胖瘦、曲线一样，DEM 能让您对大地的起伏了如指掌。

它是怎么做到的呢？其实啊，就好比是无数个小精灵拿着尺子在大地上到处测量，把每一个点的高度都精确地记下来，然后再把这些点连接起来，形成一个超级详细的立体模型。

这模型有啥用呢？用处可大了去啦！比如说，搞城市规划的人，要是没有 DEM，怎么能知道哪里适合盖高楼，哪里得小心会有滑坡风险呢？再比如搞水利工程的，不知道地形的高低，怎么能规划好水的流向，保证大坝的安全呢？您说，要是建筑师在设计的时候，不参考 DEM，那不就像是闭着眼睛走路，一不小心就会摔个大跟头吗？还有那些研究自然灾害的专家们，有了 DEM，就能更好地预测洪水、泥石流的走向，提前做好防范，保护咱们的家园。

这 DEM 就像是大地的“秘密地图”，只有掌握了它，我们才能更好地了解大地的脾气，和它和谐相处。

您说是不是这个理儿？在农业方面，它也是个大功臣呢！农民伯伯可以根据 DEM 来判断哪里的土地更适合种什么庄稼，哪里容易积水，提前做好排水措施，这不就像是给庄稼找了个最舒服的“家”嘛！而且，在交通规划中，DEM 也发挥着重要作用。

修路的时候，得知道哪里要爬坡，哪里要架桥，要是没有它，那路修得歪歪扭扭，咱们坐车不就像坐过山车一样，颠得七荤八素啦？总之，数字高程模型（DEM）就是我们了解大地、利用大地的好帮手，它就像一把神奇的钥匙，打开了大地的秘密之门，让我们能够更加聪明、更加安全地在这片土地上生活和发展。

您说，这么重要的东西，咱们能不好好研究和利用吗？。

数字高程模型的建立与分析数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是一种用数字方式储存地形表面海拔信息的技术，对于地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的应用具有重要意义。

本文将探讨数字高程模型的建立与分析，并介绍其在地理科学、土地利用规划、环境保护等领域的应用。

一、数字高程模型的建立将地球表面的地形信息转化为数字数据，需要借助遥感、测量和数学等技术手段。

其中之一是激光雷达测量技术。

这种技术通过激光器向地面发射脉冲激光，测量激光从发射到反射返回所需时间，从而得到地面特定点的高程数据。

通过这种方式，可以获取大范围、高精度的数字高程模型数据。

此外，卫星遥感数据也可用于数字高程模型的建立。

利用卫星遥感影像，通过对图像中地物的位置和形态进行解译，可以得到地表的海拔高度信息。

结合先进的影像处理算法，可以精确地提取地表特征，并构建数字高程模型。

二、数字高程模型的数据处理与分析获得数字高程模型数据后，需要进行数据处理和分析，以便提取有效的地形信息。

其中最基本的处理包括数据清洗、插值和分类。

数据清洗是指对数字高程模型数据中的噪声和异常值进行去除。

这些噪声和异常值可能是由于测量误差、遮挡物、地物干扰等原因引起的。

通过对数据进行滤波、平滑处理等，可以得到更可靠的地形信息。

插值是指通过有限数量的高程点，推断出整个地形表面的高程变化情况。

常见的插值方法包括反距离加权法、Kriging法等。

通过插值，可以得到地形表面的连续变化，方便后续的分析和应用。

分类是指按照高程值将地形进行分组，以便进行特定目的的研究和分析。

例如，在土地利用规划中，可以将地形根据适宜农业、适宜林业、适宜城市建设等进行分类，为土地合理利用提供依据。

在环境保护中，可以将地形根据降水量分组，以便开展水资源管理和防洪工作。

三、数字高程模型的应用数字高程模型在地理科学、土地利用规划、环境保护等领域具有广泛的应用价值。

测绘技术中的数字高程模型构建与分析方法数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是一种用于描述地表高程信息的数字模型。

它是地理信息系统（GIS）和遥感技术中重要的基础数据类型之一，也是众多空间分析和地形分析的基础。

本文将介绍数字高程模型的构建与分析方法，包括数据获取、处理、建模和利用等方面。

一、数据获取获得高质量的数字高程模型离不开准确的高程数据。

目前主要的数据获取方法包括摄影测量、激光雷达和普惠设备测量等。

1. 摄影测量：通过航空摄影或卫星遥感获取的影像数据可以通过立体视觉方法进行高程信息的提取。

常用的方法有立体匹配法和立体解算法。

立体匹配法通过搜寻图像对中对应点的视差，确定点的三维坐标，进而构建数字高程模型。

立体解算法则是通过寻找最优解使得计算的光线方程满足多个观测方程。

2. 激光雷达：激光雷达是一种主动遥感技术，利用飞行器搭载的激光发射器和接收器进行测量，通过激光脉冲的回波时间来获取地表点的高程信息。

激光雷达具有高精度、高密度和高效率的特点，广泛应用于数字高程模型的构建。

3. 普惠设备测量：普惠设备如GPS、地理信息终端等可以获取个体点的经纬度坐标，结合地球椭球体模型求解高程信息。

但这种方法精度相对较低，适用于小范围、低精度的应用。

二、数据处理获取到的原始高程数据需要进行预处理，包括数据几何校正和噪声去除等。

1. 数据几何校正：获取到的高程数据常常存在几何失配的问题，需要进行精确的几何校正，以保证高程数据的准确性。

此过程通常采用地面控制点进行校正，可以通过GNSS定位和摄影测量等方法来提取地面控制点。

2. 噪声去除：高程数据中常常存在噪声，如孤立点、毛刺等。

为了提高数字高程模型的质量和可用性，需要采用滤波等方法对高程数据进行去噪处理。

滤波方法包括中值滤波、均值滤波和高斯滤波等。

三、建模方法数字高程模型的建模方法主要包括插值方法和地形分析方法。

1. 插值方法：插值方法通过已知高程数据点推算缺失位置的高程数值。