DEM数据质量分析与控制

DEM制作及流程数字高程模型（DEM）是一种用于描述地形形态的数值表达方法。

它是地理信息系统（GIS）和遥感技术中的关键组成部分，广泛应用于土地利用规划、地貌分析、水资源管理、环境评估等领域。

本文将详细介绍DEM制作的流程和步骤。

1.数据采集在DEM制作的第一步，需要收集各种有关地形形态的数据，包括高程测量数据、卫星遥感影像和地形图等。

高程测量数据可以通过全球定位系统（GPS）或传统的测量方法获得。

而卫星遥感影像和地形图可以通过地理信息系统或其他相关软件测绘和处理。

2.数据处理数据采集完毕后，需要对数据进行处理。

首先，对高程测量数据进行数据质量控制，主要是检查是否有异常值和误差，对问题点进行修正和剔除。

然后，将卫星遥感影像和地形图与高程测量数据进行配准，以保证数据的一致性和精度。

3.数据插值在DEM制作的过程中，常常需要进行数据插值处理。

通过插值方法，将已知的有限高程点插值为一个全面且完整的高程表面。

常用的插值方法有反距离加权法（IDW），三角网法（TIN）和克里金法等。

插值得到的DEM可以平滑地反映地面形态，并为后续分析提供准确的数据基础。

4.数据量化在数据插值完成后，需要对DEM进行量化处理。

量化主要是将连续的高程数据离散化为离散的高程等级，以便进行其他地形分析和展示。

量化的方法有三类：分层（Layering），间隔（Interval）和分段（Band）法。

选择合适的量化方法可以根据实际需求和研究目的进行。

5.剖面分析剖面分析是DEM制作的重要环节之一、通过选择地面上的两点，绘制剖面线，计算这两点之间的高程变化，并以剖面图的形式展示出来。

剖面分析可以直观地反映地面的形态和起伏情况，为地形分析和规划提供重要的参考数据。

6.地形分析地形分析是DEM制作的核心内容之一、通过DEM，可以进行地形参数提取、地形单位划分、地形等级评价等分析工作。

地形参数包括高程均值、高程标准差、地势指数等，可以用来描述和比较不同地形单元之间的差异。

数字⾼程模型（DEM）考试题⽬答案1、什么是数字⾼程模型，它有什么特点？答：⼴义：地形表⾯形态的数字化表达狭义：有限的离散⾼程采样数据对地表形态的数字化模拟特点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、简述数字⾼程模型的主要研究内容。

答：1)地形数据采集；2)数据组织与地表建模，主要分为不规则格⽹DEM(TIN)和规则格⽹DEM (GRID)；3)精度分析与质量控制；4)可视化表达；5)应⽤与分析3、试分析数字⾼程模型数据源及其特点1)地⾯本⾝通过⽓压测⾼法、航空和测⾼仪等可获得精度要求不⾼的⾼程数据，以⽤于⼤范围⾼程要求不⾼的科学研究2)既有模拟/数字地形图a地形图现势性：纸质地形图制作⼯艺复杂、更新周期长，⼀般不能反映局部地形地貌的变化情况。

b地形图存储介质：多为纸质存储介质导致地形图幅不同程度的变形。

c地形图精度：不同的精度对应的等⾼线等⾼距、对地形的综合程度、成图⽅法各不同。

3)航空/航天遥感影象航空/航天遥感影象的更新速度快，⼀直是地形图测绘和更新最有效、也是最主要的⼿段特点：遥感的⼏何畸变；遥感数据的增强处理；遥感数据的空间分辨率；遥感影像数据的解译与判读4)既有DEM数据4、简述数字⾼程模型数据采样中的基本布点⽅式及采样数据的属性。

基本布点⽅式：选择性采样、沿等⾼线采样、剖⾯法、规则格⽹采样、渐近采样、混合采样采样数据的三⼤属性：点的分布、密度、数据精度5、⽬前主流的DEM数据采集⽅法有哪些？并对各⽅法进⾏对⽐分析。

1）从地⾯直接采集的⽅法全站仪数字采集、GPS采集(RTK⽅式)；精度⾮常⾼(cm)、效率低、成本⾼、适⽤于⼩范围区域（特别是⼯程应⽤）2）地形图数据采集⽅法精度与底图有关(图上0.1~0.3mm)、效率⾼、成本低、适⽤于国家范围内的中低精度DEM的数据采集3）摄影测量数据采集⽅法精度⽐较⾼(cm~dm)、效率⾼、成本⽐较⾼、适⽤于国家范围内的较⾼精度DEM的数据采集6、DEM数据获取中的新技术和⽅法有哪些？答：1)合成孔径雷达⼲涉测量数据采集⽅法；2）机载激光扫描数据采集；3）基于声波、超声波的DEM数据采集7、简述GRID的结构特点与数据组织形式。

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。

创新应用地理信息世界GEOMATICS WORLD 第29卷 第3期2022年6月Vol.29 No.3June，2022实景三维ＤＥＭ数据生产及质量控制技术探索Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｒｅａｌ　３Ｄ　ＤＥＭ　Ｄａｔａ引文格式：何建宁，吴燕平，李冬芳，等.实景三维DEM数据生产及质量控制技术探索[J].地理信息世界,2022,29(3):43-48.何建宁１，吴燕平２，李冬芳３，成晓英１，郭兴富１1. 自然资源部 第一地理信息制图院，陕西 西安 710054；2. 自然资源部 第一航测遥感院，陕西 西安 710054；3. 自然资源部 陕西测绘产品质量监督检验站，陕西 西安 710054作者简介：何建宁（1981―），女，陕西西安人，正高级工程师，硕士，主要从事基础测绘数据生产、地理国情监测及地图制图等技术工作Ｅ－ｍａｉｌ：****************通信作者：吴燕平（1971―），女，陕西西安人，高级工程师，硕士，主要从事基础测绘数据生产、地理国情监测、地图制图、实景三维中国建设等项目管理工作Ｅ－ｍａｉｌ：*****************收稿日期：2022-01-10ＨＥ　Ｊｉａｎｎｉｎｇ１，ＷＵ　Ｙａｎｐｉｎｇ２，ＬＩ　Ｄｏｎｇｆａｎｇ３，ＣＨＥＮＧ　Ｘｉａｏｙｉｎｇ１，ＧＵＯ　Ｘｉｎｇｆｕ１1. The First Institute of Geoinformation and Cartography, Ministry of Natural Resources, Xi ＇an 710054, China;2. The First Institute of Photogrammetry and Remote Sensing, Ministry of Natural Resources, Xi ＇an 710054, China;3. Shaanxi Surveying and Mapping Production Supervision and Inspection Station, Ministry of Natural Resources, Xi ＇an 710054, China【摘要】地形级DEM数据是实景三维中国建设的重要地形数据成果，也是国家新型基础设施建设的重要组成部分。

谈DEM数据的制作与质量控制摘要：本文着重介绍了“4d”产品中的dem并结合作业区使用数码航摄资料里制作dem的质量检查谈谈对dem的认识与体会。

关键词：dem；数字产品制作；质量检查中图分类号：o213.1 文献标识码：a 文章编号：引言摄影测量与遥感是从影像和其它传感系统中获取地球及其环境的可靠信息，并对其进行记录、量测、分析与表达的科学和技术。

数字高程模型（dem）是数字化测绘“4d”产品的重要组成部分之一，有着广阔应用前景的基础地理信息数据。

制作数字正射影像dom 的就必须先生成dem，盘锦市利用dom与dem建立三维立体漫游景观地理信息系统，丰富了城市管理、规划的手段与方法，也为招商引资建立了一个直观的平台。

1．1 dem定义数字高程模型（digital elevation model）,简称dem。

它是用一组有序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（digital terrain model,简称dtm）的一个分支。

从数学的角度，高程模型是高程z关于平面坐标x，y两个自变量的连续函数，数字高程模型（dem）只是它的一个有限的离散表示。

高程模型最常见的表达是相对于海平面的海拔高度，或某个参考平面的相对高度，所以高程模型又叫地形模型。

实际上地形模型不仅包含高程属性，还包含其它的地表形态属性，如坡度、坡向等。

数字地形模型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（digital elevation model，简称dem）。

高程是地理空间中的第三维坐标。

由于传统的地理信息系统的数据结构都是二维的，数字高程模型的建立是一个必要的补充。

dem通常用地表规则网格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。

在地理信息系统中，dem 是建立dtm的基础数据，其它的地形要素可由dem直接或间接导出，称为“派生数据”，如坡度、坡向。

DEM高程数据(2013-11-12 15:06:40)转载▼标签：杂谈DEM高程数据包括两个部分：ASTER GDEM30米分辨率高程数据和SRTM90米分辨率高程数据。

ASTER GDEM数据来源于NASA，数据覆盖范围为北纬83°到南纬83°之间的所有陆地区域，时间范围为2000年前后；SRTM数据来源于CIAT，数据覆盖范围为北纬60°至南纬60°之间的所有陆地区域，时间范围为2000年前后。

ASTER GDEM 30米分辨率高程数据本数据集利用ASTER GDEM第一版本（V1）的数据进行加工得来，是全球空间分辨率为30米的数字高程数据产品。

由于云覆盖，边界堆叠产生的直线，坑，隆起，大坝或其他异常等的影响，ASTER GDEM第一版本原始数据局部地区存在异常，所以由ASTER GDEMV1加工的数字高程数据产品存在个别区域的数据异常现象，可以和全球90米分辨率数字高程数据产品互相补充使用。

ASTER GDEM数据采用UTM/WGS84投影，数据格式为IMG栅格影像，数据的值域范围为-152-8806米之间，比例尺为1:25万，其垂直精度20米，水平精度30米。

数据命名规则：ASTER GDEM基本的单元按1度X1度分片。

每个GDEM数据包有两个文件，一个数据高程文件和一个质量评估（QA）文件。

每个文件的命名是根据影像几何中心左下角的经纬度产生。

例如，ASTGTM_N29E091代表左下角坐标是北纬29度，东经91度。

ASTGTM_N29E091_dem和ASTGTM_N29E091_num对应的分别是高程数据和质量控制数据。

SRTM 90米分辨率高程数据SRTM（ShuttleRadarTopographyMission）90米分辨率高程数据由美国太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）联合测量。

2000年2月11日，美国发射的“奋进”号航天飞机上搭载SRTM系统，共计进行了222小时23分钟的数据采集工作，获取北纬60度至南纬60度之间总面积超过1.19亿平方公里的雷达影像数据，覆盖地球80%以上的陆地表面。

DEM数据处理与分析DEM数据处理与分析一、DEM数据获取在进行DEM数据处理与分析之前，首先需要获取相关的DEM数据。

DEM数据是通过激光雷达或者卫星遥感技术获取的数字高程模型数据，可以提供地形高度信息。

获取DEM数据的方式有很多种，可以通过互联网下载或者购买商业软件进行获取。

二、DEM数据处理一）初步预处理在进行DEM数据处理之前，需要对数据进行初步预处理。

这一步骤包括数据格式转换、数据质量检查、数据筛选和数据去噪等。

其中，数据质量检查是非常重要的一步，可以保证后续的数据处理和分析的准确性。

二）其他处理除了初步预处理之外，还有一些其他处理方法可以对DEM数据进行优化。

比如，可以进行数据插值、数据平滑、数据过滤等操作，可以提高DEM数据的精度和可靠性。

三）坐标转换（计算坡度之前的预处理）在进行坡度计算之前，需要对DEM数据进行坐标转换。

坐标转换是将数据从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程，可以保证DEM数据的准确性和一致性。

三、DEM数据拼接一）获取在进行DEM数据拼接之前，需要先获取需要拼接的DEM数据。

可以通过互联网下载或者购买商业软件进行获取。

二）镶嵌将多个DEM数据镶嵌在一起，形成一个完整的DEM数据集。

在进行镶嵌之前，需要对数据进行预处理，包括格式转换、数据质量检查、数据筛选和数据去噪等。

三）裁剪在进行DEM数据裁剪之前，需要明确裁剪的范围和目的。

裁剪可以将DEM数据集中的某一部分提取出来，可以用于特定的分析和应用。

四、地形属性提取在进行DEM数据分析之前，需要先进行地形属性提取。

地形属性包括坡度、坡向、高程等信息，可以用于地形分析和地形建模。

提取地形属性的方法有很多种，可以通过GIS软件和编程语言进行实现。

一、提取坡度在地形分析中，坡度是一个十分重要的参数。

我们可以使用GIS软件来提取地形的坡度信息。

坡度的计算方式是通过对高程数据进行数学处理得到的。

在提取坡度时，我们需要先选择合适的高程数据，并设置合适的参数。