数字地形表达的方式

重点一数字地形模型1．数字地形模型的定义数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)是定义于二维区域上的一个有限的向量序列(矩阵) ，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。

DTM，简单地说，就是用数字化的形式表达的地形信息。

2．DTM 在形式上分为：规则格网(Grid)不规则三角网(TIN)数字等高线、等深线、地形特征线(山脊线、谷底线等)3．规则网格法将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。

数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。

每个格网单元或数组的一个元素，对应一个高程值。

规则网格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。

对于每个网格的数值有两种不同的解释。

第一种认为该格网单元的数值是其中所有点的高程，即格网单元对应的地面面积内高程是均一的高度。

这种数字地形模型是一个不连续的函数，一般用来表示离散空间。

第二种认为该格网单元的数值是网格中心点的高程或该网格单元的平均高程值，这样则需要用一种插值方法来计算每个点的高程。

4．等高线模型等高线是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段。

需要用插值方法来计算落在等高线以外的其他点的高程。

如：美国USGS DEM 数据；我国 1 ：1 万、1 ：5 万、1 ：25 万、1 ：50 万、1 ：100 万DEM 数据5．TIN 模型TIN(Triangulated Irregular Network) 利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点连接成相互连续的三角面。

连接原则：尽可能地确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等—Delaunay 。

不规则三角网是另外一种表示数字高程模型的方法，它既减少规则格网方法带来的数据冗余，同时在计算(如坡度)效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。

TIN 模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。

DSM 、DTM与DEM1.DSM（数字表面模型）国科创（北京）信息技术有限公司-DSM是一个显示表面高度的高程模型，如果DTM仅显示地面（地面上面没有任何东西），则DSM会显示任何现有的表面形状，例如树高，建筑物和地面上的任何物体。

DSM表示的是最真实地表达地面起伏情况，可广泛应用于各行各业。

如在森林地区，可以用于检测森林的生长情况。

从立体相对影像提取的DSM2.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种模拟表示，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。

x、y表示该点的平面坐标，z值可以表示高程、坡度、温度等信息，当z表示高程时，就是数字高程模型，即DEM。

地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。

DTM3.DEM（数字高程模型）是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。

DEMDEM的来源可以有很多种，如：（1）地面控制点（GCP）（2）等高线（3）三角不规则网络（TIN）（4）还可根据航空摄影的质量和规模，以各种分辨率从立体数字航空摄影中提取DEMDEM的常见用途，如：（1）提取地形参数（2）模拟水流量或质量运动（例如，滑坡）（3）创建浮雕图（4）3D可视化效果的渲染（5）物理模型的创建（包括浮雕图）（6）航空摄影或卫星图像的校正（7）减少重力测量（重力，物理大地测量）（地形校正）（8）地形学和自然地理学中的地形分析将DEM与影像的高程源表达地形的起伏国科创（北京）信息技术有限公司遥感事业部提供多尺度、多分辨率、全覆盖的遥感影像数据产品服务，拥有多光谱、高光谱、雷达卫星、无人机影像等遥感数据，可提供环保、国土、农业、水利和林业等应用领域的人工智能目标识别、图像分类、正射纠正、图像处理、解译、咨询服务，以及基于多源影像的综合应用解决方案。

1. DTM的概念、DEM概念两者的区别联系数字地面模型(Digital Terrain Model，DTM)，其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统计表示，或者说，DTM 就是地形表面简单的数字表示。

terrain—指地貌因子，如坡度、坡向和地形起伏度等。

（数字地形模型——即Digital Terrain Model,是地形表面形态属性信息的数字表达，是描述地面特性的空间分布的有序数值阵列。

）DEM定义——DEM是表示区域D上的三维向量有限序列，用函数的形式描述为：Vi = (Xi, Yi, Zi), i = 1, 2, ¼, n在地理信息系统中DEM表示方法最主要的三种表示模型是：规则格网模型，等高线模型和不规则三角网模型（TIN模型）。

DEM模型转换即指它们间的转化。

联系与区别：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。

（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，还包含其他的地表形态属性，如坡度、坡向等。

）由于DTM包含的地形以外的信息（即在DTM数据中，除地形外，尚可包含资源、环境、人口分布、地价、土地权属、以及土地利用等其他地面特征信息的定量或定性的描述，这些非地形特征的信息与地形信息结合在一起，就构成数值地形模型），所以如果只考虑地形因子，而不包含其他的讯息，这样的数值模型则称为数值高程模型DEM或是DHM，一般习惯则统称为DEM。

数字高程模型(DEM)的概念最近恶补了一下DEM数据，在此分享给大家，希望对大家有所帮助！数字高程模型(DEM)的概念数字高程模型(DEM)，也称数字地形模型(DTM)，是一种对空间起伏变化的连续表示方法。

由于DTM 隐含有地形景观的意思，所以，常用DEM，以单纯表示高程。

尽管DEM 是为了模拟地面起伏而开始发展起来的，但也可以用于模拟其它二维表面的连续高度变化，如气温、降水量等。

对于一些不具有三维空间连续分布特征的地理现象，如人口密度等，从宏观上讲，也可以用DEM 来表示、分析和计算。

DEM 有许多用途，例如：在民用和军用的工程项目(如道路设计)中计算挖填土石方量；为武器精确制导进行地形匹配；为军事目的显示地形景观；进行越野通视情况分析；道路设计的路线选择、地址选择；不同地形的比较和统计分析；计算坡度和坡向，绘制坡度图、晕渲图等；用于地貌分析，计算浸蚀和径流等；与专题数据，如土壤等，进行组合分析；当用其它特征(如气温等)代替高程后，还可进行人口、地下水位等的分析。

DEM 的表示方法(1)拟合法拟合法是指用数学方法对表面进行拟合，主要利用连续的三维函数(如富立叶级数、高次多项式等)。

但对于复杂的表面，进行整体的拟合是不可行的，所以，通常采用局部拟合法。

局部拟合法将复杂表面分成正方形的小块，或面积大致相等的不规则形状的小块，用三维数学函数对每一小块进行拟合，由于在小块的边缘，表面的坡度不一定都是连续变化的，所以应使用加权函数来保证小块接边处的匹配。

用拟合法表示DEM 虽然在地形分析中用的不多，但在其它类型的机助设计系统(如飞机、汽车等的辅助设计)中应用广泛。

(2)等值线等值线是地图上表示DEM 的最常用方法，但并不适用于坡度计算等地形分析工作，也不适用于制作晕渲图、立体图等。

(3)格网DEM格网DEM 是DEM 的最常用的形式，其数据的组织类似于图像栅格数据，只是每个象元的值是高程值。

即格网DEM 是一种高程矩阵(如下图)。

数字测图复习题数字化测图复习题一、填空题1．广义的数字化测图又称为计算机成图主要包括：地面数字测图、地图数字化成图、航测数字测图和计算机地图制图。

2．数字测图的基本思想是将地面上的地形和地理要素转换为数字量，然后由电子计算机对其进行处理，得到内容丰富的电子地图。

3. 数字测图就是要实现丰富的地形信息、地理信息数字化和作业过程的自动化或半自动化。

4. 计算机屏幕上能显示的图形软件给出了两种表示方式，即矢量图形和栅格图形，对应的图形数据称为矢量数据和栅格数据；数字测图中通常采用矢量数据结构和绘制矢量图形。

5．数字地形表达的方式可以分为两大类，即数学描述和图像描述。

6. 计算机地图制图过程中，制图的数据类型有三种：空间数据、属性数据和拓朴数据。

而空间数据是所有数据的基础。

7. 绘图信息包括点的定位信息、连接信息、属性信息。

8．数字测图中描述地形点必须具备的三类信息为：点的三维坐标、测点的属性和测点的连接关系。

9．数字测图系统是以计算机为核心，在硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行数据采集、输入、处理、绘图、存储、输出、管理的测绘系统；它包括硬件和软件两个部分。

10．数字测图系统主要由数据输入、数据处理和图形输出三部分组成，其作业过程与使用的设备和软件、数据源及图形输出的目的有关。

11．数字测图系统可区分为现有地形图的数字化成图系统、基于影像的数字成图系统、地面数字测图系统。

12．数字测图的基本过程包括：数据采集、数据处理、图形输出。

13．在计算机外围设备中，鼠标、键盘、图形数字化仪和扫描仪，属于输入设备；显示器、投影仪、打印机和绘图仪等，属于输出设备。

14．地面数字测图是利用全站仪或其它测量仪器在野外进行数字化地形数据采集在成图软件的支持下，通过计算机加工处理，获得数字地形图的方法，其实质是一种全解析机助测图方法。

15．目前我国主要采用数字化仪法、航测法和大地测量仪器法采集数据。

前两者主要是室内作业采集数据，后者是野外采集数据。

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。

地理信息数字化描述方法
地理信息数字化的描述方法主要有两种：栅格法和矢量法。

栅格法主要采用显性描述，即对地理实体进行像素化的描述，通常以像元为单位。

每个像元包含了地理实体的属性信息，如高程、坡度、植被类型等。

矢量法则采用隐性描述，通过点、线、面等几何对象来表示地理实体。

矢量数据结构可以更精确地描述地理实体的形状、大小和空间关系。

此外，元数据也是一种重要的地理信息描述方法。

元数据是关于数据的数据，它描述了地理信息的内容、质量、来源等信息，有助于理解和使用地理信息数据。

元数据可以帮助我们了解数据的精度、分辨率、坐标系、时间范围等属性，还可以帮助我们管理和维护数据。

以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅地理信息科学相关论文或访问地理信息科学论坛。

测绘工程数字地形图测绘概述数字地形图是数字化的地形模型，是测绘工程中的重要组成部分。

数字地形图通过数字手段，将地面真实的地形特征以一定比例尺和精度，表现在平面上，呈现出三维地面地貌信息的二维表达形式。

数字地形图广泛应用于各种建设工程中，如城市规划、交通工程、水利工程、土地开发等。

本文将从数字地形图测绘的概念、应用、测绘技术等方面进行详细介绍。

数字地形图测绘的概念数字地形图是以数字高程模型为基础，经过计算机处理，形成的一幅具有真实地形特征的地图。

数字地形图是反映地貌的重要工具，能够反映地面高程变化情况，包括山、峰、谷、河、湖、沼泽、道路、建筑物等地理地貌要素，数字地形图十分逼真，可用于进行视觉分析、三维模拟等应用。

数字地形图测绘是利用测量仪器和计算方法，以一定的范围、比例尺和精度实现地形要素的测量和数据组织。

数字地形图的测绘过程需要遵循科学、规范和准确的原则，确保地图数据的准确性和完整性。

数字地形图测绘的应用数字地形图广泛应用于不同领域，具有高精度、高效率、高实时性等特点，主要应用于以下领域：城市规划数字地形图可以提供城市整体地形信息，为城市规划和土地利用提供基本数据和支撑，为市政建设、城市规划、环保等部门的工作提供数据依据，能够使用在地形分析、环境影响评价等方面。

交通工程数字地形图能够反映路径和地形特征等信息，供道路设计、隧道设计、桥梁设计等交通工程的细化设计提供基础数据和支撑。

水利工程数字地形图在水利工程中具有重要的应用价值，包括水库、水电站的工程设计，水环境分析等领域。

土地开发数字地形图在土地开发中具有重要的应用价值，可以为土地规划、土地评估、土地资源开发和利用提供基础数据和支撑。

数字地形图测绘的技术数字地形图的测绘技术是数字地形图制图的基础，数字地形图测绘的主要技术如下：建立基础资料数字地形图的测绘需要建立基础资料，包括高程基准面、坐标系统等，要保证基础资料的正确性和稳定性。

采集测量数据数字地形图测绘需要采集测量数据，可采用GPS定位、全站仪测量、激光扫描、航空摄影等多种测量方法。

DEM基础知识DEM即地面数字高程Digital Terrain Model, 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。

如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征。

数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型。

高程是地理空间中的第三维坐标。

数学表达为：z = f（x，y）DEM是DTM的一个子集，是DTM的基础数据，最核心部分，可以从中提取出各种地形信息，如高度、坡度、坡向、粗糙度，并进行通视分析，流域结构生成等应用分析。

DTM（Digital Terrain Model），数字地面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种模拟表示，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。

x、y表示该点的平面坐标，z值可以表示高程、坡度、温度等信息，当z表示高程时，就是数字高程模型，即DEM。

地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。

数字高程模型是地形曲面的数字化表达，就是说，DEM是在计算机存储介质上科学、真实地描述、表达和模拟地形曲面实体，因此它的建立实际上是一种地形数据的建模过程。

DEM的建立首先要对地形曲面进行抽象、总结和提炼，形成高度概括的地形曲面数据模型，然后在此数据模型基础上，将观测数据按照一定的结构组织在一起，形成对数据模型的表述，最后借助计算机实现数据管理和地形重建。

1.DEM质量评价标准保凸性：若逼近面与实际曲面的波动次数相等或接近，而且两者对应的脊线、谷线位置和走向基本一致，则保凸性好，反之保凸性差。

逼真性：逼近面F(x,y)和实际地形曲面f(x,y)对应点之间应满足关系式：MAX|f(x,y)-F(x,y)|≤σ，则认为逼近面达到逼真性要求。

光滑性：光滑性是指曲线上切线方向变化的连续性，或者说曲线上曲率的连续性。

曲线的平顺性指曲线上没有太多的拐点。

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。

DEM基础知识DEM即地面数字高程Digital Terrain Model, 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。

如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征。

数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型.高程是地理空间中的第三维坐标。

数学表达为：z = f（x,y)DEM是DTM的一个子集,是DTM的基础数据，最核心部分，可以从中提取出各种地形信息,如高度、坡度、坡向、粗糙度，并进行通视分析，流域结构生成等应用分析。

DTM（Digital Terrain Model）,数字地面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种模拟表示，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。

x、y表示该点的平面坐标，z值可以表示高程、坡度、温度等信息，当z表示高程时，就是数字高程模型,即DEM。

地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。

数字高程模型是地形曲面的数字化表达，就是说,DEM是在计算机存储介质上科学、真实地描述、表达和模拟地形曲面实体,因此它的建立实际上是一种地形数据的建模过程。

DEM的建立首先要对地形曲面进行抽象、总结和提炼，形成高度概括的地形曲面数据模型，然后在此数据模型基础上，将观测数据按照一定的结构组织在一起，形成对数据模型的表述，最后借助计算机实现数据管理和地形重建。

1.DEM质量评价标准保凸性：若逼近面与实际曲面的波动次数相等或接近,而且两者对应的脊线、谷线位置和走向基本一致,则保凸性好,反之保凸性差.逼真性：逼近面F（x,y)和实际地形曲面f(x，y)对应点之间应满足关系式：MAX|f（x,y)—F（x,y）|≤σ，则认为逼近面达到逼真性要求.光滑性:光滑性是指曲线上切线方向变化的连续性，或者说曲线上曲率的连续性.曲线的平顺性指曲线上没有太多的拐点.2。