数字高程模型

数字高程模型（DEM）——知识汇总一、数字高程的定义数字高程模型（Digital Elevation Model,简称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学表达。

DEM表示区域D上的三维向量有限序列，用函数的形式描述为：式中,X i,Y i是平面坐标，Z i是（X i ,Y i）对应的高程。

二、数字高程的特点1）表达的多样性，容易以多种形式显示地形信息。

2）精度的恒定，常规地图对着时间的推移，图纸将会变形，而DEM采用数字媒介，能够保持精度不变。

3）更新的实时性，容易实现自动化，实时化。

4）具有多比例尺特性。

三、数字地面模型（DTM）、数字高程模型（DEM）和数字地形模型（DGM）的区别表 1 三者的区别与联系四、数字高程数据1. 来源：DEM数据包括平面和高程两种信息，常用的数据来源有：影像，现有的地形图，地球本身，其他数据源。

2. 数字高程数据类型1) 分辨率①. 10米DEM数据全国10米数字高程模型数据，为栅格图像数据，图像分辨率为10米，数学基础采用2000国家大地坐标系（CGCS2000）及Albers投影。

数据像素值记录了点位高程。

高程值计量单位为米。

②. 12.5米DEM数据12.5米DEM数据是由ALOS的PALSAR传感器采集。

该传感器具有高分辨率、扫描式合成孔径雷达、极化三种观测模式。

该数据水平及垂直精度可达12米。

ALOS（Advanced Land Observing Satellite）卫星于2006年1月24日由日本发射升空，载有3个传感器：全色测绘体例测绘仪（PRISM），主要用于数字高程测绘；先进可见光与近红外辐射计-2（AVNIR-2），用于精确陆地观测；相控阵型L波段合成孔径雷达（PALSAR），用于全天时全天候陆地观测。

③. 不同分辨率下的晕渲图对比10m分辨率数据12.5m分辨率数据来源： databox.store/product/Details/344图1 不同分辨率下的晕渲图2) 遥感测量方法a) SRTM数据SRTM（Shuttle Radar Topography Mission），由美国太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）联合测量。

数字高程模型数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是一种用于表示地球表面高程信息的数字模型。

它通常是基于地理空间数据采集和处理技术得到的数字地形模型，反映了地表不同位置的高程值。

数字高程模型在地理信息系统、地貌分析、水文模拟等领域具有广泛的应用价值。

数字高程模型的原理和构建方法数字高程模型是通过采集地表高程信息，构建数学模型，并进行数字化表达得到的。

构建数字高程模型的最基本方法是通过激光雷达、全球定位系统（GPS）等技术采集地面高程点，并据此构建高程表面模型。

另一种常用的方法是通过航空或卫星影像获取地表高程信息，并结合插值算法生成数字高程模型。

数字高程模型生成的过程中，需要考虑地球椭球体形状、椭球体参数、大地水准面等因素，并进行数学变换和处理以得到准确的高程数据。

常用的数字高程模型包括数字地面模型（DSM）、数字地形模型（DTM）等，它们之间的区别在于对地物表面和地表以下构造的不同描述。

数字高程模型在地理信息系统中的应用数字高程模型在地理信息系统中有广泛的应用，主要包括地形分析、三维可视化、洪水模拟、景观规划等方面。

在地形分析中，数字高程模型可以用于提取地形特征，计算坡度、坡向、流域分割线等地形参数，进而实现地貌分类、地形图绘制等功能。

三维可视化是数字高程模型应用的一个重要领域，通过将数字高程模型与空间数据结合，可以实现虚拟地形的构建和沉浸式视角的展示。

在洪水模拟和预测方面，数字高程模型可以用于模拟雨水径流路径、洪水淹没范围等，为防洪减灾提供重要的数据支持。

数字高程模型的发展趋势随着遥感技术、地理信息系统技术以及计算机处理能力的不断提升，数字高程模型的精度和分辨率也在不断提高。

未来，数字高程模型将更加精细化、高分辨率化，应用领域也将更加广泛，涉及城市规划、资源管理、环境保护等方面。

另外，数字高程模型的数据融合、多源信息整合、模型开放共享等方向也是未来发展的重点。

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。

如何进行数字高程模型的建立数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是一种用于描述地球表面地形和海底地形的数值模型。

它以栅格形式存储，通过离散点的高程值来代表地球表面的形状。

DEM的建立对于地理信息系统、地质勘探、城市规划等领域具有重要意义。

本文将探讨如何进行数字高程模型的建立。

一、数据采集数字高程模型的建立首先需要采集地面高程数据。

目前，主要有两种数据采集方法：激光雷达和光学影像测量。

激光雷达是一种使用激光束测量地面高程的技术。

利用激光雷达扫描地面并记录反射回来的激光束，可以得到地面表面的坐标和高程信息。

由于其高度精度和数据密度高的特点，激光雷达被广泛应用于数字高程模型的建立。

另一种常用的数据采集方法是光学影像测量。

利用航空摄影或卫星遥感技术，可以获取地表影像。

通过解算影像上的像素点坐标，并结合地物的形状和位置信息，可以得到地表的高程模型。

二、数据处理采集到的地面高程数据往往需要进行预处理和后处理，以得到更精确和可靠的数字高程模型。

预处理包括数据去噪、滤波和插值等步骤。

由于采集过程中可能会受到噪声的影响，需要对数据进行去噪处理，以提高数据的准确性。

滤波是指通过平滑算法对数据进行处理，消除异常值和噪声。

插值则是利用已知的高程数据，通过数学算法来估计缺失的高程值。

后处理主要包括数据精度评定和质量控制。

在数据处理过程中，需要对数据的精度进行评定，以验证数字高程模型的准确性。

同时，还要进行质量控制，确保数据的一致性和完整性。

三、数字高程模型应用数字高程模型具有广泛的应用价值。

它不仅可以用于地理信息系统、城市规划和地质勘探等领域，还可以为气象预测、水文模拟和自然资源管理提供支持。

在地理信息系统中，数字高程模型可以用于地形分析、地貌模拟和地学研究。

例如，通过DEM可以计算坡度和坡向，进行水流累积和分布模拟，帮助分析洪水风险和地表蚀变等自然地理问题。

在城市规划中，数字高程模型可以用于土地利用规划、建筑物布局和交通规划。

测绘技术中的数字高程模型创建方法测绘技术中的数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是目前应用广泛的一种地理信息数据模型，它能够准确地反映地表的海拔高度，作为地形分析、水文模拟、城市规划等领域的重要工具。

本文将介绍数字高程模型的创建方法，包括数据获取、处理和模型生成等方面。

一、数据获取创建数字高程模型的第一步是获取高程数据。

目前常用的数据获取方法主要包括航测、卫星遥感和地面测量。

航测是利用航空器进行的大范围地面高程数据采集方法。

它通过搭载激光雷达仪器，对地表进行扫描和测量，获取高程点云数据。

这种方法具有高精度、高效率的特点，适用于大范围地区的高程数据采集。

卫星遥感是基于卫星传感器对地球表面进行观测和测量，以获取高程数据。

卫星遥感数据通常具有较大的空间分辨率和全球覆盖的优势，可用于大尺度地形分析。

地面测量是通过在地面上设置测量站点，利用全站仪或GPS等仪器对地面高程进行测量。

这种方法适用于小范围地域的高程测量，具有较高的精度。

以上这些数据获取方法都有各自的适用范围和精度要求，根据实际需求选择适合的数据获取方法。

二、数据处理获取到高程数据后，需要对原始数据进行处理，以便生成数字高程模型。

数据处理主要包括数据格式转换、数据配准和数据过滤等步骤。

数据格式转换是将不同数据源的高程数据转换成统一的格式，常见的格式包括点云数据格式（如LAS、XYZ等）和栅格数据格式（如TIFF、ASCII等）。

数据配准是将不同数据源的高程数据校正到统一的坐标系和水平基准上。

配准过程中需要考虑大地坐标系的转换、数据的精度评定和高程基准的转换等问题。

数据过滤是对高程数据进行噪声剔除和异常值处理，以提高模型的精度和可靠性。

常用的数据过滤方法有高度阈值法、点密度法和坡度法等。

三、模型生成数据处理完成后，即可进行数字高程模型的生成。

数字高程模型的生成方法主要分为三种：插值法、三角网剖分法和机器学习方法。

+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。