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1、信息：信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
2、数据：通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，是用以载荷信息的物理符号，在计算机化的地理信息系统中，数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。
3、地理信息：是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。
4、地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统5、元数据：一般认为是“关于数据的数据”6、空间数据用于确定具有自然特征或者人工建筑特征的地理实体的地理位置、属性及其便捷的信息。
7、数据结构即指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。
8、栅格数据结构就是像元阵列，每个像元的行列号确定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。
每个栅格单元只能存在一个值。
9、矢量数据结构是通过记录坐标的方式，尽可能地将点、线、面地理实体表现得精确无误。
其坐标空间假定为连续空间，不必象栅格数据结构那样进行量化处理。
10、DEM：即数字高程模型，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（即地表形态的数字化表示），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。
11、DTM：即数字地面模型，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。
数据：是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号和图象也是数据，数据本身并没有意义。
信息：是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。
信息系统是由计算机硬件、网络和通讯设备、计算机软件、信息资源、信息用户和规章制度组成的以处理信息流为目的的人机一体化系统。
数据处理：是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等等操作。
传输技术（Transmission technology）：指成分利用不同信道的传输能力构成一个完整的传输系统，使信息得以可靠传输的技术。
地理信息：是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。
空间信息：是反映地理实体空间分布特征的信息。
空间分布特征包括实体的位置、形状及实体间的空间关系、区域空间结构等。
地理信息系统：地理信息系统是一种决策支持系统。
它的定义由两方面组成，一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
地理数据：是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。
空间数据：是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它可以用来描述来自现实世界的目标，它具有定位、定性、时间和空间关系等特性。
空间数据是一种用点、线、面以及实体等基本空间数据结构来表示人们赖以生存的自然世界的数据。
地理学：研究地球表层自然要素与人文要素相互作用及其形成演化的特征、结构、格局、过程、地域分异与人地关系等。
使用数字地形模型进行地形分析与量算的方法使用数字地形模型（Digital Elevation Model, DEM）进行地形分析与量算是现代地理信息系统（Geographic Information System，GIS）和遥感技术领域的重要应用之一。
数字地形模型通过获取地表高程数据，可以构建具有空间坐标的三维地形模型，为地形分析和量算提供了丰富的数据源和工具。
本文将介绍数字地形模型的原理、应用和方法，并探讨其中的一些关键技术。
一、数字地形模型的概念和构建原理数字地形模型是对地表高程进行描述的数学模型，它以地形数据为基础，通过像元（pixel）或点（point）间的高程插值，构建出具有空间坐标的地形模型。
常见的数字地形模型包括数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）和数字地表模型（Digital Surface Model, DSM）。
在数字地形模型的构建过程中，主要有两种获取高程数据的方法：一种是通过遥感技术获取的遥感影像，利用影像解译和测量技术提取地表高程信息；另一种是通过地面测量，利用全站仪、GPS等工具进行点测量并插值生成高程模型。
这两种方法在不同场景和精度要求下有各自的适用性。
二、数字地形模型的应用数字地形模型在地形分析和量算中有广泛的应用。
首先，数字地形模型可以用于地形可视化和表达。
通过将地形模型渲染成立体图像或三维模型，可以直观地展示地表的起伏和地势特征，帮助人们更好地认识地形。
其次，数字地形模型可以用于地形分析和地貌研究。
通过对地形模型进行光滑、分级、剖面等处理，可以提取地形参数和特征，揭示地貌演化过程和地理环境变化。
再次，数字地形模型可以用于水文分析和水资源评估。
通过分析地形模型的水文特征，如流域面积、等高线密度等，可以评估水文条件和洪涝风险，指导水资源管理。
此外，数字地形模型还可以应用于地形量测、地质勘探、土地利用规划等领域。
三、数字地形模型的分析和量算方法在数字地形模型的分析和量算过程中，关键的方法包括地形提取、地势分析、地形剖面、等高线生成等。
【数据】是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以拟定或定量地描述事物的特征和状况。
【信息】是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。
【地理信息系统】是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和现实，以便解决复杂的规划和管理问题的系统。
【空间数据的分类】是指根据系统功能的及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据和数据组织不同的数据层，为数据采集、存储、管理、查询和共享提供依据。
【空间数据的编码】也称为特征码，是指将数据分类结果用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。
【曲面数据的输入】曲面数据主要是指数字地形模型数据，通常采用对已知高程的离散数据点进行空间插值的方法来生成。
【空间数据压缩】即从空间坐标数据集合中抽取一个子集，使这个子集在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又去的尽可能大的压缩比。
【空间数据库】空间数据库指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。
空间数据库应包括数据库存储系统、数据库管理系统、数据库应用。
【空间索引】是指依据空间实体的位置或空间实体之间的某种空间关系按一定的顺利排列的一种数据结构，其中包含空间实体的概略信息，如标识码、最小外接矩形以及存储地址。
【范围索引】即在记录空间实体的坐标时，同时记录每个空间实体的最大和最小坐标。
【DTM】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。
【空间叠合分析】是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个或两个以上不同地区的地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。
GIS复习指导名词解释1信息：用文字，数字，符号，语言，图像等介质来表示事件，事物，现象等内容，数量或特征，从而像人们提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产，建设，经营，管理，分析和决策的依据信息具有客观性，实用性，可传输性和共享性等特征2数据：是人类在认识世界和改造世界过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是一种未经加工的原始资料，是客观对象的表示3地理信息：有关地理实体和地理现象的性质，特征和运动状态的表征和一切有用的只是，它是对表达地理特与地理现象之间关系的地理数据的解释4地理数据：是各种地理特征和现象之间关系的数字化表示。
地理数据具有空间上的分布性，数据量上的海量性，载体的多样性和位置与属性的对应性等特性5地理信息系统：对空间数据进行采集，编辑，存储，分析和输出的计算机系统6空间尺度：一般是指开展研究所采用的空间大小的量度7地理格网：按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的格网p（54）8地理空间：指地球表面及近地表空间，是地球上大气圈，水圈，生物圈，岩石圈和智慧圈交互作用的区域p（62）9地理空间实体：对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果，简称地理实体p（62）10对象模型：也称作要素模型，将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中怕p（66）11场模型：把地理空间中的现象作为连续的变量或体来看待p（66）12矢量数据模型：p（76）13栅格数据模型：p（77）14游程长度编码结构：也称行程编码，不仅是一种栅格数据无损压缩的重要方法也是一种栅格数据结构P（97）了解其基本思想15四叉树数据结构：一种栅格数据无损压缩的编码方法P（98）了解基本思想16影像金字塔结构：指在统一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由粗到细，数据量由小到大的金字塔结构p（103）17空间数据库：地理信息系统中用于存储和管理空间数据的场所p（115）18空间数据库引擎：采用关系数据库与文件混合管理模式的传统GIS数据库系统技术p （124）19空间索引：依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构p（129）20元数据：用于描述要素、数据集或数据集系列的内容、覆盖范围、质量、管理方式、数据的所有者、数据的提供方式等有关的信息。
数字地形图的原理与应用1. 介绍数字地形图（Digital Elevation Model，简称DEM）是以数字形式表示地表形状和高程信息的地形模型。
它是地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）中的重要数据类型之一，被广泛应用于地质勘探、水文模拟、城市规划等领域。
本文将介绍数字地形图的原理和其在各个领域中的应用。
2. 数字地形图的原理2.1 数据采集方式数字地形图的生成依赖于地形数据的采集。
常用的数据采集方式包括：•航空摄影测量：利用航空摄影机从飞行器上拍摄地面影像，通过对影像进行解译和处理，提取地形信息。
•激光雷达测量：利用激光发射器发射激光束，通过测量激光束的反射时间和强度，获取地表高程信息。
•全球定位系统（GPS）测量：利用卫星导航系统定位接收器，通过接收多颗卫星的信号，计算地点的三维坐标。
2.2 数据处理方法采集到的地形数据需要经过一系列的处理方法，以生成数字地形图。
常用的数据处理方法包括：•插值方法：对离散的测量点进行插值，填补空白区域，得到完整的地形图。
•高程数据过滤：去除异常值和噪音，提高地形数据的准确性和可靠性。
•地形参数计算：根据地形数据计算各种地形关键参数，如坡度、坡向、地形曲率等。
•数据压缩和存储：对地形数据进行压缩和存储，以减少数据存储和传输的成本。
3. 数字地形图的应用数字地形图在各个领域中具有广泛的应用。
以下列举了数字地形图在地质勘探、水文模拟和城市规划等领域的应用案例：3.1 地质勘探数字地形图在地质勘探中扮演着重要的角色。
借助数字地形图，地质工程师可以更准确地理解地质构造和地貌特征，预测地质灾害风险，规划地下工程。
例如，在地震研究中，通过分析数字地形图可以了解地震构造，研究断裂带分布，评估地震活动性。
3.2 水文模拟数字地形图对于水文模拟和水资源管理也非常重要。
通过分析数字地形图，水文模拟师可以模拟洪水、水文循环等水文过程，评估水资源的分布和利用情况，制定合理的水资源管理策略。
《GIS空间分析》期末资料（核心版）一、名词解释1.地理信息：是指与空间地理分布有关的事物的信息，它描述了事物的位置、数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律。
2.地理信息系统：GIS是一种利用计算机技术以及网络通讯技术（即IT技术）等实现对整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间及地理分布有关的数据进行采集、处理、存储、管理、查询、分析、显示、输出、应用和维护更新的信息系统。
（GIS ≈ 地理数据+ 空间分析）3.GIS空间分析：是空间分析是基于地理对象的空间布局的地理数据分析技术。
其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。
（1）空间分析是GIS的核心和灵魂，是GIS区别于一般的信息系统、CAD或者电子地图系统的主要标志之一（2）基础：地理空间数据库4.要素（Feature）：是描述客观世界中的具有共同特征和关系的一组现象（如道路，也称作要素类，feature class）或一个确定的实体及其目标的表示（如某一条道路）。
5.要素集（feature dataset）：要素的集合。
6.地理数据库（GeoDatabase）：是一种采用标准关系数据库技术来表现和管理地理信息的数据模型。
（1）Geodatabase是现阶段ArcGIS软件中最核心的数据库模型（2）Geodatabase是地理数据统一存储的仓库7.缓冲区：是指对点、线或面实体，按指定的条件，在其周围建立一定宽度范围的空间区域作为分析对象，这个区域（面/多边形）称为缓冲区。
8.矢量叠置分析：就是将具有相同坐标系统的多个空间要素对象的数据层进行叠加，产生一个新数据层面的方法。
产生的数据层面综合了原来两层或多层要素所具有的属性特征。
9.网络分析：是指依据网络拓扑关系（结点与弧段拓扑、弧段的连通性），通过考察网络元素的空间及属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面研究的一种分析计算10.DEM：是用数字形式表示高程在地理空间中起伏变化的连续表面，即数字高程模型。
一. 名词解释：1.地理信息系统（gis）：由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
2.元数据：是关于“数据的数据”，是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理信息空间信息共享的核心标准之一。
3.像元：是组成数字化影像的最小单元。
在遥感数据采集，如扫描成像时，它是传感器对地面景物进行扫描采样的最小单元；在数字图像处理中，它是对模拟影像进行扫描数字化时的采样点。
4.数字高程模型（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，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。
5.数字地形分析（DTA）：是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。
6.可视化：是将科学计算中产生的大量非直观的、抽象的或者不可见的数据，借助计算机图形学和图像处理等技术，以图形图像信息的形式，直观、形象地表达出来，并进行交互处理。
7.矢量空间数据结构：对矢量数据模型进行数据的组织，它直接以几何空间坐标为基础，记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，允许任意位置、长度和面积的精确定义。
8.栅格数据结构：指基于栅格模型的数据结构，将空间分割成有规则的网格，然后在各个网格单元内赋予空间对象相应的属性值的一种数据组织方式。
9.空间分析：基于空间数据的分析技术，以地学原理为依托，通过分析算法，获取有关空间信息。
10.缓冲区分析：即邻近度分析，是对空间点线面实体周围形成范围的一种距离空间的分析技术，主要描述地理实体目标的影响范围和服务范围。
11.矢量数据：是面向地物的结构，即对于每一个具体的目标都直接赋有位置和属性信息以及目标之间的拓朴关系说明。
但在空间表达方面没有直接建立位置与地物的关系。
12.镶嵌数据模型：采用规则或不规则的小面块集合来逼近自然界不规则的地理单元，适合于用场模型抽象的地理现象；13.TIN数据结构：表示和存储曲面要素的基本要求是必须便于连续现象在任一点的内插计算，经常采用不规则三角网来拟合连续分布现象的覆盖表面。
gis制作高程坡度坡向分析图GIS（地理信息系统）是一种用于收集、管理、分析和可视化地理数据的技术。
其中，高程、坡度和坡向分析是GIS的核心功能之一，用释地形特征和地势变化。
在本文中，我将详细介绍如何使用GIS制作高程、坡度和坡向分析图。
首先，高程分析是GIS中最基础的地形分析之一、通过使用DEM（数字高程模型）数据，可以准确地描述地面的高度和起伏。
在制作高程分析图时，首先需要获取DEM数据。
这些数据可以从地理测绘局、卫星图像或其他高程获取源获取。
一旦获得DEM数据，可以将其导入到GIS软件中。
在GIS软件中，将DEM数据添加到图层中。
然后，可以使用高程符号化工具将高程值映射为颜色渐变，以便在地图上显示高程特征。
可以选择合适的颜色范围，例如深蓝色代表较低的海拔，而浅绿色代表较高的海拔。
此外，还可以使用等高线工具在图层上绘制等高线，以更直观地显示地形的高度变化。
接下来，坡度和坡向分析是对地形斜率和方向进行量化和可视化的过程。
这些参数对于土地利用规划、水资源管理和防灾等方面的决策具有至关重要的影响。
坡度是地形斜率的度量，表示地面的陡峭程度。
在GIS中，可以使用数学方法计算每个像素或区域的坡度值。
一种常用的方法是使用地形分析工具箱中的斜率工具。
该工具可以自动计算每个像素或区域的斜率，并在图层上显示为颜色或类别。
通常，较陡的斜率显示为深红色，而较缓的斜率显示为浅绿色。
坡向是地面方向的指示，也称为地形导向。
在GIS中，可以使用不同的方法计算每个像素或区域的坡向值。
一种常用的方法是使用地形分析工具箱中的坡向工具。
该工具可以自动计算每个像素或区域的坡向，并以度数或方位角的形式显示在图层上。
通常，北方显示为蓝色，南方显示为红色，东方显示为绿色，西方显示为黄色。
在制作坡度和坡向分析图时，可以将其与高程分析图一起显示，以更全面地理解地形特征。
可以使用图层叠加和透明度调整工具，将不同分析结果的图层叠加在一起，并根据需要调整透明度，以便同时显示高程、坡度和坡向信息。
测绘技术中的数字地形模型与地理分析近年来，随着科技的不断发展，测绘技术在地理信息系统（GIS）领域的应用也愈发广泛。
数字地形模型（DTM）作为地理分析的基础，扮演着非常重要的角色。
本文将探讨数字地形模型的定义、建模方法以及与地理分析之间的关系。
首先，我们必须了解数字地形模型的概念。
数字地形模型是一种用数字方式来表示地球表面形状和地形特征的模型。
它可以通过测量、遥感和其他技术手段来获取高程数据，然后以数字化的形式呈现出来。
数字地形模型能够提供关于地形高度、坡度、坡向等信息，为地理分析提供了基础数据。
在数字地形模型的建模过程中，有几种常见的方法。
首先是插值方法，通过采样点的高程数值推算出整个地形表面的高程数值分布。
在插值方法中，有许多不同的算法可供选择，比如三角网、反距离权重法和克里金插值法等。
这些算法有各自的优缺点，研究者们根据不同的需求和数据特点选择适合的方法。
其次是倾斜摄影测量方法，通过倾斜摄影测量技术获取地表高程数据并建立数字地形模型。
这种方法在城市规划、土地利用和建筑设计等领域有着广泛的应用。
最后，还有激光雷达测量方法，该方法利用激光仪器对地表进行扫描，通过计算激光回波的时间差来确定地面表面的高程数据。
激光雷达测量方法具有高精度、高效率和非接触性等优点，目前在测绘技术中得到了广泛应用。
数字地形模型的建立为地理分析提供了坚实的基础。
地理分析是指通过对地理现象进行统计和空间分析，以发现地理规律和解决实际问题的过程。
数字地形模型的高程数据为地理分析提供了重要的信息，可以用于地形分析、景观分析和自然资源管理等方面。
地形分析是利用数字地形模型数据进行的各种地形参数计算和地形特征分析。
通过地形分析，我们可以了解地面的坡度、曲率、高程等信息，以便于研究地形演化和地质灾害等问题。
景观分析是对地表形态、地貌单位和景观结构进行定量分析和描述的过程。
通过对数字地形模型的分析，可以获得区域的景观特征、空间分布和格局等信息。
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。
如何进行数字地形模型的生成和分析数字地形模型（DTM）的生成和分析是现代地理信息系统（GIS）和遥感技术的重要应用之一。
DTM通过获取地面表面的数字高程和坐标数据，以三维形式呈现地形特征，为各种领域的研究和决策提供支持。
本文将介绍数字地形模型的生成和分析的基本原理和方法。
一、数字地形模型的生成1.高程数据的获取生成DTM的首要任务是获得地面的高程数据。
常用的获得高程数据的方法有测量和遥感技术。
测量方法包括全站仪测量、GPS测量和实地勘测等，适用于较小范围的地形特征获取。
而遥感技术则通过卫星、飞机和无人机等平台获取地表高程数据，具有较大范围和高时效性的优势。
2.数据预处理获取到的高程数据通常会包含一些噪声和孤立点，需要经过预处理来提高数据的可靠性和准确性。
预处理的方法包括数据滤波、数据插值和数据平滑等。
数据滤波可以去除噪声和异常点，数据插值可以填补缺失的数据，数据平滑可以减小数据之间的不规则性。
3.数据格式转换在进行数字地形模型生成之前，还需要将高程数据转换为标准的数字格式。
常用的数据格式有ASCII格式、LAS格式和DEM格式等。
ASCII格式是一种简单的文本格式，适用于小范围的数据；LAS格式是一种用于存储激光雷达数据的二进制格式，适用于大范围的数据；DEM格式是一种常用的栅格格式，适用于进行地形分析和可视化。
二、数字地形模型的分析1.地形特征提取数字地形模型可以提供详细的地形信息，可以通过分析和挖掘这些信息来获得有关地形特征的辅助信息。
常用的地形特征包括地形起伏度、坡度、坡向和几何形状等。
地形起伏度可以反映地形的变化强度，坡度可以反映地表的陡峭程度，坡向可以反映地表的朝向特征，几何形状可以反映地表的几何特征。
2.地形分析利用数字地形模型可以进行各种地形分析，以支持不同领域的研究和决策。
其中包括：（1）水文分析：通过分析地形的坡度、坡向和流向等特征，可以模拟水文过程和预测洪灾等水文灾害。
（2）土壤侵蚀分析：通过分析地形起伏度和坡度等特征，可以评估土壤侵蚀的潜力和风险。
数字地形分析与地形测量数据提取技巧近年来，随着科技的进步和遥感技术的发展，数字地形分析成为地理信息系统（GIS）中的一项重要技术。
数字地形分析不仅可以帮助地理学家研究地球表面的变化，还可以为社会规划，环境管理，气候预测等方面提供有力的支持。
而地形测量数据的提取则是数字地形分析的基础，下面将介绍一些常用的地形测量数据提取技巧。
首先，高程数据是进行地形分析的关键数据，而数字高程模型（DEM）是一种将地表高程信息以数字化形式呈现的方法。
DEM的获取有多种途径，其中最常用的是光学遥感影像的解算。
这种方法通过对一幅区域影像进行解析和计算，来获取该区域内地表的高程信息。
此外，还可以利用雷达测量、激光测距和水底测量等方式获取高程数据。
不同的方法对于不同应用场景有各自优劣，因此在实际应用中需要权衡其优缺点。
在获取DEM之后，我们可以利用地形测量数据提取技巧来进一步分析地形特征。
首先，地形参数是衡量地形特征的重要指标，包括坡度、坡向、高程等。
坡度指的是地表在某一点上的变化率，可以帮助我们判断地表的陡峭程度。
坡向指的是地表在某一点上的最大变化方向，可以帮助我们了解地表的走向。
高程则是地表某一点的相对高度，可以帮助我们分析地表的起伏程度。
其次，地形特征提取是地形分析的关键环节，常用的技术包括地形解译、地形分类和地形识别等。
地形解译通过对DEM进行分析和解读，可以获取地表的地貌特征，如河谷、山脉、湖泊等。
地形分类则是根据地表不同特征进行分类，可以将相似的地形特征归为一类，以便进行更精准的分析。
地形识别是利用特定的算法和模型来识别地表的地形特征，常见的算法包括斯站算法、近邻算法和支持向量机等。
此外，地形测量数据的提取还可以结合其他地理信息数据来进行综合分析。
比如，在城市规划中，我们可以结合地形数据和建筑物数据，来分析土地的利用率和建筑物的分布情况。
在农业管理中，我们可以结合地形数据和土壤数据，来研究土壤的适宜性和农作物的生长情况。
可编辑修改精选全文完整版教案模块五空间查询与分析单元二十四数字高程模型分析一、概述（一）DEM基本概念数字高程模型（Digital Elevation Model，缩写DEM）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。
DEM 是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作DOM的基础数据。
DEM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(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支。
一般认为，DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是单纯的数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。
DTM的另外两个分支是各种非地貌特性的以矩阵形式表示的数字模型，包括自然地理要素以及与地面有关的社会经济及人文要素，如土壤类型、土地利用类型、岩层深度、地价、商业优势区等等。
实际上DTM是栅格数据模型的一种。
它与图像的栅格表示形式的区别主要是：图像是用一个点代表整个像元的属性，而在DTM中，格网的点只表示点的属性，点与点之间的属性可以通过内插计算获得。
（二）DEM的表示方法一个地区的地表高程的变化可以采用多种方法表达，用数学定义的表面或点、线、影像都可用来表示DEM，如图5.82所示。
1．数学方法用数学方法来表达，可以采用整体拟合方法，即根据区域所有的高程点数据，用傅立叶级数和高次多项式拟合统一的地面高程曲面。
也可用局部拟合方法，将地表复杂表面分成正方形规则区域或面积大致相等的不规则区域进行分块搜索，根据有限个点进行拟合形成高程曲面。
2．图形方法（1）线模式：等高线是表示地形最常见的形式。
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。
由于规则格网结构简单，算法设计明了，在实际运用中被广泛采用。
本书中的DEM 仅指规则格网DEM 。
9.1.2 数字地形分析数字地形分析（Digital Terrain Analysis, DTA ），是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。
DTA 技术是各种与地形因素相关空间模拟技术的基础。
地形属性根据地形要素的关系特征和计算特征，可以归纳为地形曲面参数（parameters ）、地形形态特征（features ）、地形统计特征（statistics ）和复合地形属性（compound attributes ）。
地形曲面参数具有明确的数学表达式和物理定义，并可在DEM 上直接量算，如坡度、坡向、曲率等。
地形形态特征是地表形态和特征的定性表达，可以在DEM 上直接提取，其特点是定义明确，但边界条件有一定的模糊性，难以用数学表达式表达，如在实际的流域单元的划分中，往往难于确定流域的边界。
地形统计特征是指给定地表区域的统计学上的特征。
复合地形属性是在地形曲面参数和地形形态特征的基础上，利用应用学科（如水文学、地貌学和土壤学）的应用模型而建立的环境变量，通常以指数形式表达。
数字地形分析的主要内容有两方面，一是在复杂的现实世界地理过程中各影响因子和简单、高效、精确、易于理解的抽象与计算机实现中找到平衡。
简单地说，就是提取描述地形属性和特征的因子，并利用各种相关技术分析解释地貌形态、划分地貌形态等。
二是DTM 的可视化分析。
数字地形分析中可视化分析的重点在于地形特征的可视化表达和信息增强，以帮助传达地形曲面参数、地表形态特征和复合地形属性的信息。
根据分析内容，常用的数字地形分析的方法有以下几种（图9.1）： 1.提取坡面地形因子地形定量因子是为有效地研究与表达地貌形态特征所设定的具有一定意义的参数或指标。
从地形地貌的角度考虑，地表是由不同的坡面组成的，而地貌的变化，完全源于坡面的变化。
常用的坡面地形因子有坡度、坡向、平面曲率、坡面曲率、地形起伏度、粗糙度、切割深度等。
2.提取特征地形要素 （1）流域分析流域分析主要是根据地表物质运动的特性，特别是水流运动的特点，利用水流模拟的方法来提取水系、山脊线、谷底线等地形特征线，并通过线状信息分析其面域特征。
（2）可视域分析可视性分析包括两方面内容，一个是两点之间的通视性(Intervisibility)，另一个是可视域(ViewShed)，即对于给定的观察点所覆盖的区域。
3.地形统计特征分析地形统计分析是应用统计方法对描述地形特征的各种可量化的因子或参数进行相关、回归、趋势面、聚类等统计分析，找出各因子或参数的变化规律和内在联系，并选择合适的因子或参数建立地学模型，从更深层次探讨地形演化及其空间变异规律。
图9.1数字地形分析常用方法地形统计特征分析流域分析可视域分析提取坡度提取坡面曲率9.2DEM建立9.2.1DEM建立的一般步骤数字高程模型的建立过程是一个模型建立过程。
从模型论角度讲，就是将源域（地形）表现在另一个域（目标域或DEM）中的一种结构，建模的目的是对复杂的客体进行简化和抽象，并把对客体（源域，DEM中为地形起伏）的研究转移到对模型的研究上来。
模型建立之初，首先要为模型构造一个合适的空间结构（spatial framework）。
空间结构是为把特定区域内的空间目标镶嵌在一起而对区域进行的划分，划分出的各个空间范围称为位置区域或空间域。
空间结构一般是规则的（如格网），或不规则的（如不规则三角网TIN）。
建立在空间结构基础上的模型是由n个空间域的有限集合组成。
由于空间数据包含位置特征和属性特征，而属性特征是定义在位置特征上的，因此每一个空间域就是由空间结构到属性域的计算函数或域函数。
模型的可计算性要求有两点，一是空间域的数量、属性域和空间结构是有限的，二是域函数是可计算的。
构筑模型的一般内容和过程为：①采用合适的空间模型构造空间结构；②采用合适的属性域函数；③在空间结构中进行采样，构造空间域函数；④利用空间域函数进行分析。
当空间结构为欧几里德平面，属性域是实数集合时，模型为一自然表面。
将欧几里德平面充当水平的XY平面，属性域给出Z坐标（或高程），模型即为数字高程模型。
对于数字高程模型而言，空间结构的构造过程即为DEM的格网化过程（形成格网），属性值为高程，构造空间域函数即为内插函数的确定，利用空间域函数进行分析就是求取格网点的函数值。
9.2.2规则格网DEM的建立DEM是在二维空间上对三维地形表面的描述。
构建DEM的整体思路是首先在二维平面上对研究区域进行格网划分（格网大小取决于DEM的应用目的），形成覆盖整个区域的格网空间结构，然后利用分布在格网点周围的地形采样点内插计算格网点的高程值，最后按一定的格式输出，形成该地区的格网DEM（图9.1）。
图9.2 格网DEM建立流程9.2.3 DEM内插方法DEM建立过程中的关键环节是根据采样点的值内插计算格网点上的高程值。
内插是指根据分布在内插点周围的已知参考点的高程值求出未知点的高程值，它是DEM的核心问题，贯穿于DEM的生产、质量控制、精度评定、分析应用的各个环节。
随着DEM的发展和完善，已经提出了多种高程内插方法。
根据不同的分类标准，有不同的内插方法分类，例如按数据分布规律分类，有基于规则分布数据的内插方法、基于不规则分布的内插方法和适合于等高线数据的内插方法等；按内插点的分布范围，内插方法分为整体内插、局部内插和逐点内插法；从内插函数与参考点的关系方面，又分为曲面通过所有采样点的纯二维插值方法和曲面不通过参考点的曲面拟合插值方法；从内插曲面的数学性质来讲，有多项式内插、样条内插、最小二乘配置内插等内插函数；从对地形曲面理解的角度，内插方法有克立金法、多层曲面叠加法、加权平均法、分形内插等。
表9.1对各种DEM内插分类方法进行了简要的总结和归纳。
本小节仅从内插点的分布范围来看，简要介绍整体内插法、局部内插法和逐点内插法。
详细介绍参见第十章。
表9.1 DEM内插分类方法整体内插是指在整个区域用一个数学函数来表达地形曲面。
整体内插函数通常是高次多项式，要求地形采样点的个数大于或等于多项式的系数数目。
整体内插方法有整个区域上函数的唯一性、能得到全局光滑连续的DEM、充分反映宏观地形特征等优点。
但由于整体内插函数往往是高次多项式，它也有保凸性较差、不容易得到稳定的数值解、多项式系数的物理意义不明显、解算速度慢且对计算机容量要求较高、不能提供内插区域的局部地形特征等缺点。
在DEM内插中，一般是与局部内插方法配合使用，例如在使用局部内插方法前，利用整体内插去掉不符合总体趋势的宏观地物特征。
另外也可用来进行地形采样数据中的粗差检测。
局部分块内插是将地形区域按一定的方法进行分块，对每一分块，根据其地形曲面特征单独进行曲面拟合和高程内插。
一般按地形结构线或规则区域进行分块，分块的大小取决于地形的复杂程度、地形采样点的密度和分布。
为保证相邻分块之间的曲面平滑连接，相邻分(N)图9.5 地表单元坡度示意图块之间要有一定宽度的重叠，或者对内插曲面补充一定的连续性条件。
这种方法简化了地形的曲面形态，使得每一分块可用不同的曲面表达，同时得到光滑连续的空间曲面。
不同的分块单元可以使用不同的内插函数。
常用的内插函数有线性内插、双线性内插、多项式内插、样条函数、多层曲面叠加法等。
逐点内插是以内插点为中心，确定一个邻域范围，用落在邻域范围内的采样点计算内插点的高程值。
逐点内插本质上是局部内插，但与局部分块内插不同的是，局部内插中的分块范围一经确定，在整个内插过程中其大小、形状和位置是不变的，凡是落在该块中的内插点，都用该块中的内插函数进行计算，而逐点内插法的邻域范围大小、形状、位置乃至采样点个数随内插点的位置而变动，一套数据只用来进行一个内插点的计算。
逐点内插法要注意两个问题，一是选择合适的内插函数，内插函数决定着DEM 精度、DEM 连续性、内插点邻域的最小采样点个数和内插计算效率。
二是确定内插点邻域，内插点的邻域大小和形状、邻域内参加内插计算的数据点的个数、采样点的权重、采样点的分布、附加信息等不仅会影响到DEM 的内插精度，也影响到内插速度。
逐点内插方法计算简单，内插效率较高，应用比较灵活，是目前较为常用的一类DEM 内插方法。
