1格网数字高程模型

不规则三角网（TIN）Ⅰ 数字高程模型（DEM）地球表面高低起伏，呈现一种连续变化的曲面，这种曲面无法用平面地图来确切表示。

于是我们就利用一种全新的数字地球表面的方法——数字高程模型的方法，这种方法已被普遍广泛采用。

数字高程模型即DEM（Digital Elevation Model），是以数字形式按一定结构组织在一起，表示实际地形特征空间分布的模型，也是地形形状大小和起伏的数字描述。

DEM有三种主要的表示模型：规则格网模型，等高线模型和不规则三角网。

格网（即GRID）DEM在地形平坦的地方，存在大量的数据冗余，在不改变格网大小情况下，难以表达复杂地形的突变现象，在某些计算，如通视问题，过分强调网格的轴方向。

不规则三角网（简称TIN，即Triangulated Irregular Network）是另外一种表示数字高程模型的的方法（Peuker等，1978），它既减少了规则格网带来的数据冗余，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。

不规则三角网能随地形起伏变化的复杂性而改变采样点的密度和决定采样点的位置，因而它能够避免地形起伏平坦时的数据冗余，又能按地形特征点如山脊，山谷线，地形变化线等表示数字高程特征。

Ⅱ TIN的基本知识在TIN中，满足最佳三角形的条件为：尽可能的保证三角形的三个角都是锐角，三角形的三条边近似相等，最小角最大化。

TIN 是基于矢量的数字地理数据的一种形式，通过将一系列折点（点）组成三角形来构建。

形成这些三角形的插值方法有很多种，例如Delaunay 三角测量法或距离排序法。

ArcGIS 支持Delaunay 三角测量方法。

TIN 的单位是英尺或米等长度单位，而不是度分秒。

当使用地理坐标系的角度坐标进行构建时，Delaunay 三角测量无效。

创建TIN 时，应使用投影坐标系（PCS）。

TIN 模型的适用范围不及栅格表面模型那么广泛，且构建和处理所需的开销更大。

获得优良源数据的成本可能会很高，并且，由于数据结构非常复杂，处理TIN 的效率要比处理栅格数据低。

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。

第9章数字高程模型9.1 数字高程模型建立一、GRID模型建立1、GRID模型建立方法（1）点数据—“离散数据网格化”—直接形成规则网GRD高程文件。

（2）线数据—“离散数据网格化”—直接形成规则网GRD高程文件。

（3）点文件、线文件—“高程点线数据栅格化”—直接形成规则网GRD高程文件。

2、点数据（带有高程属性值的高程点离散数据）生成GRID过程（1）附加数据库并添加图层（2）离散数据网格化3、线数据生成GRID过程（1）添加图层（2）离散数据网格化二、TIN模型建立1、TIN模型建立的方法（1）点数据—“生成三角剖分网”—直接形成三角网高程文件。

（2）线数据—“生成三角剖分网”—直接形成三角网高程文件。

（3）点数据、线数据—“高程点/线三角化”—直接形成三角网高程文件。

2、利用点数据创建TIN（1）添加图层（2）生成三角剖分网（3）调整三角剖分网3、利用矢量数据生成TIN（1）“TIN构建—高程点/线三角化”（2）生成TIN4、生成约束三角剖分网（1）添加数据层，增加字段。

（2）赋值约束特征码（3）高程点/线三角化三、TIN转GRID（1）TIIN分析—TIN转换为DEM（2）查看NewGrid9.2 地形因子分析一、坡度1、在GRID中进行坡度分析（1）附加数据库添加图层（2）数据分析—地形因子分析（3）查看新生成的图层二、坡向1、在GRID中进行坡向分析（1）添加图层（2）数据分析—地形因子分析（3）查看新生成的图层三、粗糙度（1）添加图层（2）数据分析—地形因子分析（3）查看新生成的图层四、沟脊值（1）添加图层（2）数据分析—地形因子分析（3）查看新生成的图层五、曲率（1）添加图层（2）数据分析—地形因子分析（3）查看新生成的图层9.3 可视性分析一、连线可视性分析（1）附加数据库，添加图层（2）数据分析—连线可视性分析（3）单击“可视分析”红色—不可视，绿色—可视。

二、全局可视性分析（1）添加图层，并设置当前编辑。

格网数字高程模型武汉大学测绘学院 潘正风一．格网DEM （Digital Elevation Model ）生成1．由离散点求格网点高程若网格点的坐标为 0x ，0y ，在搜索圆内某数据点的坐标为 i x ，i y ，该点到网格点的距离为:()()2020y y x x D i i i -+-=则网格点的高程为()()∑∑=iiiD D z z 1 或 ()()∑∑=22/1/iiiD D z z2．由三角网转换成格网DEM按线性插值计算格网点高程： ()()()()213131212131312112131312111y x y x x z x z y y z y z y x x z z ---+---=式中，1221x x x -=，1331x x x -=，1221y y y -=，1331y y y -=，1221z z z -=，1331z z z -=。

3．等高线内插法二．数字高程模型的应用 1．计算单点高程D C B A P z Ly L x z L y L x z L y L x z L y L x z ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⋅+⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=11112．计算地表面积地表面积的计算即为各网格的表面积之和。

引入一个高程点，构成4个表面空间三角形，三角形面积为：()()()321S P S P S P P A ---= 式中，()32121S S S P ++=，222z y x S i ∆+∆+∆=。

3．计算体积按四棱柱或三棱柱体积计算332133A h h h V ++=4432144A h h h h V +++=4．绘制剖面图5．坡度计算使用3×3的格网窗口，每个窗口中心为一个高程点。

窗口在DEM 数据矩阵中连续移动后完成整幅图的计算工作。

22arctan ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=y z x z α 式中，x z z x z j i j i ij ∆-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-+21,1,，y j z z y z i j i ij∆-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-+2,1,1。

2。

1数字高程模型建模数字高程模型有两种模式[4]，一种是不规则三角网模型TIN，另一种是规则格网模型Grid。

两种模型可以相互转换，但一般大规模的地形都采用规则格网模型。

格网数字高程模型的建模方法可以有多种，最常用的方法是数字摄影测量方法，通过影像匹配自动生成数字高程模型。

当得不到立体影像，仅有地形图时，通常采用对现有地图进行扫描，获得矢量化等高线，再由等高线内插成数字高程模型。

当然，我们也可以通过外业测量的方法，获得大量高程点三维坐标，再内插成数字高程模型。

地面纹理影像可以从现有航空影像或航天遥感影像获得，也可根据地面物体的特征，人工赋予相应的纹理影像。

但不管用哪种方法，都要先将原始影像处理成数字正射影像，它有一致的比例尺，消除了投影误差，坐标与数字高程模型一致。

这样经过处理的数字正射影像才能与数字高程模型匹配，形成真实的景观模型。

由原始影像处理成数字正射影像可以有多种方法，通常有数字摄影测量方法和单片微分纠正方法。

不论哪种方法都是消除像片倾斜和投影差的过程，都要进行绝对定位使之归化比例尺和地面坐标。

2。

3三维建筑结构数据的获取与处理三维建筑结构是指房屋建筑、路桥、油罐、电视塔等各种三维实体，获得这些三维目标的框架数据主要有两种方法。

一种是用数字摄影测量方法，在立体模型上采集建筑物的框架坐标，然后通过建模软件将它们构造成体对象。

另一种方法是采用三维设计软件，如3Dmaxs，Multigen，Microstation等软件。

将设计好的三维实体导入并定位于地形景观模型中。

无论哪一种方法，都要对数据进行检核，使它们的连线正确，以利于粘贴侧面纹理。

三维实体数据检核的过程如下:(1)拓扑结构检查。

通过对每一地物的三维模型与航测像对中的立体影像的比对，检查三维模型的拓扑结构是否正确。

(2)建筑物顶部同高检查。

在现实中建筑物顶面绝大部分表现为同高的情况，而这就需要对三维建筑物模型的顶面进行同高检查，从而使点与平面符合。

地理信息系统中常⽤的空间数据模型有哪些？之前在百度知道上看到了这个问题——“地理信息系统中常⽤的空间数据模型有哪些？”今天就针对这个问题做了⼀些整理，看看能不能帮到⼤家。

空间数据模型是指利⽤特定的数据结构来表达空间对象的空间位置、空间关系和属性信息；是对空间对象的数据描述。

空间数据模型是地理信息系统的基础，它不仅决定了系统数据管理的有效性，⽽且是系统灵活性的关键。

⽬前，与GIS设计有关的空间数据模型主要有⽮量模型，栅格模型，数字⾼程模型，⾯向对象模型，⽮量和栅格的混合数据模型等。

前⾯四种模型属于定向性模型，在模型设计时只包括与应⽤⽬标有关的实体及其相互关系，⽽混合模型的设计则包括所有能够指出的实体及其相互关系。

就⽬前的应⽤现状⽽⾔，⽮量模型、栅格模型、数字⾼程模型相当成熟（⽬前成熟的商业化GIS主要采⽤这三类模型），⽽其它模型，特别是混合模型则处于⼤⼒发展之中。

⼀、⽮量模型（vector model）⽮量模型是利⽤边界或表⾯来表达空间⽬标对象的⾯或体要素，通过记录⽬标的边界，同时采⽤标识符(Identifier)表达它的属性来描述空间对象实体。

⽮量模型能够⽅便地进⾏⽐例尺变换、投影变换以及图形的输⼊和输出。

⽮量模型处理的空间图形实体是点（point）、线（line）、⾯（area）。

⽮量模型的基本类型起源于“Spaghetti”模型。

在Spaghetti模型中，点⽤空间坐标对表⽰，线由⼀串坐标对表⽰，⾯是由线形成的闭合多边形。

CAD等绘图系统⼤多采⽤Spaghetti模型。

GIS的⽮量数据模型与Spaghetti模型的主要区别是，前者通过拓扑结构数据来描述空间⽬标之间的空间关系，⽽后者则没有。

在⽮量模型中，拓扑关系是进⾏空间分析的关键。

在GIS的拓扑数据模型中，与点、线、⾯相对应的空间图形实体主要有结点（node）、弧段（arc）、多边形（polygon），多边形的边界被分割成⼀系列的弧和结点，结点、弧、多边形间的空间关系在数据结构或属性表中加以定义。

测绘技术中常见的数字高程模型介绍测绘技术在现代社会中发挥了重要的作用，尤其是在城市规划、土地利用以及自然灾害防治等方面。

数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）是测绘技术中常见且重要的一个概念。

本文将介绍数字高程模型的概念、应用以及构建方法。

一、数字高程模型的概念数字高程模型指的是一种描述地表形态及其相关信息的数学模型。

它用离散的数据点或像元来表示地面的高程信息。

数字高程模型能够精确表达地表的高低起伏，并且能够提供用于分析和测量的几何和地形属性，如高度、坡度和坡向等。

二、数字高程模型的应用数字高程模型在测绘技术中有着广泛的应用。

首先，它在地图制作中起到了至关重要的作用。

数字高程模型能够提供地形的三维信息，帮助测绘人员更加准确地绘制地图。

其次，数字高程模型也是土地规划和建设工程设计的重要工具。

通过数字高程模型，规划师和工程师能够深入了解地表形态特征，为城市规划和建设提供科学依据。

此外，数字高程模型在环境保护、水资源管理以及自然灾害预测和防治等领域也有着广泛的应用。

三、数字高程模型的构建方法数字高程模型的构建有多种方法，主要包括测量和遥感两种方式。

测量方式包括地面实地测量和空中摄影测量。

地面实地测量通常使用全站仪或GPS等测量仪器对地面进行测量，然后通过插值法将测量数据构建成数字高程模型。

空中摄影测量则是通过航空器从空中获取影像，再通过摄影测量技术提取地面高程信息，并通过数字影像处理软件构建数字高程模型。

遥感方式则是利用航天卫星或航空器搭载的遥感传感器获取地表影像数据，通过图像处理技术提取高程信息，并构建数字高程模型。

这种方式可以快速且经济地获取大范围的地表高程信息。

四、数字高程模型的分类根据数据的来源和表示方式，数字高程模型可以分为灰度 DEM、三角网 DEM 和等高线 DEM。

灰度 DEM 是最常见的一种数字高程模型，它使用灰度图像来表示地表的高程信息。

三角网 DEM 是通过将地表划分为多个三角网单元，利用分析网格单元内的高程数据构建数字高程模型。

第一章1.2数字高程模型1)狭义概念：DEM是区域地表面海拔高程的数字化表达。

(2)广义概念：DEM是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。

(3)数学意义：DEM是定义在二维空间上的连续函数H=f(x,y)地理空间是三维的，但DEM是叠加在二维地理空间上的一维特征(高程)的向量空间,其本质是地理空间定位和数字描述。

DEM是2.5维的。

2.分类：1.范围：局部DEM ( Local ) 2.连续性：不连续DEM ( Discontinuous )地区DEM (Regional )连续DEM (Continuous )全局DEM ( Global) 光滑DEM ( Smooth )3.结构（1）.点：散点DEM （3）面：格网DEM（2）线：等高线DEM 不规则DEM断面DEM 混合DEM3.特点：（1）精度恒定性（2）表达多样性（3）更新实时性（4）尺度综合性4.DEM与DTM区别DTM是地形表面形态等多种信息的一个数字表示。

它包含地貌。

环境。

土地利用等多种信息的定量和定性描述。

而DEM只取DTM的（X,y）和对应的Z值。

Dem以绝对高程或海拔表示的地形模型，dtm泛指地形表面自然、人文、社会景观模型DTM范围更广。

5.我国不同比例尺的DEM（四种不同比例尺DEM与分辨率）1：1,000,000(1000m)、1：250,000(100m)、1：50,000(25m)、1：10,000(5m) DEM的维度为2.5维。

第二章1.DEM数据模型主要刻画具有连续变化特征的空间对象，因此属于基于场的镶嵌数据模型。

一、DEM数据模型1）、镶嵌数据模型2）、规则镶嵌数据模型：用规则的小面块集合来逼近不规则分布的地形。

构造方法：用数学手段将研究区域进行网格划分，把连续的地理空间离散为互不覆盖的网格，然后对格网单元附加相应的属性信息。

特点：数据结构简单、隐式的坐标存储、高效的访问效率、数据冗余3）、不规则镶嵌数据模型：用来进行镶嵌的小面块具有不规则的形状和边界。