第六讲 数字高程模型及应用

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1、第六讲数字高程模型及应用数字高程模型及应用一、DEM概述二、DEM建立1、DEM的数据获取2、DEM的建立方法三、DEM应用Page数字地面模型工程设计摄影测量和遥感中的应用是地理信息的基础数据军事上用于导航及导弹制导Page原始影像凸包表面模型Page原始影像三维模型（无纹理）三维模型（有纹理）Page数字高程模型（DigitalElevationModel，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

2、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(DigitalOrthophotoMap，数字正射影像图)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。（一）DEM定义一、DEM概述PageDEM，(DigitalElevationModels)，是国家基础空间数据的重要组成部分，它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元上高程的集合，数学表达为：z=f(x，y)。由于DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通

3、讯、气象、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。如在工程建设上，可用于如土方量计算、通视分析等；在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析如汇水区分析、水系网络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的基础;在无线通讯上，可用于蜂窝电话的基站分析等等。（一）DEM定义一、DEM概述Page数字地形(地面)模型（DigitalTerrainModel,DTM）: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

4、数字描述。（当地形属性为高程时称为DEM）地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向、坡度变化率、粗糙度等。（二）DTM定义一、DEM概述Page数字地形(地面)模型（DigitalTerrainModel,DTM）是20世纪50年代由美国MIT摄影测量试验室主任米勒（C.L.MILLER）首次提出，并用其成功地解决了道路工程中土方估算等问题。此后它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线等）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断即任意断面图绘制。在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及

5、地图的修测。DTM是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划和洪水险情预报等。在军事上可用于导航、作战电子沙盘等。（二）DTM定义一、DEM概述Page对DTM的研究包括DTM的精度问题、地形分类、数据采集、DTM的粗差探测、质量控制、数据压缩、DTM应用以及不规则三角网DTM的建立与应用等。（二）DTM定义一、DEM概述Page（三）DEM与DTM的区分●数字高程模型(DigitalElevationModel，DEM)：研究地面起伏。●数字地形模型(DigitalTerrainModel，DTM)：含有地面起伏和属性

6、(如坡度、坡向等)两个含义，是DEM的进一步分析。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。一、DEM概述PageDTM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DEM。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、

7、坡向、粗糙度，并进行通视分析，流域结构生成等应用分析。一、DEM概述Page（四）DEM的表示方法●使用三维函数模拟复杂曲面；●将一个完整曲面分解成方格网或面积上大体相等的不规则格网，每个格网中有一个点的观测值，即为格网值；●适用于曲面插值来表示地下水或土壤的特性；一、DEM概述Page1、GRID模式（点模式）规则格网法是把DEM表示成高程矩阵，此时，DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不规则离散数据点内插产生。●表示方法：规则网格将区域划分成规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值，记录每个网格的高程；与栅格地图相同。通常是正方形，

8、也可以是矩形、三角形等规则网格。数学上表示为一个矩阵，在计算机实现中是一个二维数组。一、DEM概述Page格网DEM1、GRID模式（点模式）一、DEM概述Pag