數(shù)字高程模型

數(shù)字高程模型第一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六主要內(nèi)容數(shù)字高程模型的概念DEM的表示方法DEM的主要表示模型DEM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DEM的特點(diǎn)DEM的數(shù)據(jù)獲取及預(yù)處理DEM數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一般遵循以下的基本原則DEM質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)DEM的應(yīng)用DEM與DTM第二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第三頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六1、數(shù)字高程模型的基本概念數(shù)字高程模型(DigitalElevationModel),簡(jiǎn)稱DEM。它是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實(shí)體地面模型，是數(shù)字地形模型(DigitalTerrainModel，簡(jiǎn)稱DTM)的一個(gè)分支，其它各種地形特征值均可由此派生。一般認(rèn)為,DTM是描述包括高程在內(nèi)的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等因子在內(nèi)的線性和非線性組合的空間分布，其中DEM是零階單純的單項(xiàng)數(shù)字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性可在DEM的基礎(chǔ)上派生。第四頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六數(shù)字高程模型的定義為：數(shù)字高程模型是對(duì)二維地理空間上具有連續(xù)變化特征地理現(xiàn)象通過(guò)有限的地形高程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地形曲面的數(shù)字化模擬－－模型化表達(dá)和過(guò)程模擬，DigitalElevationModel，簡(jiǎn)稱DEM。簡(jiǎn)單地說(shuō)，空間起伏連續(xù)變化現(xiàn)象的數(shù)字化表示和分析工具的集合。狹義DEM：是區(qū)域地表面海拔高程的數(shù)字化表達(dá)－－地表；廣義DEM：是地理空間中地理對(duì)象表面海拔高度的數(shù)字化表達(dá)----對(duì)象表面，具有更大的包容性，如海底DEM，大氣等壓面DEM等。第五頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六2、DEM的表示方法第六頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六DEM表示方法數(shù)字高程模型的表達(dá)方法主要分兩大類(lèi)：(1)數(shù)學(xué)函數(shù)法。(2)圖形圖像法。第七頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六數(shù)學(xué)方法用數(shù)學(xué)方法來(lái)表達(dá)，可以采用整體擬合方法，即根據(jù)區(qū)域所有的高程點(diǎn)數(shù)據(jù)，用傅立葉級(jí)數(shù)和高次多項(xiàng)式擬合統(tǒng)一的地面高程曲面也可用局部擬合方法，將地表復(fù)雜表面分成正方形規(guī)則區(qū)域或面積大致相等的不規(guī)則區(qū)域進(jìn)行分塊搜索，根據(jù)有限個(gè)點(diǎn)進(jìn)行擬合形成高程曲面第八頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六圖形方法線模式：等高線是表示地形最常見(jiàn)的形式。其它的地形特征線也是表達(dá)地面高程的重要信息源，如山脊線、谷底線、海岸線及坡度變換線等。點(diǎn)模式：用離散采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)建立DEM是DEM建立常用的方法之一。數(shù)據(jù)采樣可以按規(guī)則格網(wǎng)采樣，可以是密度一致的或不一致的；可以是不規(guī)則采樣，如不規(guī)則三角網(wǎng)、鄰近網(wǎng)模型等；也可以有選擇性地采樣，采集山峰、洼坑、隘口、邊界等重要特征點(diǎn)。第九頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六3、DEM的主要表示模型3.1規(guī)則格網(wǎng)模型3.2不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）模型3.3等高線模型3.4層次模型第十頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六不規(guī)則三角網(wǎng)TIN第十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六等高線等高線和相應(yīng)的自由樹(shù)第十四頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六4、DEM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)字高程模型的理論和技術(shù)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用三部分組成。這三部分根據(jù)功能又可劃分為五個(gè)功能模塊：（1）DEM的建立（2）DEM模型操作（3）DEM分析（4）DEM可視化（5）DEM應(yīng)用各個(gè)功能模塊之間的數(shù)據(jù)流不是單向的，是相互流動(dòng)的。第十五頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六5、數(shù)字高程模型的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的模擬數(shù)據(jù)如等高線地形圖相比，有如下特點(diǎn)：（1）精度的恒定性（2）表達(dá)的多樣性（3）更新的是實(shí)時(shí)性（4）尺度的綜合性第十六頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六6、DEM的數(shù)據(jù)獲取第十七頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六數(shù)據(jù)的預(yù)處理第十八頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六7、DEM數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一般遵循以下的基本原則：①適用性，滿足主要用戶的需求，并充分兼顧潛在用戶的需求；②運(yùn)行性，快速顯示和查詢，保持正常運(yùn)行，可以及時(shí)提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品③更新性，能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、修改和刪除，方便地?cái)U(kuò)充和進(jìn)行數(shù)據(jù)更新；④相關(guān)性，保證與其他基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品的相關(guān)性，使數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、坐標(biāo)系統(tǒng)以及產(chǎn)品一致性方面相關(guān)；⑤相容性，與其他類(lèi)型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)兼容，可以共享或相互交換數(shù)據(jù)；⑥先進(jìn)性，采用科學(xué)的技術(shù)手段，使系統(tǒng)保持一定的先進(jìn)性；⑦高質(zhì)量，與原始資料一致，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范；⑧完備性，除了基本的數(shù)據(jù)體外，有完備的元數(shù)據(jù)內(nèi)容；⑨安全性，有嚴(yán)密的權(quán)限控制機(jī)制。

第十九頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六8、DEM的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)2.DEM質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1）保凸性2）逼真性3）光滑性第二十頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三方面相互獨(dú)立又相互影響：曲面的逼真性與保凸性有關(guān)，保凸性顯然會(huì)影響曲面的整體逼近性；而保凸性和光滑性常常矛盾，一個(gè)光滑性很好的逼近面可能保凸性較差。不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)@些要求的重視程度也不一致，例如實(shí)際地形曲面一般是比較粗糙的，DEM應(yīng)首先滿足保凸性和逼真性，而對(duì)于飛機(jī)、汽車(chē)等制造業(yè)而言，首先考慮的卻是光滑性。第二十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六9、DEM的應(yīng)用9.1科學(xué)研究應(yīng)用區(qū)域、全球氣候變化研究水資源、野生動(dòng)植物分布地質(zhì)、水文模型地理信息系統(tǒng)地形地貌分析土地分類(lèi)、土地利用、土地覆蓋變化、監(jiān)測(cè)等第二十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六9.2商業(yè)應(yīng)用數(shù)字高程模型的應(yīng)用是面向用戶的，因此DEM的商業(yè)價(jià)值在于DEM產(chǎn)品與DEM派生產(chǎn)品的生產(chǎn)和分發(fā)。DEM的商業(yè)市場(chǎng)可分為兩類(lèi)：直接提供DEM數(shù)據(jù)而不進(jìn)行增值服務(wù)和用戶需要增值服務(wù)。主要行業(yè)有：電信交通管理與導(dǎo)航資源規(guī)劃管理與建設(shè)地質(zhì)勘探水文和氣象服務(wù)遙感、測(cè)繪多媒體應(yīng)用和電子游戲第二十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六9.3

工業(yè)、工程應(yīng)用主要用于進(jìn)行各種輔助決策和設(shè)計(jì)，以提高服務(wù)、設(shè)計(jì)質(zhì)量等，獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，主要部門(mén)有：電信、導(dǎo)航、航空、采礦業(yè)、旅游業(yè)以及各種工程建設(shè)如公路、鐵路、水利等部門(mén)。

9.4管理應(yīng)用地理信息貫穿于政府職能部門(mén)的管理規(guī)劃等各個(gè)層面，對(duì)于DEM而言，主要有自然資源管理、區(qū)域規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、減災(zāi)防災(zāi)、農(nóng)業(yè)、森林、水土保持以及與安全相關(guān)的各種應(yīng)用入保險(xiǎn)、公共衛(wèi)生等領(lǐng)域。

9.5軍事應(yīng)用虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、戰(zhàn)場(chǎng)地形環(huán)境模擬、制作作戰(zhàn)地圖、軍事工程、基于地形匹配的引導(dǎo)技術(shù)等。第二十四頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六10、DEM與DTM的比較

DTM和DEM

數(shù)字地形模型(DigitalTerrainModel，簡(jiǎn)稱DTM)，是在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)并管理的空間地形數(shù)據(jù)集合的統(tǒng)稱。是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，簡(jiǎn)稱DEM）是給二維的點(diǎn)、線、面賦予特殊的屬性：高程，使其變?yōu)槿S的表面模型。第二十五頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六DE