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数字高程模型
浏览:     发布日期:2016-12-20
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数字化模拟(即地形表面形态的数字化表达)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(Digital Terrain Model,简称DTM)的一个分支,其它各种地形特征值均可由此派生。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是零阶单纯的单项数字地貌模型,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。
 
建立方法
建立DEM的方法有多种。从数据源及采集方式讲有:
(1)直接从地面测量,例如用GPS、全站仪 、野外测量等;
(2)根据航空或航天影像,通过摄影测量途径获取,如立体坐标仪观测及空三加密 法、解析测图、数字摄影测量等等;
(3)从现有地形图上采集,如格网读点法、数字化仪手扶 跟踪及扫描仪半自动采集然后通过内插生成DEM等方法。
DEM内插方法很多,主要有整体内插 、分块内插和逐点内插三种。
整体内插的拟合模型是由研究区内所有采样点的观测值建立的。
分块内插是把参考空间分成若干大小相同的块,对各分块使用不同的函数。
逐点内插是以待插点为中心,定义一个局部函数去拟合周围的数据点,数据点的范围随待插位置的变化而变化,因此又称移动拟合法。
有规则网络结构和不规则三角网(Triangular Irregular Network, 简称TIN)两种算法。目前常用的算法是TIN,然后在TIN基础上通过线性和双线性内插建DEM。
用规则方格网高程数据记录地表起伏的优缺点 :
优点:(X,Y)位置信息可隐含,无需全部作为原始数据存储由于是规则网高程数据,以后在数据处理方面比较容易。
缺点:数据采集较麻烦,因为网格点不是特征点,一些微地形可能没有记录。
TIN结构数据的优点:能以不同层次的分辨率来描述地表形态.与格网数据模型相比,TIN模型在某一特定分辨率下能用更少的空间和时间更精确地表示更加复杂的表面.特别当地形包含有大量特征如断裂线、构造线时,TIN模型能更好地顾及这些特征。
 
分辨率
DEM分辨率是DEM刻画地形精确程度的一个重要指标,同时也是决定其使用范围的一个主要的影响因素。
DEM的分辨率是指DEM最小的单元格的长度。因为DEM是离散的数据,所以(X,Y)坐标其实都是一个一个的小方格,每个小方格上标识出其高程。这个小方格的长度就是DEM的分辨率。分辨率数值越小,分辨率就越高,刻画的地形程度就越精确,同时数据量也呈几何级数增长。所以DEM的制作和选取的时候要依据需要,在精确度和数据量之间做出平衡选择。目前我国已经完成了1:50000地形图的制作DEM的数据库的建设。
 
用途
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、通讯、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。

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