数字高程模型第三讲：DEM数据获取方法

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1、数字高程模型第三章DEM数据获取方法3.1DEM的数据来源3.1.1DEM的数据来源1.影像航空摄影测量：地形图测绘和更新的最有效、最主要的手段，高精度大范围DEM生产最有价值的数据源。航天遥感：从相片上获取的高程数据精度低，只是获取大范围小比例尺数据的有效方法（LandSat的MSS、TM和SPOT上的立体扫描仪）。近年来出现的高分辨率图像（IKONOS）、合成孔径雷达干涉测量技术、机载激光扫描仪等新型传感器能获取高精度高分辨率的DEM。应用影像数据作为DEM数据源时要注意以下几个特点：遥感影像的几何畸变；遥感数据的增强处理，用于扩大不同地物影像的灰度差；遥感影像数据的空间分辨

2、率；遥感影像数据的解译和判读；2.地形图：地形图是地貌形态的传统表述方法，是各种尺度DEM建立的主要数据源。应用地形图作为DEM数据源时要注意以下几个特点：地形图的现势性：纸质地形图制作工艺复杂，更新周期比较长，经济发达地区比落后（或山区）更明显；地形图存储介质：传统地形图多为纸质存储介质，受环境影响易变形；地形图精度：地形图精度决定着地形图对实际地形表达的可信度，与地形图比例尺、等高线密度（由等高距表示）、成图方法有关。不同比例尺的地形图，其所表示的几何精度和内容详细程度有很大的差别。地形图比例尺越小，对地形的综合程度就越大，所表示的地形就越概括和近似，反之亦然。我国地形图比例

3、尺系列特征类型比例尺等高距m综合特性成图方式大比例尺>1：5000<1综合程度很低，较真实地反映地形地貌实地测量1：50001航测成图1：1万2.51：2.5万51：5万101：10万20中比例尺1：25万50一定程度综合，近似反映地形地貌编绘成图1：50万100小比例尺1：100万较高的综合程度，仅反映地形的大致特征编绘成图3.地面测量数据Gps、全站仪、经纬仪等与计算机在野外观测获取地面点数据，处理变换后建成数字高程模型。一般用于大比例尺的地形测图和地形建模。如公路铁路勘测设计、房屋建筑、场地平整、矿山、水利等对高程精度要求较高的工程项目。虽然地面测量方式的精度非常高，但其工

4、作量大，周期长、更新十分困难，费用较高，一般不适合大规模的数据采集。可采用地面摄影测量在地面摄取立体像对，通过近景摄影测量方法获得小区域的DEM。4.其他数据源用气压测高法、航空测高法、重力测量等方法，可得到地面系数分布的高程数据。依此建立的DEM主要用于大范围且高程精度要求较低的研究。5.既有DEM数据我国到目前为止，已经建成了覆盖全国范围的1:100万、1:25万、1:5万数字高程模型，以及七大江河重点防洪区的1:1万DEM，省级1:1万数字高程模型的建库工作也已全面展开。对已存在的各种分辨率的DEM数据，应用时要考虑自身的研究目的以及DEM分辨率、存储格式、数据精度和可信度

5、等因素。3.2 DEM数据采样理论基础DEM实际地形表面的再现可信程度原始地形采样点的分布和密度DEM数据采样要求：深入了解地形表面结构特征和地形复杂程度，正确选择地形特征点和线，合理分布采样点。3.2.1采样的理论背景理论上：点—0维，无大小—地表全部几何信息包含无数个点—不可能获取地表全部信息实践上：不需要DEM表达全部信息—测量表达相应地表所需要的数据点—达到地形表面精度和可信度即可。如何用有限的地面高程点来表达完整的地形表面：采样理论—由采样数据获得的格网点信息仅仅能表述那些波长大于2倍采样间隔的信息。3.2.2基于不同观点的采样1.统计学观点：DEM表面可以看作是点的特

6、定集合（采样空间）有随机采样和系统采样两种方法。因此，对特定集合的研究可以转化为对采样数据的研究。随机采样：对各采样点以一定概率进行选择，各点被选中的概率各不相同（若概率相同则为简单随机采样）。系统采样：也称规则采样，以预先设定的方式确定采样点，各采样点被选取得概率为100%。2.几何学观点：DEM表面通过不同的几何结构来表示，这些结构按其自身的性质可分为规则和不规则两种形式。规则结构据其在空间表现可分为：一维结构：对应的采样方法为剖面法或等高线法。二维结构：通常为正方形或矩形、等边三角形、六边形或其他规则几何图形。不规则结构：不规则三角形或多边形。３.基于特征的采样观点（地形曲

7、面的几何特征）形态各异的地形表面通过具有特征意义的点和线划分为一系列单一的地貌形态。点和线具有不同的地形信息：特征要素：地形特征点和特征线特征点：山顶、洼地、鞍部、山脚点、山脊点、山谷点等----不仅能表示出自己的高程信息，还能给周围点更多的地形信息特征线：山脊线、山谷线、断裂线（陡坎、海岸线、水涯线等）－－将特征点相连形成。坡度变换点：在地形剖面上反映了地形的坡度变化趋势—陡缓坡的变化。方向变化点：在平面上刻划着地形特征线的走势变化—正负坡的变化。非特征要素：分布在各个地形单元