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1、7.1数字地面模型概述7.2DEM常用数据模型7.3DEM数据的获取7.4数字地形可视化7.5数字地形分析7.6DEM的应用第七章数字高程模型及其应用地理空间实质是三维的，只是人们通常在二维地理空间上描述并进行分析。如在土地利用，土地分级等问题上，都用平面专题图来描述。数字地面模型的提出，从时间上实际上早于GIS，但GIS的发展大大促进人们对数字地面模型的研究。目前，数字地面模型已成为GIS的重要内容，GIS的很多功能以数字地面模型为基础。7.1数字地面模型概述DTM(DigitalTerrainModel)数字地形模型50年代由MIT摄影测
2、量实验室提出，是用数字形式描述地形表面的模型。实质上这是对地面形态和属性信息的数字表达。DEM(DigitalElevationModel)数字高程模型当DTM模型中数字属性为高程时称DEM模型，即数字高程模型。DEM模型是DTM模型的一种特例。什么是4D产品（DEM,DLG,DRG,DOM）数字高程模型（DigitalElevationModel，缩写DEM）是在某一投影平面（如高斯投影平面）上规则格网点的平面坐标（X，Y）及高程（Z）的数据集。DEM的格网间隔应与其高程精度相适配，并形成有规则的格网系列。根据不同的高程精度，可分为不同类型
3、。为完整反映地表形态，还可增加离散高程点数据。数字线划地图（DigitalLineGraphic，缩写DLG）是现有地形图要素的矢量数据集，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，全面地描述地表目标。数字栅格地图（DigitalRasterGraphic，缩写DRG）是现有纸质地形图经计算机处理后得到的栅格数据文件。每一幅地形图在扫描数字化后，经几何纠正，并进行内容更新和数据压缩处理，彩色地形图还应经色彩校正，使每幅图像的色彩基本一致。数字栅格地图在内容上、几何精度和色彩上与国家基本比例尺地形图保持一致。数字正射影像图（DigitalOrth
4、ophotoMap，缩写DOM）是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观真实等优点。DEM模型是新一代的地形图，它通过存储在介质上的大量地面点空间数据和地形属性数据，以数字形式来描述地形地貌。为了表示地形起伏必需存储三维数据，这首先必需研究三维数字地面模型。从测绘的角度看DEM的表示方法DEM表示方法数学方法图形法整体局部傅立叶级数高次多项式规则数学分块不规则数学分块点
5、数据线数据规则不规则水平线典型线典型特征密度一致密度不一致三角网邻近网山峰、洼坑隘口、边界垂直线山脊线谷底线海岸线坡度变换线7.2DEM的常用数据模型规则格网模型将空间区域分成规则的等距离单元，每个单元对应一个数值，通常在数学上表示为一个矩阵，在计算机中表现为一个二维数组，每个格网单元或数组元素对应一个高程值。用规则采样点数据（或把不规则采样点数据内插成规则点数据），而后，以矩阵形式来表地面形状。它已成为栅格数据结构中DEM的通用形式。一、规则格网(grid)模型按平面上等间距规则采样，或内插所建立的数字地面模型，称为基于栅格的数字地面模型，
6、可以写成以下形式:DTM＝│Zi,j│,i=l,2,…,m;j=1,2,n式中，Z为栅格结点（i,j）上的地面属性数据，包括土地权属、土壤类型、土地利用等。当该属性为海拔高程时，则该模型即为数字高程模型。1.模型的表示规则格网（grid)模型1）格网面元组成格网的四个相邻格点在水平面上所包含的面积单元。2）格网面元的趋势面格网面元的四个角点高程支撑的数学面，通常该数学面用三种形式表示。按最小二乘法将格网面元四个角点高程拟合为一个平面，称格网面元的平面趋势面。将格网面元四个角点高程拟合为双线性趋势面。将格网面元四个角点高程拟合为双三次趋势面。3
7、)格网点针对格网点的值(i,j)(i,j+1)(i+1,j)(i+1,j+1)(i,j)(i,j+1)(i+1,j)(i+1,j+1)2.格网的含义格网数据结构是典型的栅格数据结构，可采用栅格矩阵及其压缩编码的方法表示。其数据包括三部分：1）元数据描述DEM数据的数据，如数据表示的时间、边界、测量单位、投影参数。2）数据头DEM数据的起点坐标、坐标类型、格网大小、行列数等。3）数据体行列数分布的数据阵列。3.格网数据结构规则格网数据模型的优点：1）数据结构简单，算法实现容易，便于空间操作和存储。尤其适合在栅格数据结构的GIS系统中。2）容易计
8、算等高线、坡度、坡向、自动提取地域地形等。规则格网是DEM最广泛使用的格式。目前，很多国家都以规则格网的数据矩阵作为DEM提供方式。4、规则格网的优缺点规则格网数据
