数字高程模型共14页
本科学生综合性实验报告
姓名学号
专业地理信息系统班级 11级＿
实验课程名称数字高程模型
实验名称坡度等地形因子提取的不确定性研究
指导教师及职称
开课学期 2014 至＿ 2015 学年＿上学期
云南师范大学旅游与地理科学学院编印
一、实验准备
1）DEM网格计算。
Arctoolbox---Data Management Tools ---raster processing ----rasampe
将DEM数据分为30M，60m,90m，100m。
2) 计算坡度
地面某点的坡度是过该点的切平面与水平地面的夹角，是高度变化的最大值比率，表示了地表面在该点的倾斜程度。基于 DEM 数据，利用 Arcgis 的 Slope 工具提取坡度。
分别计算不同分辨率30、60、90、100的坡度图。 如下图所示为30M 、100M 的坡度分布图。
30m 100m 60m 90m
提出的坡面特征分析的自然地域导向表，将坡度重分类为 0°～3°，3°～5°，5°～15°，15°～25°，25°～30°，30°～ 45°，＞45°七级。
重分类结果如下图所示：
30M 60M 90M 100M 3) 坡向计算
地面任何一点切平面的法线在水平面的投影与过该点的正北方向的夹角成为该点的坡向。坡向是决定局部地面接收阳光和重新分配太阳辐射量的重要地形因子之一，直接造成局部地区气候特征的差异。坡向还直接影响到诸如土壤水分、地面无霜期以及作物生长适宜性程度等多项重要的农业生产指标。
坡向图：
30m 60m 90m 100m
4)坡向重分类
利用Arcgis的表面分析工具提取坡向，再用重分类将坡向分为平坦( －1) ，北( 0°-22.5°，337.5°-360°) ，东北( 22.5°-67.5°) ，东( 67.5°-112.5°) ，东南( 112.5°-157.5°) ，南( 157.5°-202.5°) ，西南( 202.5°-247.5°) ，西( 247.5°-292.5°) ，西北( 292.5°-337.5°) 九个方向。
30 60 90 100
4) 剖面曲率
分别计算30.60、100、90的剖面曲率
剖面曲率是对地面坡度沿最大坡降方向地面高程变化率的度量，用来描述地表曲面在垂直方向上的弯曲、变化情况，从而对地面的复杂程度进行表征。根据上述得到的坡度图层，再利用同样的方法对坡度图层求坡度，即可得到剖面曲率( 坡度的坡度)。
30m 60m 90m 100m 5) 平面曲率
根据上述得到的坡向图层，再利用同样的方法对坡向图层求坡度，即可得到平面曲率( 坡向的坡度) 。
30M 60M 90M 100M
6）DEM精度对地形因子提取的影响分析：
6.1 不同网格尺寸DEM对坡度的影响
不同网格的坡度直方图:
100M 90M
60M 30M
对频数统计如下图
按照上述坡度提取原理与分级方法提取坡度并分级，计算结果见直方图可以看出，DEM网格尺寸的变化对坡度为0-3地区影响最大，对坡度为25°-30°地区影响最小，坡度为0°-3°地区面积百分比随DEM网格尺寸的增大而增大，坡度大于30°地区面积百分比随DEM网格尺寸的增大而减
小，而坡度从3°-30°地区面积百分比随DEM分辨率变化较小( 其中15°-25°坡度面积百分比变化稍大)
这是因为随着DEM精度的降低，对地形的描述越来越粗糙，一些细小的地形起伏被忽略或放大，因而0°-3°的平坦区面积增大，坡度大于30°的陡坡区面积减小研究区DEM精度对坡度的整体影响见表3 由表3可以看出，随着DEM分辨率的降低，提取的坡度最大值平均值都随之减小( 如图5) ，这说明DEM精度降低对地形的概括作用增大，使得整体地形向平坦转化，地貌的细部形态被简化且标准差也逐渐减小，说明低精度DEM提取的坡度变化范围比高精度的小，反映了低精度DEM对地形的高度概括作用，使得坡度值比较集中表2 不同网格尺寸各级坡度面积百分比(%)
6.2 不同网格尺寸DEM对坡向的影响
100m 90m
60m 30m
希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：
1、生命对某些人来说是美丽的，这些人的一生都为某个目标而奋斗。
2、推销产品要针对顾客的心，不要针对顾客的头。
3、不同的信念，决定不同的命运。
数字高程模型(DEM)的构建及其在城市规划中的应用
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加好 友 发短信 等级：版 主 帖 子：110 积分：9 43 威 望：0 精华：1 注册：2 008-7-1 0 12:1 7:54 数字高程模型（DEM ）的构建及其在城市规划中的应用 Post By ：2008-7-30 17:35:31 数字高程模型（DEM ）的构建及其在城市规划中的应用 吕春英 佟庆远 李王锋 赵冬泉 摘要：数字高程模型（Digital Elevation Model ，简称DEM ）是指一定区域范围内规则格网点的平面坐标及其高程的数据集或者是经纬度和海拔高度的数据集。目前，DEM 广泛应用于城市规划和设计领域。本文就城市规划研究中涉及的数字高程模型（DEM ）的数据采集方式和常用生成方法进行了分析，并通过具体规划实例探讨其在城市规划中的应用。 关键词：DEM ，城市规划 1 引言 数字地形模型（Digital Terrain Model ，简称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。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（DEM ）[1]。 DEM 通常用地表规则格网单元构成的高程矩阵表示，广义的DEM 还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。 DEM 数据包含了丰富的地形、地貌、水文信息，它能够直观展现一个地区的地形、地貌特征，通过DEM 可以提取大量的地表形态信息，如坡度、坡向、水系等等，因此DEM 常被用于各种地形特征的定量分析和三维立体等专题图的绘制。目前，DEM 数据已成为城市规划的重要基础数据，借助各种GIS 软件，对DEM 数据进行分析和三维显示，能够更好的辅助城市规划。本文通过大量案例分析，展示了DEM 在城市规划中的应用。 2 DEM 的生成方法
ArcGIS环境下基于DEM的水文特征提取研究
论文题目ArcGIS环境下基于DEM的水文特征提取研究姓名 所在学院 专业班级 学号109042010006 指导老师 二○一三年一月四日
数字高程模型10GIS姜婷109042010006 ArcGIS环境下基于DEM的水文特征提取研究 ——以闽江流域建溪水系为例 姜婷 （福建师范大学地理科学学院，福建省福州市350108） 摘要：选择闽江流域建溪水系为研究对象,以数字高程模型DEM(Digit Elevation Models)为基础,利用ArcGIS软件的水文分析工具从DEM数据中提取研究区域的流域水文特征的详细过程。主要包括:DEM的生成和预处理、水流方向的确定、水流累积量提取、河网的提取和子流域的划分。结果表明，利用该方法提取的河网与利用手工方法提取的河网基本一致，从而证明该方法具有较高的精度。 关键词：数字高程模型；水文特征；ArcGIS；提取；建溪水系 21世纪以来水资源危机日益突出，水文模型已经成为目前国内外水文学研究的热门课题。随着“3S”技术的发展，为水文科学注入了新的血液。目前水文模拟技术趋向于将水文模型同GIS 与RS集成，以便充分利用GIS在数据管理、空间分析及可视性方面的功能。数字高程模型DEM (Digital ElevationModel)是用一组有序数值阵列形式表示地面点的平面坐标(x,y)和高程z的一种实体地面模型。它包含了大量的地理信息,是构成GIS的基础数据，其用途十分广泛,利用DEM可以提取流域的许多重要水文特征参数，如坡度、坡向、水沙运移方向、汇流网络、流域界线等。目前,利用DEM进行流域分析的工具很多,ArcGIS的水文分析模块(Hydro logymodel)是美国环境系统研究所公司(ESRI)为ArcGIS推出的一个水文分析模块,主要用于地形和河流网系的提取和分析,实现地形模型可视化,其强大的流域特征分析功能可以满足各种流域DEM处理的需要。 1流域概况 建溪是闽江上游三大溪中最大的溪流，是一个树枝状水系。水系源头在武夷山脉和仙霞岭余脉，南平以上流域面积16396平方公里，占闽江流域的27%。河系贯通崇安、建阳、浦城、松溪、政和、建瓯、南平七个县市。河流总长635.6公里，流域内有大小溪流120多条。流域内气候温和湿润，处于高雨区，年平均降雨量1800～2200毫米。建溪的年均流量每秒521立方米，年径流量164亿立方米，约占闽江总流量的1/3。流域内山区海拔差异明显,因而该水系具有河流比降大、源短流急、易发洪水等特点。本文基于该流域的数字高程提取流域水文信息为不同尺度的水文模型提供参数,并可满足各种水文模拟的应用需求。 2基于DEM的流域水文信息提取 流域水文信息是进行水文模拟的必要信息，提取流域信息也是构建现代化水文模型、进行水文模拟以及其他相关研究的前提。作为研究水文模型和水文状态变量空间分布的基础数据,DEM 的一个重要用途就是提取地貌指数。本文采用ArcGIS中的水文分析模块进行流域水文信息的提取。流域水文特征提取的主要过程包括：DEM 的生成和预处理、水流方向的确定、汇流累积量的计算、河网的提取和子流域的划分。 2.1DEM数据的来源和预处理 本文的栅格DEM数据采用国际科学数据服务平台（https://www.360docs.net/doc/0d129464.html,/index.jsp）提供的SRTM90米空间分辨率基础高程的数据。根据闽江流域建溪水系的经纬度坐标,确定出该数据的列号为60行号为7。 首先利用ArcGIS软件切出建溪流域所在区域的DEM，其中包括崇安、建阳、浦城、松溪、政和、建瓯、南平七个县市，从而生成本实验所需的DEM数据，见图1。
数字高程模型共14页
本科学生综合性实验报告 姓名学号 专业地理信息系统班级 11级＿ 实验课程名称数字高程模型 实验名称坡度等地形因子提取的不确定性研究 指导教师及职称 开课学期 2014 至＿ 2015 学年＿上学期 云南师范大学旅游与地理科学学院编印 一、实验准备
1）DEM网格计算。 Arctoolbox---Data Management Tools ---raster processing ----rasampe 将DEM数据分为30M，60m,90m，100m。
2) 计算坡度 地面某点的坡度是过该点的切平面与水平地面的夹角，是高度变化的最大值比率，表示了地表面在该点的倾斜程度。基于 DEM 数据，利用 Arcgis 的 Slope 工具提取坡度。 分别计算不同分辨率30、60、90、100的坡度图。 如下图所示为30M 、100M 的坡度分布图。
30m 100m 60m 90m 提出的坡面特征分析的自然地域导向表，将坡度重分类为 0°～3°，3°～5°，5°～15°，15°～25°，25°～30°，30°～ 45°，＞45°七级。
重分类结果如下图所示：
30M 60M 90M 100M 3) 坡向计算 地面任何一点切平面的法线在水平面的投影与过该点的正北方向的夹角成为该点的坡向。坡向是决定局部地面接收阳光和重新分配太阳辐射量的重要地形因子之一，直接造成局部地区气候特征的差异。坡向还直接影响到诸如土壤水分、地面无霜期以及作物生长适宜性程度等多项重要的农业生产指标。 坡向图： 30m 60m 90m 100m 4)坡向重分类
数字高程模型
1、数字高程模型：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（简称DTM)的一个分支，是表示区域D上的三维向量有限序列。 2、DTM：数字地形模型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数字描述。地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。 3、TIN：不规则三角网，通过从不规则分布的数据点生成的连续三角面来逼近地形表面。 4、测绘4D产品（即DLG数字线划图、DRG数字栅格影像、DEM、DOM数字正射影像）： DLG：现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。数字线划图既包括空间信息也包括属性信息。DRG：数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品。DEM：数字高程模型是以高程表达地面起伏形态的数字集合。DOM：数字正射影像利用航空相片、遥感影像，经象元纠正，按图幅范围裁切生成的影像。 5、连续不光滑DEM：指每个数据点代表的只是连续表面上的一个采样值，而表面的一阶导数或更高阶导数不连续的情况。 6、数字地貌模型：是地貌形体及其空间组合的数字形式，是一维、二维、三维、四维空间地貌的可视描述和模拟。 7、DEM误差：DEM高程值与真实值的差异 9、插值：根据不同数据集的不同方式，DEM建模可以使用一个或多个数学函数对地表进行表示。根据若干相邻参考点的高程求出待定点上的高程值。（内插） 14、不规则镶嵌数据模型：用相互关联的不规则形状与边界的小面块集合来逼近不规则分布的地形表面 15、行程编码结构：对于一幅栅格图像，常常有行或列方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容，即只在各行或列数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数，从而实现压缩 16、细节层次模型：对同一个区域或区域中的局部使用具有不同细节的描述方法得到的一组模型。 17、DEM元数据：描述DEM一般特征的数据，如名称、边界、测量单位、投影参数等。 18、数字高程模型的主要研究内容 （1）地形数据采集，地形高程数据获取是数字高程的首要环节。地形高程数据的分布、密度和精度对数字高程模型的质量有着非常重要的影响，数据采样策略、高精度快速数据采样技术等一直是DEM数据采样的主要研究内容之一。 （2）地形建模与内插，DEM是对地形表面的数字化表示，实际上是一种数学建模过程，如果需要该数学表面上其他位置处的高程值，可应用内插方法来进行处理。高度逼真、多尺度地形建模技术和快速高效的内插算法是数字高程模型永恒的主题。 （3）数据组织与管理，DEM是按一定结构组织在一起的地形数据，数据结构的好坏直接影响DEM 对地形的重建精度。地形表面具有多尺度特征，多尺度地形的表达与组织是DEM面临的主要课题之一。 （4）地形分析与地学应用，主要包括两个部分，即基本应用和地形分析应用，基本应用主要是在DEM上实现等高线地形图上的地形分析功能，如高程内插，坡度坡向计算，土方计算，地形结构识别等；地学分析应用与具体学科相联系，主要研究基于DEM的地学模型，地学过程模拟等内容。 （5）DEM可视化，实现以多种方式如等高线，晕渲图，线框透视，动画等在不同层面上对地形进行表达，观察和浏览。 （6）不确定性分析和表达，数字高程模型的精度对DEM的生产者和使用者都有重要的意义。DEM 精度研究包括DEM数据源精度、数据内插精度、数据模型精度、各种误差在DEM数据操作过程中的传播问题以及DEM数据生产中的质量控制策略等。
数字摄影测量总结
第九章 1、数字微分纠正的概念 根据有关的参数与数字地面模型，利用相应的构像方程式，或者按一定的数学模型，将原始构像的非正射投影的数字影像变换为正射投影的数字影像，这个过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行的，且使用的是数字处理方式，故称为数字微分纠正或者数字纠正。 2、框幅式中心投影影像的数字微分纠正的方法和流程 反解法流程： 1）计算地面点坐标。根据正射影像左下角图框点地面坐标与正射影像的的比例尺分母计算出P 点对应的地面坐标； 2）计算像点坐标坐标。利用共线方程以及DEM 内插的高程计算出相应的像点坐标； 3）灰度内插。 4）灰度赋值。 3、如给定RPC 模型，会进行卫星影像的数字微分纠正 第八章 1、数字高程模型的概念 数字高程模型DEM 或DHM 是表示区域D 上地形的三维向量有限序列。 2、数字高程模型的内插方法 一、移动曲面拟合法 a 建立局部坐标。对DEM 的每一个格网点，将坐标原点移动到该DEM 格网点P ； b 选取邻近数据点。 c 列出误差方程式 （有6个参数，所以至少要选取6个数据点，但实际计算时，为了提高精度一般选择的数据点个数都大于6个，然后建立误差方程式） 局部函数 d 数据点的权值计算 （反映改点与待定点之间的相关程度。应该和改点与待定点之间的距离成反比。） e 法化求解 二、多面函数法DEM 内插 A 写出核函数。 B 建立误差方程 C 法化求解 D 任意一点的高程 E 多面函数法解算 三、有限元法DEM 内插 用大量的有限面积单元来趋近曲面 a 一次样条有限元DEM 内插。方法类似于双线性插值。 b 断裂线的处理 1） 做线性内插。为了突出断裂线所显示的特征，可在原始采集的数据点的基础上进行线性内插，加密断裂线点； 2） 将计算单元按照断裂线划分成子区域； R Y X d i i i <+=22F Ey Dx Cy Bxy Ax Z +++++=22F E Y D X C Y B Y X A X v i i i i i i i +++++=22
数字高程模型(DEM)考试题目答案
1、什么是数字高程模型，它有什么特点？答：广义：地形表面形态的数字化表达狭义：有限的离散高程采样数据对地表形态的数字化模拟特点1）精度的恒定性2）表达的多样性3）更新的实时性4）尺度的综合性 2、简述数字高程模型的主要研究内容。答：1)地形数据采集；2)数据组织与地表建模，主要分为不规则格网DEM(TIN)和规则格网DEM (GRID)；3)精度分析与质量控制；4)可视化表达；5)应用与分析 3、试分析数字高程模型数据源及其特点 1)地面本身通过气压测高法、航空和测高仪等可获得精度要求不高的高程数据，以用于大范围高程要求不高的科学研究2)既有模拟/数字地形图a地形图现势性：纸质地形图制作工艺复杂、更新周期长，一般不能反映局部地形地貌的变化情况。b地形图存储介质：多为纸质存储介质导致地形图幅不同程度的变形。c地形图精度：不同的精度对应的等高线等高距、对地形的综合程度、成图方法各不同。3)航空/航天遥感影象航空/航天遥感影象的更新速度快，一直是地形图测绘和更新最有效、也是最主要的手段特点：遥感的几何畸变；遥感数据的增强处理；遥感数据的空间分辨率；遥感影像数据的解译与判读4)既有DEM数据4、简述数字高程模型数据采样中的基本布点方式及采样数据的属性。 基本布点方式：选择性采样、沿等高线采样、剖面法、规则格网采样、渐近采样、混合采样采样数据的三大属性：点的分布、密度、数据精度 5、目前主流的DEM数据采集方法有哪些？并对各方法进行对比分析。 1）从地面直接采集的方法全站仪数字采集、GPS采集(RTK方式)；精度非常高(cm)、效率低、成本高、适用于小范围区域（特别是工程应用）2）地形图数据采集方法精度与底图有关(图上0.1~0.3mm)、效率高、成本低、适用于国家范围内的中低精度DEM的数据采集3）摄影测量数据采集方法精度比较高(cm~dm)、效率高、成本比较高、适用于国家范围内的较高精度DEM的数据采集 6、DEM数据获取中的新技术和方法有哪些？答：1)合成孔径雷达干涉测量数据采集方法； 2）机载激光扫描数据采集；3）基于声波、超声波的DEM数据采集 7、简述GRID的结构特点与数据组织形式。 答：1）基本数据结构数据头——角点坐标、格网间距、行列数、坐标系统、高程基准、无数据区值、高程放大系数、高程平移系数、最小高程、最大高程、数据存储类型、方位角数据体——按行列顺序排列的格网点高程阵列2）数据压缩a二进制存储b高程放大系数、高程平移系数c数字图象压缩算法3）DEM金字塔 8、如何GRID数据进行压缩？答：1）行程编码结构：对于一幅DEM，常常在行或列方向上相邻若干个具有相同的高程值，因而从第一列开始在格网单元数值发生变化时该值以及重复个数。2）块状编码结构：采用方形区域作为记录单元，每个记录单元的初始值（行号、列号）、格网单元高程值和方形区域半径所组成的单元组。3）四叉树数据结构：首先把一个图幅等分成四个部分，逐块检查起栅格值若每个子区所有的栅格都含有相同值时，该块不在往下分，否则，该去在分成四个区域，如此递归下去，直到子区都含有相同值为止 9、简述TIN的存储结构和特点。答：在TIN模型中的基本元素有三角形顶点、边和面 基本元素间的拓扑关系：存在点与线、点与面、线与面、面与面的拓扑关系 基本数据结构：三角形顶点坐标文件和组成三角形三顶点文件 10、DEM表面建模中常用的函数模型有哪些？各适用于哪种类型的表面模型？ 线性内插：连续而不光滑双线性内插;局部光滑连续，整体不光滑 三次样条函数线性内插、双线性内插、三次样条函数是适合规则分布采样点的内插函数。
GIS专业课总结-名词解释
名词解释 1.元数据 2.拓扑结构 3.图形数据格式 4.数字地形模型 5.格式转换 6.地理空间数据 7.多边形网 8.无损编码 9.隐式表示 10.空间数据编码 11.栅格数据 12.D EM 13.地理空间 14.数据压缩 15.栅格数据 16.S QL查询 17.国家信息基础设施 18.数据挖掘 19.地理编码 20.T IN 21.组建地理信息系统 22.空间插值 23.空间数据库24.空间内插 25.W ebGIS 26.空间缓冲区分析 27.矢量数据结构 28.地图模型 29.数字地面模型（DTM） 30.矢量化电子地图 31.属性数据 32.数字高程模型 33.黑体辐射 34.空间索引 35.空间信息可视化 36.四叉树编码 37.拓扑关系 38.分布式数据库 39.地理信息流 40.窗坐标索引 41.对象-关系型管理模式 42.多边形统计叠置分析 43.相对空间 44.几何网络 45.G IS互操作 46.无缝图层
47.智能地理信息系统 48.邻接矩阵 49.标识编码 50.有向赋权图 51.空间位置特征 52.空间位置的不确定性 53.地理信息系统 54.地理信息 55.地理信息科学 56.游程编码 57.分层检索 58.叠加分析 59.泰森多边形 60.曼哈顿距离 61.M etadata 62.图层 63.地图 64.地图投影 65.3S技术 66.生命周期 67.影像地图 68.数字地球 69.空间数据质量 70.数据字典 71.最佳路径选择72.空间实体和空间目标 73.分类码和识别码 74.一般聚类发和统计聚类法 75.图幅拼接和图幅合并 76.地理实体和地理目标 77.空间分布模型和空间关系模型 78.数据源和数据集 79.地理信息和地理数据的区别和联系 80.数字高程模型（DEM）与真三维空间数据模型的区别 81.地理信息系统（GIS）与信息管理系统（MIS）的区别与联系 82.面向数据模型、拓扑数据模型在空间数据存储方面有何不同，各支持何种数据类型的空间应用 83.缓冲区查询和缓冲区分析在概念上的区别 84.空间查询与空间分析的区别 85.数据模型与数据结构的区别和联系 86.矢量数据与栅格数据的优缺点
我国数字高程模型和数字地形分析进展研究 汤国安
我国数字高程模型与数字地形分析研究进展 汤国安 (南京师范大学地理科学学院, 南京210023) 摘要：数字高程模型是最重要的国家基础地理信息数据，基于GIS的数字地形分析的理论、方法与应用，是当今地理学、地貌学界，特别是地理信息科学研究的热点问题。本文从DEM的数据模型、数字地形分析的不确定性、分析方法、尺度效应、高性能计算方法以及地学应用等方面，对我国学者在该领域的研究情况，特别是研究成果进行较全面的梳理与分析。综述显示，我国具有一批从事数字高程模型与数字地形分析的高水平研究力量，研究方向紧跟国际前沿，并取得了丰硕的成果，部分研究内容具有显著创新，年轻一代科学家正加速成长。在黄土高原、青藏高原的区域数字地形分析方面更彰显我国科学家的优势与特色，在国际学术界产生了重要的影响。 关键词：数字高程模型；数字地形分析；地貌；测绘；地理信息科学；研究综述 地形与地貌是最重要的自然地理要素。多年来，对地形的科学表达与分析一直是地理学核心的研究命题，也是测绘学、地图学及地貌学研究的热点。数字高程模型(Digital Elevation Model, 简称DEM) 是地表形态的数字化表达，蕴含了丰富的地学应用分析所必需的地形地貌信息。数字地形分析(Digital Terrain Analysis，简称DTA) 是在DEM上进 行地形属性计算与地形信息提取的数字信息处理技术。DEM概念于1958年由Miller首次 提出，我国学者陈述彭、王之卓、廖克、刘岳等人最早在七十年代末采用格网DEM进行 了计算机辅助制图研究，何建邦等在数字地形分析上亦进行了早期的探索。经过几十年的发展，DEM的诸多基础理论问题包括DEM数据模型构建、数字地形分析的方法、数字地形分析的精度与尺度问题等，均得到了深入研究，基于DEM的数字地形分析理论与技术方法正逐步走向成熟。与此同时，由于DEM简洁的数据组织方式、对地形的直观表达、简单高效的地形因子解译方法，以及DEM数据的不断丰富与完善，数字地形分析方法在地貌、水文、土壤等地学领域研究中得到了广泛应用，在测绘与制图、水土保持、水文地质灾害监测与控制、土地利用管理与规划等实践中也发挥了重要作用。关于DEM、DTA基础理论与应用的研究一直是地球信息科学的热点。近年来，我国学者在各类科学研究项目，特别是国家自然科学基金的支持下，在该研究领域也做出了突出贡献，本文拟系统梳理我国学者在该领域中的研究成果与进展，探讨今后发展的方向。 1 DEM 数据模型研究 数字高程模型定义为通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟。王家耀(2004) 等曾系统总结了DEM数据模型包括规则格网、不规则三角网、等高线、离散点、断面线和混合式等六种类型。其中，前三者最为常用，且可以相互转换，在一定程度上满足了地学研究和应用需求。然而，对于形态变化更为复杂的地理对象，或具有更高保真性需求的地形分析，上述DEM数据模型往往不能满足要求。我国学者在DEM数据模型改进与构建方法上展开了研究，在高程内插方法、地图代数方法、高精度数学曲面方法以及顾及地形特征要素方法上取得进展。DEM 高程内插方法可分为整体内插法、局部分块内插法、逐点内插法和剖分内插法。整体内插法由于其主要反映地形起伏宏观趋势，不能有效表达局部地形特征，在DEM 构建中并不常用。局部内插方法上，我国学者研究了二元样条函数、Coons曲面 及多层曲面叠加内插等内插方法；逐点内插的研究主要集中在内插函数的选择、权函数确定的改进算法方面；剖分内插法主要面向三角网DEM，现已提出了多种三角网剖分算法及快速更新方法。基于地图代数原理的DEM构建方法(MADEM) 由胡鹏(2007) 提出，是一种在最速下降线水平投影上的线性插值方法。该方法可充分利用全部高程数据资料，其精度高于传统的三角剖分及克里金、反距离权重等插值方法。岳天祥等(2007) 提出的基于微分几何曲面论的曲面建模方法(HASM)，利用离散点及等高线数据建立高精度DEM，精度较传
数字高程模型 试题
数字高程模型试题 Zzh整理 一、名词解释 1、数字高程模型（DEM）：通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，或者说，地形表面的数字化表示。Digital Elevation Model，缩写DEM.。 二、填空（选择、判断） 1、地形表达的历史演进过程，经历了象形绘图法、写景法、等高线地形图、地貌晕渲图、航空摄影图像、遥感图像、数字地形表达等7个阶段。 2、DEM按结构分类包括：基于面元的DEM、基于线单元的DEM、基于点的DEM；按连续性分类，包括：不连续DEM、连续但不光滑DEM(逐点内插的格网DEM、TIN)、光滑DEM（样条函数内差的格网DEM）;按范围分类，局部DEM、区域DEM、全局DEM。 三、问答题 1、DEM的特点。 （1）容易用多种形式显示地形信息。地形数据经计算机处理后能产生不同比例尺的纵横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，绘制其他的地形图需要人工处理； （2）精度不会损失，没有载体变形的问题； （3）容易实现自动化、实时化。将修改信息直接输入计算机，软件处理后生成各种地形图。 （4）快速计算、获取DEM分辨率范围内的高程数据。 2、在ArcGIS中，如何通过纸质等高线地形图生成不同形式的DEM。 （1）纸质等高线地形图扫描； （2）在ArcMap中配准（选取投影和坐标系）； （3）等高线地形图矢量化并给每条等高线赋以属性值（高程）； （4）运用Arctoolbox—Convertiontools—features to raster工具将矢量线转化为栅格线（每个栅格的值为高程）； （5）在ArcScence中，运用convert—raster to feature将栅格线转化为矢量点数据文件； （6）在ArcScence中，运用3Danalyst—inpolate to raster—Idw进行差值；（7）三维显示（在属性表中设置高程）； （8）在ArcScence中，运用3Dannlyst—convert—raster to Tin 转化为TIN。 第2讲数据获取
《数字高程模型》实验讲义[1]
数字高程模型 实验讲义 南阳师范学院环旅学院 地理信息系统教研室编 2011年2月
前 言 Miller于1958年提出首次提出了数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）的概念。经过40多年的发展，DEM的诸多基础理论问题都得到了深入的研究，基于DEM的数字地形分析理论与方法体系正在形成，DEM在许多领域的工作中得到了成功应用。DEM已成为各类GIS数据库的核心数据之一。国家测绘部门将DEM作为国家空间数据基础设施（National Spatial data Infrastructure，NSDI）的重要建设项目之一。在理论研究方面，DEM的不确定性、DEM的尺度效应、DEM的地学分析、基于DEM的数据挖掘都取得了很大的突破。在应用方面，也从一般的地形因子提取、支持三维漫游等简单应用向更多样的形式、更广泛的领域发展。可以说，DEM所代表的已经不仅仅是一种记录海拔的空间数据，更代表着一种地学处理的方法。 适应于学科发展和实践需要，各高等院校的有关专业，特别是地理信息系统、空间信息与数字工程、测绘工程等专业都纷纷将数字高程模型作为本科和研究生课程。我学院办有地理信息系统和测绘工程等专业，数字高程模型一直是此二专业的重要课程。在多年教学经验的基础上，我们编写了本实验讲义，供地理信息系统专业、测绘工程专业的本科教学使用。本实验讲义中，以验证、探索理论知识和传授技能作为基础目标，另外还注重意识和能力的培养。当代教育理论认为，如果说知识和技能是人才素质的基础，意识则决定了运用知识和技能的动机，能力则是运用知识和技能的方法。当代地学人才不仅需要具有充足的专业知识和技能，而且应该具备一系列意识和能力。虽然，高校通常设置培养意识和能力的公共课程；但是，专业课教学也应该将其作为教学目标之一。这样以来，可以根据专业课程的特点有目的地培养特定的意识和能力。本课程所涉及的意识和能力主要包括科学精神、团队意识、创新能力和统合能力等。 本讲义共7个实验，需要16个实验课时。实验类型包括基础型、综合型和设计型。每个实验都有明确的实验目的，有实验原理的详细介绍，实验过程中的必要之处作了解释和提示。实验后安排了思考题，要求学生们通过在实验中的探索来回答这些问题，有助于学生更好地理解和掌握DEM的理论和方法。
浅谈电子地图的应用现状及发展前景
浅谈电子地图的应用现状及发展前景 摘要：随着电子技术、信息技术、计算机技术、多媒体技术、现代通信技术等一些高科技的不断革新为空间信息获取、传输、处理、分析与表达提供了创新动力与技术升级空间, 电子地图作为空间信息可视化产品之一, 以不同层次的多种形式广泛应用于公众及行业领域，从而的到了迅速的发展和取得了巨大的成就。电子地图的出现, 使得传统地图学认为的只是关于地图的科学或者地图只是信 息表示的传统观念正逐渐被淡化, 代之而起的是一种集动态性、交互探究性和超媒体等特征于一体的地图可视化工具。本文分析了电子地图的特点、电子地图的关键技术、电子地图的应用现状及发展前景。 关键字：电子地图学特点技术应用发展趋势 引言 电子地图是传统地图与计算机技术、GIS 技术、网络技术相融合的产物, 是地理信息的符号化表现, 是空间信息与专题信息的结合, 是传统测绘产业技术改造的结果, 是提供地理信息公共服务的重要渠道。突破了传统纸质地图时间和空间上的局限性, 具有更丰富的信息含量和更广阔的应用范围。电子地图以可视化的数字地图为背景，用文本、图片、图表、声音、动画、视频等多种媒体为表现手段综合展示地区、城市、旅游景点等区域综合面貌的现代信息产品，是数字化技术与古老地图学相结合而产生的一种新的地图品种，它通过人机交互手段可以实时、动态的提供信息检索、数值分析、过程模拟、未来预测、决策咨询和定位导航等功能，内容是动态、可调整的，能由使用者交互操作。 1 、电子地图的特点 由于介质不同, 以及自身动态性、交互性、多媒体性等特点, 与传统地图相比, 电子地图在内容详略程度确定、表现形式、可视化手段和交互方式等方面都呈现出截然不同的特点。 1．1 内容详尽，信息量大 对于纸质地图, 比例尺和制图综合控制了地图的详略程度。在确定的比例尺地图中, 地图要素的详细程度也是确定的。如果想以某种比例尺地图看到某一较大地区的全貌, 就需要将若干张地图拼接在一起, 不仅难以操作, 也难以阅
数字高程模型期末考试题
1.什么是DEM，DEM的特点 DEM定义： 简单来讲，DEM是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，或者说是地形表面形态的数字化表示。 ①从狭义角度定义：DEM是区域地表面海拔的数字化表达。 ②从广义角度定义：DEM四地理空间中地理对象表面海拔的数字化表达。 ③数字定义：区域的采样点或内插点按某种规则连接成的面片的集合。 DEM特点： ①精度的恒定性DEM采用数字媒介，从而能保持原有精度，另外通过DEM进行生产，输出图件的精度可得到控制。 ②表达的多样性可产生多种比例尺的地形图、剖面图、立体图、明暗等高线图；通过纹理映射、与遥感影像数据叠加，还可逼真的再现三维地形景观。 ③更新的实时性DEM由于是数字的，增加或修改的信息只在局部进行，并且由计算机自动完成，可保证地图信息的实时性。 ④尺度的综合性较大比例尺、较高分辨率的DEM自动覆盖较小比例尺、较低分辨率的DEM所包含的内容。 2.DEM研究内容 ①地形数据采样 ②地形建模与内插 ③数据组织与管理 ④地形分析与地学应用 ⑤DEM可视化 ⑥不确定性分析和表达 3.格网DEM结构特点和数据组织形式 ①基本数据结构 数据头——定义DEM西南角起点坐标、坐标类型、格网间距、行列数、最底高程以及高程方法系数等内容 数据体——按行或列分布记录的高程数字阵列 ②数据压缩：二进制存储高程放大系数、高程平移系数数字图象压缩算法 ③DEM金字塔
4.DEM组成部分，简述每部分的内容。 ①DEM建立 地形高程数据通过地形图数字化、影像数据、野外（地面测量）等方式获取。 实现地形表面的重建，主要的地形表达有三类：数学描述、图形表达、图像表达。 ②DEM操作：DEM操作内容包括编辑处理、滤波、合并、拼接、叠加以及不同格式DEM 之间的相互转换。 ③DEM分析：基本地形信息主要包括坡度、坡向、地表粗糙度、地形起伏度、剖面曲率、平面曲率等地形描述因子；复杂地形分析包括可视区域分析、地形特征提取、水系特征分析等。 ④DEM可视化 从内容上讲，DEM可视化包括二维和三维地形可视化。 从技术角度，地形可视化有静态可视化和交互是动态可视化两种。 ⑤DEM应用 高程内插、拟合曲面内插、剖面线计算、等高线内插、可视区域分析、面积体积计算、坡度坡向曲率计算、晕渲图 5.对比分析格网DEM和TIN优缺点 规则格网DEM 不规则三角网TIN 优点：简单的数据存储结构 与遥感影像数据的相合性 良好的表面分析功能优点：较少的点可获取较高的精度可变分辨率 良好的拓扑结构 缺点：计算效率较低 数据同于 格网结构规则缺点：表面分析能力较差 构建比较费时 算法设计比较复杂
格网数字高程模型
格网数字高程模型 武汉大学测绘学院 潘正风 一．格网DEM （Digital Elevation Model ）生成 1．由离散点求格网点高程 若网格点的坐标为 0x ，0y ，在搜索圆内某数据点的坐标为 i x ，i y ，该点到网格点的距离为: ()()2020y y x x D i i i -+-= 则网格点的高程为 ()()∑∑=i i i D D z z 1 或 ()()∑ ∑=22 /1/i i i D D z z 2．由三角网转换成格网DEM 按线性插值计算格网点高程： ()()()() 21 3131212131312112131312111y x y x x z x z y y z y z y x x z z ---+--- = 式中，1221x x x -=，1331x x x -=，1221y y y -=，1331y y y -=，1221z z z -=，1331z z z -=。 3．等高线内插法
二．数字高程模型的应用 1．计算单点高程 D C B A P z L y L x z L y L x z L y L x z L y L x z ??? ?? -+?+??? ??-+??? ??-??? ??-=1111 2．计算地表面积 地表面积的计算即为各网格的表面积之和。引入一个高程点，构成4个表面空间三角形，三角形面积为： ()()()321S P S P S P P A ---= 式中，()3212 1 S S S P ++= ，222z y x S i ?+?+?=。 3．计算体积 按四棱柱或三棱柱体积计算
数字高程模型教程期末总结
1、DEM概念:(1)狭义概念：DEM是区域地表面海拔高程的数字化表达。 (2)广义概念：DEM是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。 (3)数学意义：DEM是定义在二维空间上的连续函数H=f(x,y) 2、数字高程模型的特点:精度恒定性，表达多样性，更新实时性，尺度综合性 3、DEM与DTM的区别：DEM以绝对高程或海拔表示的地形模型；DTM泛指地形表面自然、人文、社会景观模型 4、数字高程模型的系统结构与功能：数据采集，数据处理，应用三部分，DEM模型建立，DEM模型操作，DEM分析，DEM可视化，DEM应用。 5、DEM形成过程：1.通过采样点的建模和内插生成3.进行数据的组织与管理4.生成相应的地形坡面因子5.二维可视和三维可视6.不确定分析和表达(DEM精度) 6、DEM数据模型：认知角度基于对象的模型、基于网络的模型、基于场的模型 表达角度矢量数据模型、镶嵌数据模型、组合数据模型 7、DEM数据结构：1、规则格网DEM数据结构 a. 简单矩阵结构 b. 行程编码结构 c. 块状编码结构 d. 四叉树数据结构 2、不规则三角网DEM数据结构 8、TIN数据结构：面结构，点结构，点面结构，边结构，边面结构 9、DEM数据源特征：（1）数据源：地形图 ?特点：现势性（经济发达地区往往不满足现势性要求）、存储介质、精度：比例尺、等高线密度、成图方式有关 （2）数据源：航空、遥感影像 现势性好：获取速度快、更新速度快、更新面积大（大范围DEM数据的最有价值来源）相对精度和绝对精度低的遥感影像：Landsat—MSS、TM传感器、SPOT 高分辨率遥感图像：1米分辨率的米QUICKBIRD （3）数据源：地面测量 用途：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 缺点：工作量大，周期长、更新十分困难，费用较高 （4）数据源：既有DEM数据覆盖全国范围的1:100万、1:25万、1:5万数字高程模型10、采样的布点原则： 1）沿等高线采样：地形复杂沿等高线跟踪的方式进行数据采集;在平坦的地区，则不宜沿等高线采样 2）规则格网采样:规定X和Y轴方向的间距来形成平面格网，量测这些格网点的高程。
数字高程模型复习题
数字高程模型复习题 1、什么是数字高程模型，它有什么特点？ 广义：地形表面形态的数字化表达，狭义：有限的离散高程采样数据对地表形态的数字化模拟 1）精度的恒定性;2）表达的多样性;3）更新的实时性;4）尺度的综合性。 2、简述数字高程模型的主要研究内容。 1)地形数据采样;2)地形建模与内插;3)数据组织与管理;4)地形分析与地学应用;5）DEM可视化;6)不确定分析和表达。 3、试分析数字高程模型数据源及其特点。 DEM数据源及其特点：1）地形图.主要通过等高线来表达地物高度和地形起伏。由于地形图数据覆盖范围广、比例尺系列齐全、获取较为经济等特点成为目前DEM的主要数据源。但目前地形图存在以下3大问题：地形图现势性、地形图存储介质、地形图精度。2）摄影测量/遥感影像数据.遥感影像更新速度快可达到实时性要求，精度高，范围大，应注意解决以下4个问题：遥感影像的几何畸变、遥感数据的增强处理、遥感影像数据的空间分辨率、遥感影像数据的解译和判读。3）地面测量数据.获取的数据精度高，但其工作量大，周期长、效率低、更新困难，费用较高，一般不适合大规模的数据采集。4）既有DEM数据.在应用时要考虑自身的研究目的以及DEM分辨率、存储格式、数据精度和可信度等因素。2、简述数字高程模型数据采样中的基本布点方式及采样数据的属性。 4、目前主流的DEM数据采集方法有哪些？并对各方法进行对比分析。 地形图数据采集方法、摄影测量数据采集方法、野外测量数据采集方法 1）野外测量数据采集方法全站仪数字采集、GPS采集(RTK方式)；精度非常高(cm)、效率低、成本高、适用于小范围区域（特别是工程应用） 2）地形图数据采集方法精度与底图有关(图上0.1~0.3mm)、效率高、成本低、适用于国家范围内的中低精度DEM的数据采集 3）摄影测量数据采集方法精度比较高(cm~dm)、效率高、成本比较高、适用于国家范围内的较高精度DEM的数据采集 5、DEM数据获取中的新技术和方法有哪些？ 合成孔径雷达干涉测量数据采集方法、机载激光扫描数据采集、基于声波、超声波的DEM 数据采集 6、试述基于数字摄影测量的DEM数据采集方法的生产工艺流程。
数字测图原理与方法知识点考研总结
数字测图原理与方法知识点考研总结 文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
数字测图原理与方法 一、名词解释 1、大地水准面：把一个假象的、与静止的平均海水面重合并向陆地延伸且包围整个地球的特定重力等位面称为大地水准面。 2、视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线称为视准轴。 3、系统误差：在相同的观测条件下，对某一量进行一系列的观测，如果出现的误差在符号和数值大小都相同，或按一定的规律变化，这种误差称为“系统误差”。 4、偶然误差：在相同的观测条件下，对某一量进行一系列的观测，如果误差出现的符号和数值大小都不相同，从表面上看没有任何规律性，这种误差称为“偶然误差”。 5、方位角：由直线一端的基本方向起，顺时针方向至该直线的水平角度称为该直线的方位角。方位角的取值范围是0°~360°。 6、危险圆：待定点P 不能位于由已知点A 、B 、C 所决定的外接圆的圆周上，否则P 点将不能唯一确定，故称此外接圆为后方交会的危险圆。 7、全站仪：全站仪是全站型电子速测仪的简称，它集电子经纬仪、光电测距仪和微处理器于一体。 8、等高距：地形图上相邻两高程不同的等高线之间的高差，称为等高距。
9、数字测图系统：是以计算机为核心，在硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行数据采集、输入、处理、输出及管理的测绘系统，它包括硬件和软件两个部分。 10、数字地面模型（DTM ）：是表示地面起伏形态和地表景观的一系列离散点或规则点的坐标数值集合的总称。 11、数字高程模型（DEM ）：数字高程模型DEM ，是以数字的形式按一定结构组织在一起，表示实际地形特征空间分布的模型，是定义在 x 、y 域离散点（规则或不规则）上以高程表达地面起伏形态的数字集合。 二、简答题 1、实际测绘工作中，一般采用的基准面和基准线各是什么 大地水准面和铅垂线是测量外业所依据的基准面和基准线；参考椭球面和法线是测量内业计算的基准面和基准线。 2、角度观测的主要误差来源（种类）有哪些 1）仪器误差：（1）水平度盘偏心差（2）视准轴误差（3）横轴倾斜误差（4）竖轴倾斜误差；2）仪器对中误差；3）目标偏心误差；4）照准误差与读数误差；5）外界条件的影响。 3、何谓视差如何消除视差 如果目标像与十字丝平面不重合，则观测者的眼睛作移动时，就会发觉目标像与十字丝之间有相对移动，这种现象称为“视差”。 消除视差的方法为：先转动目镜调焦螺旋，使十字丝十分清晰；然后转动物镜调焦螺旋，使目标像十分清晰；上下（或左右）移动眼睛，如
数字高程模型
+第一章绪论 数字地形图：在测绘领域，地形图是一个专有名词。国内的地形图（国外的不了解）一般特指那些特定比例尺系列、有着固定分幅范围的、全面表达地表面的地形、地物特征的地图。其内容特点是全面、均衡、不突出表达某种要素。一般包括：测量控制点、居民地、水系、交通、管线、地貌、植被等内容。数字地形图的历史形态是模拟地形图，一般是纸质的。 数字高程模型(DEM)：地形图上的地貌是用等高线、高程点、陡坎、陡崖等表达的。等高线和高程点，外加陡坎、陡崖及其比高构成了一种“高程模型”。通过对他们的判读，可以得到对地表高程的总体印象，是对实际地貌的一种模拟。数字地形图上的等高线和高程点是数字高程模型的一种。不规则三角网、规则格网都可以是数字高程模型，其核心特点是都可以对地表高程信息进行完整的模拟。 数字地面(地形)模型(DTM)：地形是“地表形态”或“地貌形态”的简称。地形可以用高程来描述，也可以用坡度、坡向等信息来描述。数字地形模型包括数字高程模型、数字坡度模型、数字坡向模型等。 数字表面模型(DSM)：DEM必须是高程信息，是对地形和地貌的模拟，DSM可以是地物表面的模拟，包括植被表面、房屋的表面，对DSM进行加工，去掉房屋、植被等信息，可以形成DEM。 模型（Model）:用来表现其它事物的一个对象或概念，是按比例缩减并转变为能够理解的事物本体。模型可用来表示系统或现象的最初状态，或表现某些假定或预测的情形。 三个层次： 概念模型----基于个人的经验与知识在大脑中形成的关于状况或对象的模型。 物质模型----模拟的模型。如沙盘，塑料地形模型。 数学模型----基于数字系统的定量模型。 用数学的语言、方法去近似地刻划实际，是由数字、字母或其它数学符号组成的，描述现实对象数量规律的数学公式、图形或算法。 ?（1）按照模型的应用领域（或所属学科） 如人口模型，生物模型，生态模型，交通模型，作战模型等。 ?（2）按照建立模型的数学方法（或所属数学分支） 如初等模型，微分方程模型、网络模型、运筹模型、随机模型等。 ?（3）按照模型的表现特征又有几种分法： 静态模型和动态模型：取决于是否考虑时间因素引起的变化 解析模型和数值模型：取决于是用数学理论和定律去推导和演绎数学模型的解还是用数值法求解。 离散模型和连续模型：取决于变量是离散的还是连续的。 确定性模型和随机性模型：取决于变量是确定的还是随机的。 ?（4）按照建模的目的分 如描述模型、分析模型、预测模型、决策模型、控制模型等