从地形图等高线获取DEM数据
测绘技术中的DEM数据处理方法和技巧
测绘技术中的DEM数据处理方法和技巧随着科技的发展，遥感技术在测绘领域中扮演着至关重要的角色。
其中，通过数字地形模型（DEM）数据进行地理信息系统（GIS）分析成为了测绘专家们的常用方法。
DEM数据可以提供高程和地形信息，进而为地质勘探、水资源管理、土地利用规划等领域提供支持。
然而，在处理DEM数据时，我们需要注意一些方法和技巧，以确保数据的准确性和可信度。
首先，数据获取是进行DEM数据处理的第一步。
目前，DEM数据的获取主要有两种方法：高空航拍与地面测量。
高空航拍通常利用卫星或航空器获取，获取到的数据一般分为分辨率较高的全球DEM和分辨率较低但更详细的局部DEM。
地面测量则需要使用专业的测绘仪器，如全站仪或GPS设备，在地面上进行精确测量。
在数据获取时，我们需要注意选择合适的方法，以获取高质量的DEM数据。
接下来是数据处理的步骤。
首先，我们需要对采集到的数据进行预处理。
这一步骤包括数据的去噪和纠正等工作。
由于采集的DEM数据可能存在噪声和误差，我们需要使用滤波算法进行去噪处理，以剔除异常值和噪声干扰。
同时，我们还需要进行数据的纠正，比如校正大气效应和几何变形等，以提高数据的质量和准确性。
在数据预处理完成后，接着是数据分析和建模。
在DEM数据处理中，常见的分析工具有可视化分析、坡度分析、等高线提取等。
可视化分析可以将DEM数据转化为可视化的三维地形模型，以便更好地观察地形特征和变化趋势；坡度分析可计算地表的坡度情况，为土地利用规划和自然灾害预测提供数据支持；等高线提取则可以将DEM数据转化为等高线图，以呈现地形高程变化的分布情况。
通过这些分析工具，我们可以更好地理解和利用DEM数据。
此外，在DEM数据处理中，还有一些常用的技巧和方法。
例如，局部放大和缩小是一种常用的方法，可以用来更详细地观察特定区域的地形特征和变化。
同时，数据插值方法也是必不可少的技巧之一。
由于DEM数据的采样间隔可能不均匀，我们需要使用插值方法来填补数据空缺，以得到连续和平滑的DEM数据。
第3章 DEM数据获取方法
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。
步骤： 扫描图件准备：图件、接图表、控制点、坐标系等 图件预处理：检查图面是否平整、图廓点与符号清 晰，量测图廓边长，检查变形情况，检查接边，等 高线连接情况等。 定向纠正与编辑：将地图数据由数字化仪坐标（扫 描文件坐标）转化为地理/地图坐标。若图面变形大， 逐格网进行纠正。坐标变化方式由仿射变换、双线 性变换、二次多项式等方法。坐标误差要小于10米。
南方NTS-202 205全站仪 徕卡TPS700系列卓越中文全站仪
南方ET-02A 05A电子经纬仪
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、 数据精度和可信度等因素。
2.数据的密度 数据密度是指采样数据密集程度，与研究区 域的地貌类型和地形复杂程度相关。用于刻 画地形形态所必需的最少的数据点。 表示方法：相邻两点之间的距离、单元面积内 的点数、截止频率、单位线段上的点数等。 采样距离：相邻两采样点之间的距离，也称采 样间隔。
采样距离为20米—表示规则格网分布的采 样数据 每平方米500点—描述随机分布的采样数据 单位线段上的点数，每米2点—描述数据分 布是沿等高线或特征线等线状分布采样点
在ArcGIS中由等高线生成dem的步骤
在ArcGIS中由等高线生成dem的步骤在arcgis中由等高线生成dem的步骤1．进入arcgis的workstation模块2．在Arc命令行下输入下面的命令（等高线的各层文件存放在el5目录中）Arc：arctin d:\el5 d:\tin line elev (黑色为提示符，蓝色为输入的命令，下同)（即为对el5 建立tin ，elev代表等高线的高程值，并且只有line 参与运算），这样就由等高线生成了tin 注：可以在Arc命令行设置workspace路径，以后的操作不必每次都有写上绝对路径，相对路径就可以了。
命令为：Arc：wakespace d:\el5Arc：w 可以显示当前系统的worksapce目录。
3．由tin生成lattice，需要输入如下命令Arc：tinlattice d:\tin d:\lat这样就有tin生成了lattice，转化为了grid形式，分辨率设置为30米Enter distance between lattice mesh points <d>:后要出入分辨率，对于其它的设置取其默认值即可。
4．最有一步，由lattice生成dem，命令如下Arc：latticedem d:\lat dem这样便由lattice转换得到了dem，运行结果如下：然后在arcmap中可以打开生成的dem，同时也可以显示生成的tin，我们已经在d盘根目录建立了tin 和lattice子目录，目录名字分别为tin 、lat，在arcmap中会有对应的选项分别单击之，则会加入到arcmap中成为图层。
对显示tin的结果：将局部放大之后可以很清晰的看出tin的结构来：依照上述同样的方法，我们把生成的lattice显示出来：将局部放大之后，可以看出lattice的结构跟tin有显著的不同，为栅格状。
如果想把它们转化为其它格式，例如img格式，以方便的在erdas中操作，方法如下：启动arctools，并单击grid to imge 命令，进行设置后就可以转化为img格式，可以为erdas读取。
基于等高线和高程点建立DEM的精度评价方法探讨
基于等高线和高程点建立DEM的精度评价方法探讨基于等高线和高程点建立DEM（数字高程模型）是地理信息系统中常用的一种方法。
DEM是描述地球表面海拔高度的数字模型，可以用于地形分析、洪水模拟、土地规划等应用。
DEM的精度评价方法对于保证模型的准确性和可靠性非常重要。
等高线是指连接相同高度位置的线，可以通过测量地面的高程点，再连接相同高度的点得到。
而高程点是根据实际测量获得的具有精确高程值的点。
在建立DEM时，通常会使用等高线来推算其他位置的高程值，并利用高程点进行校正和验证。
评价DEM的精度通常可以从以下几个方面进行探讨：1.等高线的密度和分布：等高线的密度越高，代表所描述的地形变化越细致，DEM的精度也相对较高。
等高线的分布情况也会影响DEM的精度，如果等高线分布不均匀，那么在缺少等高线的区域，DEM的精度可能较低。
2.高程点的精度和分布：高程点是DEM建立的基础，其精度直接影响DEM的精度。
高程点的精度可以通过对点的测量误差进行评定。
高程点的分布情况也会影响DEM的精度，如果高程点分布不均匀，那么在缺少高程点的区域，DEM的精度可能较低。
3.DEM数据间的一致性：在利用等高线和高程点建立DEM时，需要确保数据的一致性。
例如，等高线和高程点所描述的地形应该是相互匹配和一致的。
如果数据不一致，那么建立的DEM可能出现偏差。
4.DEM的可视化和检验：建立DEM后，可以通过可视化的方式来评价DEM的精度。
通过与原始地形的对比，可以判断DEM中是否存在异常或偏移。
此外，还可以利用其他已知地形数据进行检验，验证DEM的准确性和精度。
总而言之，基于等高线和高程点建立DEM的精度评价方法需要从等高线和高程点的精度、密度与分布以及DEM数据的一致性和可视化等方面进行综合考虑。
只有通过全面评价，才能保证DEM具有较高的准确性和可靠性。
第二章DEM的数据获取
一、摄影测量数据采集方法 1、摄影测量方法特点
模拟摄影测量 机械辅助测绘 解析摄影测量 计算机辅助测绘 数字摄影测量 自动化测绘
数字摄影测量
～目标是由计算机代替人眼的立体量测与识别， 完成影像几何与物理信息的自动提取和表达。
~已是目前摄影测量主要的生产方式，常用的 有VirtuOzo、Jx-4C DPS、HelavaDPW等。
0.27/0.47 m (P/M) 最大成图 1：1000
Quick Bird SPIN
0.72/2.88 m (P/M) 最大成图 1：2000 2 m (P/M) 最大成图 1：10000
c、 侧视雷达影像 cm~m级 最大成图1：500
影像
3、 三维扫描成像仪（三维成像光谱仪）数据
影像
3、 三维扫描成像仪（三维成像光谱仪）数据 （1）工作原理：
2、航天遥感影像 使用具有立体像对的卫星影像
a、 资源卫星影像
SPOT HRV 10/20m (P/M) 最大成图 1：50000
SPOT HRS 5/10m(P/M) 最大成图1：10000
ASTER
15m(VNIR) 最大成图1：50000
b 、 高分辨率商用小卫星影像
IKONOS
1/4 m (P/M) 最大成图 1：5000
➢ 利用基于TIN的方法进行数据建模和随机栅格转换，是快速可靠的 生产高精度格网DEM切实可行的方案
第三节 DEM的生产流程
本节主要内容:
一、数字摄影测量的DEM生产流程 二、解析摄影测量的DEM生产流程 三、数字化地形图方法
一、数字摄影测量的DEM生产流程
1、生产流程
可以自动方式采样（实施规则格网采样方案、渐进 采样方案）
复杂地貌地形图等高线内插DEM算法的精度分析
复杂地貌地形图等高线内插DEM算法的精度分析徐潇;谭衢霖;王浩宇;胡吉平【摘要】对复杂地貌条带地形图进行了等高线矢量化,利用5种典型的插值方法生成DEM,探讨基于等高线插值生成DEM不同算法的精度并评价生成的DEM的质量.结果表明,IDW算法生成的DEM精度较高,且在其上提取的等高线与原始等高线吻合度较好,分层设色图能够较好地反映研究区的真实地形.TIN精度仅次于IDW,但此方法是目前最为成熟和快速的一种算法.自然邻域法的精度与TIN相近,高于样条函数法;kriging插值算法精度最差,不宜在复杂地貌区域使用.【期刊名称】《遥感信息》【年(卷),期】2013(028)006【总页数】5页(P111-115)【关键词】复杂地貌地形图;等高线;内插方法;DEM;精度比较【作者】徐潇;谭衢霖;王浩宇;胡吉平【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】TP791 引言在地理信息系统应用中，数字高程模型(DEM)的可靠性(精度)，无论对于DEM的生产者还是使用者都具有十分重要的意义。
对于其精度评价已有很多研究，如Monckton等对DEM误差的量化、检测方法和空间分布等进行了研究[1]；Kidner等系统地研究了评价DEM精度的数学模型[2]；汤国安等研究了空间分辨率与地形复杂度对DEM精度的影响[3]；刘学军等基于数据独立方法，分析研究了地形曲面参数计算对DEM精度的要求[4]；王光霞、崔凯等提出一种基于分形分析的DEM精度评估模型[5]。
尽管DEM质量检查与精度评定理论研究取得了丰富的成果，但大多还处于实验阶段，并没有很好地应用到生产实践中去。
德国的Ackermann教授认为，决定DEM精度的主要因素是数据获取，通过使用某种内插方法可以较高地发挥其潜在水平[6]。
DEM生产中等高线及高程数据采集常见问题简析
DEM生产中等高线及高程数据采集常见问题简析作者：马晓萍作者单位：国家测绘局测绘标准化研究所,710054刊名：测绘技术装备英文刊名：GEOMATICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT年，卷(期)：2000，2(1)被引用次数：0次1.李维能.方贤铨地貌学 19851.期刊论文宋敦江.岳天祥.杜正平.SONG Dunjiang.YUE Tianxiang.DU Zhengping由等高线建立DEM的YUE-HASM方法研究-地球信息科学学报2009,11(3)建立DEM的数据源有很多,传统的由人工解译地形得到的等高线数据,仍然是一种十分重要的用于建立DEM的数据源.针对YUE-HASM(High Accuracy Surface Modelling)目前主要用于处理离散点数据这一特点,本文提出了一种基于YUE-HASM由等高线数据建立DEM的方法:(1)首先,根据分辨率建立研究区域的矩形网格;(2)然后,对等高线进行离散化,离散化时采用1/4阈值的方法,即如果等高线经过的格网中心点离等高线的距离小于或等于格网边长1/4时,该点就被赋为等高线的值;(3)最后,使用YUE-HASM方法模拟离散点的方法建立DEM,,将高斯合成曲面研究区域x ∈[-3,3],y ∈[-3,3]切分为75×75的规则网格DEM,在ArcGIS9.0中提取该区域的等高线,并分别使用本文提出的方法,以及ArcGIS9.0的常用方式建立DEM方法,即薄板样条(Thin PlateSpline,TPS)方法和TIN方法,对等高线进行DEM模拟和等高线回放比较分析,发现用于YUE-HASM方法模拟结果的等高线最近似于原始等高线,其次是TPS方法和TIN方法.本文提出的方法只产生一根假等高线,对曲面的基本形状保持最好;薄板样条方法分别丢失了2个山峰上的各1条等高线和一条马鞍形带上的等高线,使整个曲面的基本形状受到很大影响;TIN方法虽然保留了整个曲面的基本形状,但是,出现锯齿状等高线,甚至是不合理的断头等高线.本文不仅对由等高线建立DEM的相关方法研究有参考意义,而且对于等高线的各种应用,如等高线的地形分析等也具有参考意义.2.学位论文王志伟基于重构等高线的DEM误差模型研究及应用2007数字高程模型(DEM)是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达，是地理数据库中重要的空间信息资源，是进行三维空间数据处理与地形分析的核心数据。
DEM数据获取方法解析
tan
Y
2
2
Y
R
x 1
Z01
P
Z10
T
(1,1)
OLeabharlann (0,0)(1,0)
又:
tan X
PO RO
PO QO QO RO
tan sin 1
Q
y
2 S
tan Y
PO SO
PO QO QO SO
tan
sin 2
tan
cos1
所以: tan 2 X tan 2 Y tan 2
第三节 DEM数据采样策略与采样方法
地形曲面几何特征
理论基础: 地形表面可以划分成点和线划 分成一系列的单一几何表面 组成地形表面点和线可以分为两大类: 特 征要素和非特征要素
特征要素包括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
特征线: 山脊线、山谷线、各种断 裂线（陡坎、海岸线、水涯线等）
（实线为山脊线, 虚线为山谷线, 三角形表示山顶, 小园 为鞍部, 正方形为方向变化点和坡度变化点）
摄影测量数据采集方法
绝大部分的大比例尺图（1:5千、1:1万、 1:5万）的成图是采用摄影测量方法
立体像对法
资料来源于张超主编的《地理信息系统教程》所配光盘
两类数字摄影测量
全数字自动摄影测量方法: 全数字摄影测量方 法采用规则格网采样，直接形成格网DEM，如 果与GPS自动空中三角测量系统集成，则可形 成内外业一体的高度自动化DEM数据采集技术 流程
数据精度
采样数据精度与数据源、数据的采集方 法和数据采集的仪器密切相关的 数据源: 野外测量>影像>地形图扫描 影像:摄影测量 >GPS
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实验一DEM数据获取-从地形图等高线获取DEM数据一、实验目的
通过实例MapGIS地形图的分层操作与软件模块功能应用，从等高线实例提取DEM数据。
二、实验设备
装有Mapgis软件系统的计算机1人/台，实例含等高线的数字地形图1幅
三、实验内容
从Mapgis地形地质图中提取等高线高程数据局x、y、z，保存在Excel表中。
四、实验步骤
1、图形数据预处理
原图：
处理后（删除非等高线线条并连接中断的等高线）：
2、修改线属性，添加高程字段。
（线编辑—线参数编辑—修改线属性结构）：
3、利用高程自动赋值为等高线添加高程属性（矢量化—高程自动赋值）：
4、剪裁一块区域：（1）建立裁剪区：
（2）裁剪：
5、打开“MapGIS 6.7”——“图形处理”——“输入编辑”，打开工程，将经过预处理检查的等高线另存为”等高线.wl”，同时把图上非等高线的元素删除；
6、提取等高线上的点：打开“MapGIS 6.7”——“空间分析”——“DTM分析”，“文件”——“打开数据文件”——“线数据文件”，打开”等高线.wl”文件。
7、“处理点线”——“线数据高程点提取”，在打开的对话框中设置抽稀提点（抽稀系数）、线属性高程域（线属性的高程字段），“确定”后图上的等高线上分布离散的点，点属性包含高程数据；
8、将点数据导出wt文件：“模型应用”——“高程点标注制图”，在打开的对话框中设置XY 轴对应的方向，勾选“输出标注到属性字段”，然后“文件”——“另存数据于”——“点数据文件”，保存为“抽稀点.wt”；
9、再打开主菜单“图形处理”——“输入编辑”，打开“抽稀点.wt”，删除多余的图元，保存；
10、打开主菜单“图形处理”——“文件转换”，“文件”——“装入点”，“输出”——“输出MAPGIS明码格式”，保存为“抽稀点.wat”；
11、用记事本打开“抽稀点.wat”，可以得到各高程点的坐标值，将其导入到Excel文件；
12、打开主菜单“库管理”——“属性库管理”，“文件“——“导出”，在打开的对话框中，内部数据打开“抽稀点.wt”，数据源选择“Excel file”，点击旁边的“+”，“用户DSN”，选择“Excel file”，点击“配置”，选择工作簿，打开已有的excel文件，两次“确定”后，输入表格名称“高程”，点击“导出”；
13、此时，在Excel中有两个表，一个是点的坐标值，一个是点的属性值（高程），根据点ID，将两个表合并。