DEM：在数学中定义为⼆维空间的连续函数：H=f(x,y)。对点的⾼程取样然后⽤矩阵表⽰。等间距连续的采样可能会错失很多重要的地形特征点。 优点：数据结构简单；便于在GIS环境下处理与显⽰。 缺点：数据量⼤；精度低；丢失地形结构属性。
基本特征：1.⽤离散的采样点来表⽰连续的真实地表⾯。
2.⽤简单矩阵的⽅式进⾏组织和计算。
3.DEM格⽹⼤⼩和表⾯粗糙度决定地形表达的精度。
4.数字⾼程模型其实是2.5维。（因为只表现地表⾯的⾼度，没有地下⾯的深度）2.75维⼀些地下的岩⽯层⾯深度。
TIN数据：不是连续的等间距的采样⽽是把最重要意义的特征点，将这些特征点构成⽹络构成三⾓⽹，由于不是规则的，所以称不规则三⾓⽹。相当于⽤⽮量数据来表达对象。
DEM类型：
1.按范围：局部DEM；区域DEM；全局DEM；
2.连续性：不连续DEM；连续DEM；光滑DEM；
3.结构：点状（散点）；线状（等⾼线，断⾯）；⾯状；
4.基于数字尺度：⼤⽐例尺DEM；中⽐例尺DEM；⼩⽐例尺DEM；1:100万（1000m分辨率）；1:25万（100m）;1:5万
（25m），1:1万（5m）
扩展：等温⾯，等压⾯也可以做成数字⾼程模型，⽉球表⾯，以前地表⾯的数字⾼程模型；地形是形态的表现。
DEM的建⽴：
规则格⽹DEM(grid)：地形表⾯被分成⼀序列的格⽹单元，每个⽹格存储⼀个⾼程值。
特点：1.栅格数据结构中，数据存储在格⽹的⾏列中。
2.⾏列相交的栅格单元带有其属性值（可以记录⾏列交点的⾼程或者中点的⾼程）。
3.每个栅格的⾏列号代表真实地表的位置，⽽⾏列号所对应的Z值代表⾼程值或其他的属性值。
栅格分辨率是决定所描述的数字⾼程模型到底是⾼精度还是较为粗糙。
栅格分辨率的选择原则：1.保证精度（这个精度取决于地形复杂度，若地形很复杂就需要栅格较⼩的进⾏表⽰）2.避免数据冗余3.符合标准（要和国家国际的所通⽤的栅格分辨率进⾏有效匹配。）
NSDI：国家空间数据基础设施。NSDI DEMs: 1:100万（1000m分辨率）；1:25万（100m）;1:5万（25m），1:1万（5m）后三个都是⽤基本地形图—等⾼线的数字化从⽽产⽣数字⾼程模型的。1:100万则是把我们国家1:5万或1:10万上的公⾥⽹交点的⾼程输⼊形成。（⼤都⽤1:5万，没有就⽤1:10万）
1:100万的DEM可以表现地表⾯很多细息，⼤区域的宏观范围的地貌形态特征。
1:25万的DEM较好反映中尺度，特别在流域尺度的地形的变化特征。
1:5万的DEM主要反映⼏⼗平⽅公⾥的⼩流域的地形特征。1:1万便于反映坡⾯地形特征。
TIN数字⾼程模型（不规则三⾓⽹构成的）：将离散的点连接成连续的最优结构三⾓⾯。特性：1.可变的分辨率2.顾及地形结构3.存储复杂（跟⽮量数据的构建⽅式类似）。
构建TIN的⽅法：野外采集⼀批随机离散点—>构建三⾓⽹—>再给点赋予相应的⾼程—>就形成了TIN
TIN数据结构：1.⾯结构.点-⾯结构（⾯结构和点结构的有效结合）4.线结构5.线-⾯结构
等⾼线模型 Contour Model：存储结构：链式数据结构
特性：1.源于地形图2.较⼤的数据存储量3.适⽤于⾮平坦地形
这三种形式的数字⾼程模型可以相互转换（⽅法是⽤内插）
数据收集形式：
野外测量数据特点：1.更新快2.⾼精度3.低冗余4.限制较多
地形图特点：1.内容综合2.易于收集3.⾼精度4.多尺度5.更新慢
遥感⽅法：1限制较低2.⾼精度⾼效率3.数据量⼤
DEM数据获取技术：
1.基于等⾼线的DEM数据获取（数字化等⾼线—>内插离散⾼程点）格⽹DEM的构建⽅法是将原始离散点转换为规则分布的格⽹点的数学变换过程；空间内插是构建栅格DEM不可或缺的⽅法。
2.基于摄影测量技术的DEM数据获取
3.其他基于遥感技术的DEM数据获取
4.基于激光雷达技术的DEM数据获取：单点扫描；多点扫描；航空激光雷达测⾼；⼲涉雷达—合成孔径雷达⼲涉测量技术（INSAR）（具有毫⽶级的精度）
内插⽅法：1.整体内插：内插时考虑所有点。（优点：曲⾯唯⼀，光滑；编程简单；与坐标系⽆关；低阶多项式计算量较⼩；宏观势态。缺点：假设理想，与实际不符；⽆法反映局部的变化；边界效应；⾼阶多项式系数的物理意义不明显）2.局部分块内插（⽤的很多）：分开为很多⽚，每个⽚选择有效的点进⾏内插；（步骤：定义内插点的领域范围—>确定落在领域内的采样点—>选定内插数学模型—>通过领域内的采样点和内插计算模型计算内插点的⾼程）
内插类型：1.反距离加权内插2.⾃然领域法3.克⾥⾦4.样条内插5.TIN
数字地形分析：
基本因⼦分析：1.坡度、坡向2.坡形3.坡长4.坡位5.坡⾯复杂度因⼦先解风情后解衣
地形因⼦：是为定量表达地貌形态特征⽽设定的具有⼀定意义的数学参数或指标。
地形因⼦提取的算法基础：
DEM格⽹数据的空间⽮量表达：采⽤微分⼏何的⽅法，对每⼀个栅格单元都可以抽象表达空间⽮量模型。
坡度：法线与铅垂线的夹⾓，单位：度/百分⽐
坡向：法线在⽔平⾯上的投影与正北⽅向之间的夹⾓（顺时针度量） 单位：度
坡形：宏观坡形因⼦（凸形坡或凹形坡）
地形曲率因⼦：是对地形表⾯⼀点扭曲变化程度的定量化度量因⼦，地⾯曲率在垂直和⽔平两个⽅向上分量分别称为平⾯曲率和剖⾯曲率。
唯美主义运动坡度变率：slope of slope of DEM (SOS)/坡向变率:slope of aspect of DEM(SOA)->提取⼭⾕线，⼭脊线（P48）
地形特征分析
地形特征点的提取：⼭顶点、凹陷点、⼭脊点、⼭⾕点、鞍部点（⼭脊线上的最低点，采⽤⽅法：先提取⼭脊线，再最低点提取）、平地点等。
径流节点（两个河流的交点）：原始DEM—>提取河⽹—>将⽮量河⽹数据⽤每段河流的ID值转换为栅格数据形式—>对栅格数据提取地⾯坡度（因为每个值的编码不⼀样，只有交叉处有坡度）—>按⼤于0的值做提取—>将其转为⽮量数据—>计算均值—>径流节点
关于流域的⼀些特征点：侵蚀基准点、溯源侵蚀裂点……能够反演流域化进程。
利⽤点簇和特征点位进⾏城市态势分析等等。
⼭⾕线、⼭脊线构成了地形起伏变化的分界线（⾻架线）
提取⽅法：1.边缘提取：⾸先提取地形特征点（⼭脊点、⼭⾕点、鞍部等）；然后将特征点连成地形特征线（⼭⾕线、⼭脊线）。2.平⾯曲率与坡位条件法：利⽤DEM数据提取地⾯的平⾯曲率，可同时提取得到⼭脊线⼭⾕线；根据已有的正负地形为特征，负地形中的为⼭⾕线，正地形中的为⼭脊线。
2011山东理综流域分析（⽔⽂分析）：
沟⾕⽹络提取：
步骤：
1.洼地填平（洼地出现的原因：可能真实地形就是这样也可能是因为数字⾼程模型形成产⽣的问题）；基本原理：增加洼地点⾼程值，使其⾼程值提⾼⾄邻域内其他8个栅格的最⼩值。
2.流向提取：⽤追踪分析⽅法，地⾯上任何⼀个点追踪最⼤坡度⽅向，这个⽅向就是这个栅格的流向；两种主要的算法：1.单流向算法（SFD）:⽅向编码—>⽅向计算—>赋予新值 2.多流向算法（MFD）
3.汇流量提取(flour accumulation)：沿流向⽅向对各栅格所处的汇流量逐步进⾏累加的结果。
4.沟⾕⽹络的提取
流域提取：追踪，由最⼩分⽀往上追踪
步骤：洼地填平—>沟⾕⽹络提取—>watershed
坡长分析：某⼀点的上坡长（上坡长为0的点分布与⼭脊线相似，可⽤于辅助提取⼭脊线）为该点沿流向的反⽅向⾄流域边界的最⼤距离。下坡长（通过某⼀点的下坡长可以判断其⽔流到达河流交汇点的时间，可以帮助预测洪峰的到来时间，洪峰曲线）为沿⽔流⽅向到达流域出⼝点的距离。影响地⾯侵蚀度不仅有坡度还有坡长。
可视性分析
可视性也被称为地形通视性，是指⼀个或多个位置所能看到的地形范围与其他地形点之间的可见程度。可视性分析是运⽤计算机⼏何和计算机图形学技术解决地形上点到点集合的可视性问题的⽅法和技术。
实质是对地形进⾏最优化处理的思路；计算观察点到⽬标点的可达性；基本因⼦：两点之间的通视性，可视性。
可视性分析影响因素：地形及环境特点、基础⾼程数据（地球曲率）、观察点的选择、⾮数据点的定位⾼程、观察点、⽬标和LOS（light of sight）的特点、数据的不确定性、计算的特点，范围限制、可视性的可逆性、可视相关参数。
在点到点的通视分析中，根据LOS算法原理，可以区分同⼀视线上的可视或不可视区域。可视性分析研究观测点在其观测范围内所能观测到的地形点的集合。上海电信大楼
视线是两点之间的特定轨迹线。视线类型：1.视线⽅向2.视线形态
视线⽅向：点到点可视，点到线可视，点到区域可视
可视频数
可视性分析具体应⽤：城市视觉景观、虚拟地理环境与仿真系统、路径分析、视觉景观评价、基于DEM的累积⽇照分析
www.wzyy
逆可视：
DEM拓展
DEM模型的扩展：
⾼保真数字⾼程模型：通过保持重要的地形特征信息，在相当程度上克服了地形描述失真的DEM—>解决⽅法：特征嵌⼊式DEM：通过在原有栅格DEM中嵌⼊重要的地形特征线，从⽽构建的特征嵌⼊式DEM。
梯⽥数字地⾯模型构建技术
特点：1.对梯⽥地形的数字化表达具有代表性。2.梯⽥地形具有对原始地形的继承性，类型的多样性以及⽥坎边界三维不稳定性等特点。3.应⽤部门希望构建⼆元化（就是可以在梯⽥地形与原始地形之间互相切换）的地形描述新⽅法。
平原河⽹地形DEM模型：影响其地形变化主要是⼈⼯。所以将原有的DEM进⾏⽮量化改造。
DEM表达⽅法的扩展：
1.基于DEM的分层设⾊
2.利⽤地表纹理增强晕渲渲染：通过DEM栅格运算获得的地表细部纹理，使地表显⽰坡⾯细部形态的客观反映，通过细部纹理与DEM晕染的综合表达，可有效增强地形表达效果。（明暗等⾼线，平⾯可以借助块状地形，⽤明亮带来区分哪块地⾼哪块地低）
DEM地形分析⽅法的扩展：
GIS领域（窗⼝）分析模式，只见局部不见整体，是⼀种“近似眼”的分析⽅法，难以获得对宏观地域的认识。
基于DEM的地形模式识别：
1. 坡谱分析法
2. 正负地形的空间分异（多因⼦分析法）
3. 地⾯—地下地形⼀体化实验
4. 地形纹理分析
5. 局部⼩⽓候模拟
6. 基于DEM的地质灾害分析
7. 基于DEM重要地理信息统计
8. 基于DEM的⼭地⼩⽓候模拟
9. 不同年代城市的三维变化
长兴撤县设区10. ⽔下DEM构建及长三⾓地形演变
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议