数字高程模型

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数字高程模型(Digital Elevation Model; DEM)

目录

什么是数字高程模型

  数字高程模型是指数字形式,按一定的数据组织建立起来,生成表达地面特征、空间分布的一种地面模型。

建立数字高程模型的方法

  从数据源及采集方式讲有:

  (1)直接从地面测量,例如用GPS、全站仪 、野外测量等;

  (2)根据航空或航天影像,通过摄影测量途径获取,如立体坐标仪观测及空三加密 法、解析测图、数字摄影测量等等;

  (3)从现有地形图上采集,如格网读点法、数字化仪手扶 跟踪及扫描仪半自动采集然后通过内插生成DEM等方法。DEM内插方法很多,主要有整体内插 、分块内插和逐点内插三种。整体内插的拟合模型是由研究区内所有采样点的观测值建立的。分块内插是把参考空间分成若干大小相同的块,对各分块使用不同的函数。逐点内插是以待插点为中心,定义一个局部函数去拟合周围的数据点,数据点的范围随待插位置的变化而变化,因此又称移动拟合法。

数字高程模型的形式

  数字高程模型的数据组织表达形式有多种,其中在土地利用工程中常用的有规则的矩形格网与不规则的三角网两种。

  (1)规则矩形格网。规则矩形格网是高斯投影平台上,在z、Y轴方向按等间隔排列的地形点的平面坐标(z,y)及其方程(z)的数据集,其任一点P_{i,j}的平面坐标,可根据该点在DEM中的行列号i,j及存放在该DEM文件基本信息中推算出来。矩形格网DEM的优点是存储量较小,可以压缩存储,便于使用和管理。在农地开发整理中,由于范围较小而且地形变化较小,测算土方量时一般采用方格网法,因此用矩形格网法组成DEM较为适用。

  (2)不规则三角网。不规则三角网是用不规则的三角网表示的DEM,通常称DEM或TIN(Triangulated Irregular Network),由于构成TIN的每个点都是原始数据,避免了内插精度损失,所以TIN能较好地估计地貌的特征点、线,表示复杂地形比矩形格网精确。但是TIN的数据量较大,除存储其三维坐标外还要设网点连线的拓扑关系,一般应用于较大范围航摄测量方式获取数值。

数字高程模型的数据来源

  数字高程模型的数据来源主要有以下几种途径:

  摄影测量、地面测量、已有地形图数字化、已有的DEM库中提取。对于局部的土方工程计算而言,用摄影测量方式获取数据(除非是应用原有资料),显然在经济上是不合算的,已有的DEM库多因网格间距较大,也不合适。因此在实际工作中主要采取应用已有的大比例尺地形图扫描矢量化,或用全站仪、测距仪+电子平板直接测得到测点的三维坐标。

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