數字高程模型

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數字高程模型(Digital Elevation Model; DEM)

　　數字高程模型是指數字形式，按一定的數據組織建立起來，生成表達地面特征、空間分佈的一種地面模型。

　　從數據源及採集方式講有：

　　(1)直接從地面測量,例如用GPS、全站儀 、野外測量等;

　　(2)根據航空或航天影像，通過攝影測量途徑獲取,如立體坐標儀觀測及空三加密 法、解析測圖、數字攝影測量等等;

　　(3)從現有地形圖上採集，如格網讀點法、數字化儀手扶 跟蹤及掃描儀半自動採集然後通過內插生成DEM等方法。DEM內插方法很多,主要有整體內插 、分塊內插和逐點內插三種。整體內插的擬合模型是由研究區內所有採樣點的觀測值建立的。分塊內插是把參考空間分成若幹大小相同的塊，對各分塊使用不同的函數。逐點內插是以待插點為中心，定義一個局部函數去擬合周圍的數據點，數據點的範圍隨待插位置的變化而變化，因此又稱移動擬合法。

　　數字高程模型的數據組織表達形式有多種，其中在土地利用工程中常用的有規則的矩形格網與不規則的三角網兩種。

　　(1)規則矩形格網。規則矩形格網是高斯投影平臺上，在z、Y軸方向按等間隔排列的地形點的平面坐標(z，y)及其方程(z)的數據集，其任一點P_{i,j}的平面坐標，可根據該點在DEM中的行列號i，j及存放在該DEM文件基本信息中推算出來。矩形格網DEM的優點是存儲量較小，可以壓縮存儲，便於使用和管理。在農地開發整理中，由於範圍較小而且地形變化較小，測算土方量時一般採用方格網法，因此用矩形格網法組成DEM較為適用。

　　(2)不規則三角網。不規則三角網是用不規則的三角網表示的DEM，通常稱DEM或TIN(Triangulated Irregular Network)，由於構成TIN的每個點都是原始數據，避免了內插精度損失，所以TIN能較好地估計地貌的特征點、線，表示覆雜地形比矩形格網精確。但是TIN的數據量較大，除存儲其三維坐標外還要設網點連線的拓撲關係，一般應用於較大範圍航攝測量方式獲取數值。

　　數字高程模型的數據來源主要有以下幾種途徑：

　　攝影測量、地面測量、已有地形圖數字化、已有的DEM庫中提取。對於局部的土方工程計算而言，用攝影測量方式獲取數據(除非是應用原有資料)，顯然在經濟上是不合算的，已有的DEM庫多因網格間距較大，也不合適。因此在實際工作中主要採取應用已有的大比例尺地形圖掃描矢量化，或用全站儀、測距儀+電子平板直接測得到測點的三維坐標。