为了表示地形起伏必需存储三维数据，这首先 必需研究三维数字地面模型。
数字高程模型
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什么是4D产品（DEM,DLG,DRG,DOM）
数字高程模型（Digital Elevation Model，缩 写DEM）是在某一投影平面（如高斯投影平面） 上规则格网点的平面坐标（X，Y）及高程（Z）的 数据集。DEM的格网间隔应与其高程精度相适配， 并形成有规则的格网系列。根据不同的高程精度， 可分为不同类型。为完整反映地表形态，还可增加 离散高程点数据。 数字线划地图（Digital Line Graphic，缩写 DLG）是现有地形图要素的矢量数据集，保存各要 素间的空间关系和相关的属性信息，全面地描述地 表目标。
规则格网数据模型的优点： 1）数据结构简单，算法实现容易，便于空间操作
和存储。尤其适合在栅格数据结构的GIS系统中。 2）容易计算等高线、坡度、坡向、自动提取地域
地形等。 规则格网是DEM最广泛使用的格式。目前，很多
国家都以规则格网的数据矩阵作为DEM提供方式。
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规则格网数据模型的缺点： 1）数据量大，通常采用压缩存储
描述地形表面的模型。实质上这是对地面形态和属性 信息的数字表达。 DEM(Digital Elevation Model)数字高程模型
当DTM模型中数字属性为高程时称DEM模型，即 数字高程模型。
DEM模型是DTM模型的一种特例。
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从测绘的角度看
DEM模型是新一代的地形图，它通过存储在 介质上的大量地面点空间数据和地形属性数 据，以数字形式来描述地形地貌。
无损压缩存储，如游程编码、链码、四叉树编码； 有损压缩存储，如离散余弦（DCT Discrete Cosine Transformation), 小波变换（Wavelet Transformation)
2）不规则的地面特性与规则的数据表示之间本身就不 协调。它对不同地形采用一律平等的规则格网，不利于 表示复杂地形。
一、规则格网(grid)模型
规则格网模型将空间区域分成规则的等距离单元， 每个单元对应一个数值，通常在数学上表示为一个 矩阵，在计算机中表现为一个二维数组，每个格网 单元或数组元素对应一个高程值。
用规则采样点数据（或把不规则采样点数据内插成 规则点数据），而后，以矩阵形式来表地面形状。 它已成为栅格数据结构中DEM的通用形式。
将格网面元四个角点高程拟合为双线性趋 势面。
将格网面元四个角点高程拟合为双三次趋 势面。
3)格网点 针对格网点的值
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( i, j ) ( i, j+1) ( i+1,j ) ( i+1, j+1) ( i, j ) ( i, j+1) ( i+1,j ) ( i+1, j+1)
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3. 格网数据结构
第七章 数字高程模型
1 数字地面模型概述 2 DEM常用数据模型 3 DEM数据的获取 4 数字地形可视化 5 数字地形分析 6 DEM的应用
数字高程模型
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7.1 数字地面模型概述
地理空间实质是三维的，只是人们通常在二维地 理空间上描述并进行分析。如在土地利用，土地分 级等问题上，都用平面专题图来描述。
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• 数字栅格地图（Digital Raster Graphic， 缩写DRG）是现有纸质地形图经计算机 处理后得到的栅格数据文件。每一幅地 形图在扫描数字化后，经几何纠正，并 进行内容更新和数据压缩处理，彩色地 形图还应经色彩校正，使每幅图像的色 彩基本一致。数字栅格地图在内容上、 几何精度和色彩上与国家基本比例尺地 形图保持一致。
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二、不规则三角网 (TIN) (Triangulated Irregular Network )
由于受观测手段所限，或专业要求，在实际中获取 的数据常不是规则格网数据，大多为不规则的离散 数据。如地震观测中观测的地层结构数据，水利中 观测的地下水资源数据等。
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规则格网（grid)模型
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2. 格网的含义
1）格网面元
组成格网的四个相邻格点在水平面上所包含 的面积单元。
2）格网面元的趋势面
格网面元的四个角点高程支撑的数学面，通 常该数学面用三种形式表示。
按最小二乘法将格网面元四个角点高程拟 合为一个平面，称格网面元的平面趋势面。
格网数ห้องสมุดไป่ตู้结构是典型的栅格数据结构，可采用栅格
矩阵及其压缩编码的方法表示。其数据包括三部分：
1）元数据
描述DEM数据的数据，如数据表示的时间、边界、测 量单位、投影参数。
2）数据头
DEM数据的起点坐标、坐标类型、格网大小、行列数 等。
3）数据体
行列数分布的数据阵列。
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4、规则格网的优缺点
数字地面模型的提出，从时间上实际上早于GIS， 但GIS的发展大大促进人们对数字地面模型的研究。
目前，数字地面模型已成为GIS的重要内容， GIS的很多功能以数字地面模型为基础。
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DTM (Digital Terrain Model)数字地形模型 50年代由MIT摄影测量实验室提出，是用数字形式
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• 数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，缩写DOM）是利用数字高程模型 （DEM）对经扫描处理的数字化航空像 片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌， 按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁 生成的数字正射影像数据集。它是同时 具有地图几何精度和影像特征的图像， 具有精度高、信息丰富、直观真实等优 点。
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DEM表示方法
整体
数学方法 局部
傅立叶级数 高次多项式 规则数学分块 不规则数学分块
规则 点数据 不规则
密度一致 密度不一致 三角网
邻近网
图形法
典型特征 水平线
山峰、洼坑 隘口、边界
线数据 垂直线 典型线
山脊线 谷底线 海岸线 坡度变换线
DEM的表示方法
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7.2 DEM的常用数据模型
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1.模型的表示
按平面上等间距规则采样，或内插所建立的数字地面 模型，称为基于栅格的数字地面模型，可以写成以下 形式:
DTM＝│Zi,j│,i=l,2,…,m; j=1,2,n
式中，Z为栅格结点（i,j）上的地面属性数据，包括土 地权属、土壤类型、土地利用等。当该属性为海拔高 程时 ，则该模型即为数字高程模型 。