数字地面高程模型的建立

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1、数字地面高程模型的建立【】本文以阜新市地面高程模型为例介绍了DEM建立的过程。　　【关键词】数字高程模型(DEM)；等高线；格X　　　　1.引言　　1.1数字高程模型(DEM)的概念　　数字高程模型(DEM)，也称数字地形模型(DTM)，是一种对空间起伏变化的连续表示方法。由于DTM隐含有地形景观的意思，所以常用DEM以单纯表示高程。　　尽管DEM是为了模拟地面起伏而开始发展起来的，但也可以用于模拟其它二维表面的连续高度变化，如气温、降水量等。对于一些不具有三维空间连续分布特征的地理现象，如人口密度等，从宏观上讲，也可以用DEM来表示、分析和计算。

2、　　1.2DEM的作用　　可用于绘制等高线、坡度图、坡向图、立体透视图、立体景观图，并应用于制作正射影像图、立体地形模型及地图的修测。在各种工程中可用于体积和面积计算、各种剖面图的绘制及线路的设计。军事上可用于导航(包括导弹及飞机的导航)、通讯、作战任务的计划等，为军事目的(军事模拟等)而进行的地表三维显示。在遥感中可作为分类的辅助数据。在环境与规划中可用于土地现状的分析、各种规划及洪水险情预报等。基于DEM的三维模型，便能提供一个动态的环境用以在相应空间氛围里逼真创建和显示复杂物体，并为进一步的空间查询与分析服务。特别是诸如环境仿真、设施管理、洪

3、水淹没与火灾曼延等复杂的模型分析和辅助决策需要三维可交互动态模型的支持。　　2.DEM的表示方法　　2.1拟合法　　拟合法是指用数学方法对表面进行拟合，主要利用连续的三维函数(如富立叶级数、高次多项式等)。但对于复杂的表面，进行整体的拟合是不可行的，所以，通常采用局部拟合法。局部拟合法将复杂表面分成正方形的小块，或面积大致相等的不规则形状的小块，用三维数学函数对每一小块进行拟合，由于在小块的边缘，表面的坡度不一定都是连续变化的，所以应使用加权函数来保证小块接边处的匹配。　　用拟合法表示DEM虽然在地形分析中用的不多，但在其它类型的机助设计系统(如飞

4、机、汽车等的辅助设计)中应用广泛。　　2.2等值线　　等值线是地图上表示DEM的最常用方法，但并不适用于坡度计算等地形分析工作，也不适用于制作晕渲图、立体图等。　　2.3格XDEM　　格XDEM是DEM的最常用的形式，其数据的组织类似于图像栅格数据，只是每个象元的值是高程值。即格XDEM是一种高程矩阵(如图1)。其高程数据可直接由解析立体测图仪获取，也可由规则或不规则的离散数据内插产生。　　格XDEM的优点是：数据结构简单，便于管理；有利于地形分析，以及制作立体图。其缺点是：格X点高程的内插会损失精度；格X过大会损失地形的关键特征，如山峰、洼坑、山

5、脊等；如不改变格X的大小，不能适用于起伏程度不同的地区；地形简单地区存在大量冗余数据。　　2.4不规则三角XDEM(TIN)　　不规则三角XDEM直接利用原始采样点进行地形表面的重建，由连续的相互联接的三角面组成(如图2)，三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点的密度和位置。不规则三角XDEM的优点是：能充分利用地貌的特征点、线，较好地表示复杂地形；可根据不同地形，选取合适的采样点数；进行地形分析和绘制立体图也很方便。其缺点是：由于数据结构复杂，因而不便于规范化管理，难以与矢量和栅格数据进行联合分析。　　图2　　通常所说的DEM即指格XDEM和

6、不规则三角XDEM，地形分析也基于此。　　3.DEM的建立过程　　3.1获取DEM的手段　　3.1.1地面测量。例如用GPS，全站仪，野外测量等。　　3.1.2根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获取。例如，立体坐标仪观测及空三加密法，解析测图仪采集法。数字摄影测量自动化方法等等。　　3.1.3从现有地形图上采集。例如格X读点法，数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集法等。　　3.2地图配准　　3.2.1启动“ArcMap”。　　3.2.2选择“视图”，在下拉菜单中选择“数据框架属性”，选择“通用”标签。在“单位”选择框中“地图”中选“公里”，“显示”

7、中选“公里”。　　3.2.3在工具栏中选择“添加数据”。在“添加数据”对话框中选择要添加的地图。　　3.2.4在菜单栏中启动“ArcCatalog”。新建一个数据库，在数据库中创建一个表，其中字段名称为x,y。在工具栏中选择“添加数据”。在“添加数据”对话框中选择创建的表并进行编辑，即添加字段x,y的值。编辑完进行保存。　　3.2.5菜单栏中点击“工具”。在下拉菜单中选择“添加XY数据”。　　3.2.6右键单击菜单栏空白处，在下拉菜单中选择“影像配准”。进行影像配准工作。　　3.2.7保存纠正影像。　　3.2.8删除原影像。　　3.2.9在工具栏中

8、选择“添加数据”。在“添加数据”对话框中选择纠正后的地图。　　3.3分层数字化　　3.3.1在菜单栏中启动“ArcCata