数字高程模型教程期末总结
1、DEM概念:(1)狭义概念：DEM是区域地表面海拔高程的数字化表达。
(2) 广义概念：DEM是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。
(3) 数学意义：DEM是定义在二维空间上的连续函数H=f(x,y)
2、数字高程模型的特点：精度恒定性，表达多样性，更新实时性，尺度综合性
3、DEM与DTM的区别：DEM以绝对高程或海拔表示的地形模型；DTM泛指地形表面自然、人文、社会景观模型
4、数字高程模型的系统结构与功能：数据采集，数据处理，应用三部分，DEM模型建立，DEM模型操作，DEM分析，DEM可视化，DEM应用。
5、DEM形成过程：1.通过采样点的建模和内插生成 3.进行数据的组织与管理4.生成相应的地形坡面因子5.二维可视和三维可视6.不确定分析和表达(DEM精度)
6、DEM数据模型：认知角度基于对象的模型、基于网络的模型、基于场的模型
表达角度矢量数据模型、镶嵌数据模型、组合数据模型
7、DEM数据结构：1、规则格网DEM数据结构
a.简单矩阵结构
b.行程编码结构
c.块状编码结构
d.四叉树数据结构
2、不规则三角网DEM数据结构
8、T IN数据结构：面结构，点结构，点面结构，边结构，边面结构
9、DEM数据源特征：(1 )数据源：地形图
? 特点：现势性(经济发达地区往往不满足现势性要求) 、存储介质、精度：比例尺、等高线密度、成图方式有关
地面测量
本 1
11、数据采集方法对比：（作业）
（2）数据源：航空、遥感影像
现势性好：获取速度快、更新速度快、更新面积大（大范围 DEM 数据的最有价值来源）
相对精度和绝对精度低的遥感影像：
Landsat — MSS TM 传感器、SPOT
高分辨率遥感图像：1米分辨率的米 QUICKBIRD
（3）数据源：地面测量
用途：公路铁路勘测设计、房屋建筑、场地平整、矿山、水利等对高程精度要求较高的 工程项目
缺点：工作量大，周期长、更新十分困难，费用较高
（4）数据源：既有 DEM 数据 覆盖全国范围的1:100万、1:25万、1:5万数字高程模型 10、采样的布点原则:
1）沿等高线采样：地形复杂沿等高线跟踪的方式进行数据采集
；在平坦的地区，则不宜沿
等高线采样
2）规则格网采样：规定X 和Y 轴方向的间距来形成平面格网，量测这些格网点的高程。 3）剖面法：而在剖面法中，只沿一个方向即剖面方向上采样
4）渐进采样：平坦的地区采样要相对较少，地形复杂的地区要采样相对较多 5）选择性采样：根据地形特征进行选择性的采样（方法并不常见
6）混合采样：选择采样与规则格网采样相结合或者是选择采样与渐进采样相结合的采样方
法（数据的存储管理与应用较复杂
1吕—立体遥^^^|* --- 100 10
DEM 精度（米）
扫描数字化 1000
摄影测V
100 元10
DEM数据米集方法比较（大小表示数据米集范围，灰度表示米集速度，颜色越深，速度越慢）
12、规则网格：
不规则网格：
13、规则网格DEM建立的的基本思路：
1. 空间结构在水平面的投影为正方形格网时，称为基于格网的建模；
2. 对研究区域在二维平面上进行格网划分（格网大小取决于DEM应用目的），形成覆盖整个
区域的格网空间结构；然后利用分布在格网点周围的地形采样点内插计算格网点的高程值，
最后按一定的格式输出，形成该地区的格网DEM
建立过程中的关键环节是格网点上高程的内插计算；
14、不规则三角网：简称TIN，是用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的三角形来表示地形表面。TIN既是矢量结构又有栅格的空间铺盖特征，能很好地描述和维护空间关系。
15、TIN的基本元素：节点，边，面
16、三角网生长算法
1 ?三角网生长算法就是从一个“源”开始，逐步形成覆盖整个数据区域的三角网。
2. 从生长过程角度，三角网生长算法分为收缩生长算法和扩张生长算法两类。
3. 收缩生长算法是先形成整个数据域的数据边界（凸壳），并以此作为源头，逐步缩小以形
成整个三角网。
4. 扩张生长算法与收缩算法过程刚好相反，是从一个三角形开始向外层层扩展，形成覆盖
整个区域的三角网。
17、局部分块内插有线性内插、双线性内插、多项式内插、样条函数内差、多层曲面叠加法
1.线性内插设所求函数形式为: 19、TIN的三角剖分准则Z a0a i x a2y
2. 双线性多项式内插设双线性曲面差值模型为
Z a o a1x a2 y a3xy Z1 a o a1
18 逐点内a插法a1 a?
Z3 a°a2
d ip r
1
空外接圆准则：在TIN 中，过每个三角形的外接圆均不包含点集的其余任何点；最大最小角准则：在TIN 中的两相邻三角形形成的凸四边形中，这两三角形中的最小内角一定大于交换凸四边形对角线后所形成的两三角形的最小内角；最短距离和准则：指一点到基边的两端的距离和为最小。张角最大准则：一点到基边的张角为最大。面积比准则：三角形内切圆面积与三角形面积或三角形面积与周长平方之比最小。
对角线准则：两三角形组成的凸四边形的两条对角线之比。这一准则的比值限定值，须给定，即当计算值超过限定值才进行优化。
20、空外接圆准则、最大最小角准则下进行的三角剖分称为Delaunay 三角剖分，简称DT。
空外接圆准则也叫Delaunay 法则。
21、DEM可视化表达：实现了地形表面的数字化表达，但信息隐含，地形可读性差需要一种
技术以增强DEM的地形表达效果，即DEM地形可视化技术，以DEM为基础实现对地形的直观表达。
22、地形二维可视化表达：等高线法、明暗等高线法、分层设色法、地形晕渲法
23、误差通常被定义为观测数据与其真值之间的差异。可分为系统误差、随机误差、粗差
（1）、系统误差：它是在一定的测量条件下，对同一个被测尺寸进行多次重复测量时，误差值的大小和符号（正值或负值）保持不变；或者在条件变化时，按一定规律变化的误差。
（2）、随机误差：在测量时，即使排除了产生系统误差的因素（实际上不可能也没有必要绝对排除），进行了精心的观测，仍然会存在一定的误差，这类由于偶然的或不确定的因素所造成的每一次测量值的无规则变化（涨落），叫做偶然误差，或随机误差。
（3）粗差：在相同观测条件下作一系列的观测，其绝对值超过限差的测量偏差，即超过三倍中误差的测量误差。
24、误差源分析：1）地形表面特征2）数据源3）采点设备误差4）人为误差5）采样点密度和分布
6）内插方法7）DEM数据结构
25、DEM精度平定方式：平面精度与高程精度分开评定、平面精度和高程精度同时评定
DEM模型评定：1）检查点法和DEM中误差模型2）逼近分析和地形描述误差3）等高线套合
分析和DEM定性评价模型4）实验方法和DEM经验模型5）理论分析与理论模型
26、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。各种地貌，不论平原、谷地、高山，都是由不同的坡面组成。
微观坡面因子反映了该地貌微观地表单元的形态、起伏或扭曲特征，
宏观坡面因子反映了地貌的宏观形态特征。
27、坡度表示了该局部地表坡面的倾斜程度，坡度大小直接影响着地表物质流动与能量转换的规模与强度，是制约生产力空间布局的重要因子
28、坡向是决定地表面局部地面接收阳光和重新分配太阳辐射量的重要地形因子之一，直接
造成局部地区气候特征的差异，同时，也直接影响到诸如土壤水分、地面无霜期以及作物生
长适宜性程度等多项重要的农业生产指标。
29、坡度：即水平面与地形面之间夹角。
坡度百分比：既高程增量（rise ）与水平增量（run ）之比的百分数。
30、坡向：地表面上一点的切平面的法线矢量在水平面的投影与过该点的正北方向的夹角
31、地面曲率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。
32、地面坡度变率（SOS是地面坡度在微分空间的的变化率，是依据坡度的求算原理，在所提取的坡度值的基础上对地面每一点再求算一次坡度。即坡度之坡度
地面坡向变率（SOA是指在地表的坡向提取基础之上，进行对坡向变化率值的二次提取，亦即坡向之坡度33、地面变率因子的提取
1）用原始DEM数据的最大高程值减去原始DEM数据，得到与原来地形相反的DEM数据，即反地形DEM数据。
2）基于反地形DEM数据求算坡向值；
3）利用SOA方法求算反地形的坡向变率，记为SOA2由原始DEM数据求算出的坡向变率值
为SOA1
4）将两次求算的坡向变率值套入下面公式即可得到的经过误差校正的SOA数据。
（SOA1 SOA2） |SOA1 SOA2|
SOA 是水坡长指地面上一点沿水流方向到其流向起点间的最大地面距离在水平面上的投影长度。
2
土保持上的重要因子之一。
34、地形特征点的提取
在一个3x3的栅格窗口中，也可以直接利用中心格网点与8个邻域格网点的高程关系来进
行判断地形特征点：（Zi，j-1 - Zi，j ）（Zi，j+1 - Zi，j）>0
（1）当Zi，j+1> Zi ，j 则VR（i，j）= -1
（2）当Zi，j+1< Zi ，j 则VR（i，j）= 1
（Zi-1，j - Zi，j ）（Zi +1 ，j - Zi，j）>0
（3）当Zi+1> Zi ，j 则VR（i ，j）= -1
（4）当Zi+1< Zi ，j 则VR（i ，j）= 1
公式（1），（4）；（2）（3）同时成立，则VR（i，j ）= 2，以上条件都不成立，则VR（i，j）= 0；