DEM的生成原理及应用

DEM 的生成原理及应用 DEM（Digital Elevation Model）是数字高程模型的简称，是一种典型的数字化产品，用于表示地面高程的一种实体地面模型。DEM 具有广泛的实际应用价值，在测绘、工程、军事、环境与规划等领域中都有重要的应用前景。 DEM 的生成原理可以分为三个部分：DEM 的数据结构、DEM 的表示模型和 DEM 的应用。 DEM 的数据结构 DEM 是数字地形模型（DTM）的一个分支，是 DTM 中最基本的部分。DTM 是地形表面形态属性的数字表达，是对地理空间中位置及其地形属性的描述。当 DTM 所描述的地形属性是高程时，则为数字高程模型（DEM）。实际上，DEM 是描述地表单元空间位置和地形属性分布的有序集合，它以某一地理范围内的地形数据为基础，通过一定的数学变换，将某一地理范围内的地形地物以三维空间的形式表示在一个二维的平面上，以离散分布的平面点来模拟分布的地形。 DEM 模型的建立、管理和应用是地理信息系统的重要组成部分。在地理信息系统中，DEM 是建立 DTM 的基础数据，其他的地形要素可由 DEM 直接或间接导出，称为“派生数据”，如坡度、坡向。 DEM 的表示模型 在地理信息系统中，DEM 最主要的 3 种表示模型是：等高线模型、不规则三角网模型（TIN）和规则格网模型（GRID）。 等高线模型是将等高线先离散再内插，在离散的过程中使原有的等高线位置信息丢失，这样再从 DEM 返回等高线时不能保证原始等高线的还原。冯桂等人提出基于图像形态学变换的等高线内插 DEM 高精度算法，算法的思路是：（1）针对现有算法对等高线进行取样，从而丢失了原有位置信息的缺陷，对原始等高线位置利用形态变换进行保护，使得原始等高线信息得以保护，将矢量等高线数据栅格化，并记录相应矢量数据的特征值。（2）根据等高线的栅格数据进行地形特征判别，按等高线号及其相应的高程值之间的关系，将地形分为斜坡、山脊、山谷、山顶、盆地、小山丘群和鞍部等 7 类。（3）对不同的地貌类型选择不同的结构元素对等高线的栅格图像进行多刻度距离变换，从而得到对应的 DEM。 TIN 模型是专为产生 DTM 数据而设计的一种采样表示系统。TIN 表示法是利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面（在连接时，尽可能地确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等）。因为 TIN 可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示地形特征点和线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。 DEM 的应用 DEM 在各个领域中都有广泛的应用前景： * 在测绘中可用于绘制等高线、坡度，制作立体景观图； * 在各种工程中可用于体积、面积的计算，线路的设计； * 在军事上可用于导航、制作电子沙盘等； * 在环境与规划中可用于各种规划、洪水险情预报等等。 DEM 是地理信息系统不可缺少的数据源，它具有广泛的实际应用价值，有着非常重要的地位和影响力。