数字高程模型
| 英文 | Digital Elevation Model |
|---|---|
| 别称 | DEM |
| 数据结构 | 规则格网 (Grid)、不规则三角网 (TIN) |
| 主要应用 | 地形分析、三维可视化、洪水淹没分析 |
数字高程模型（Digital Elevation Model, 简称 DEM）是地表高程的数字化表达。它通常以规则的格网（Grid）或不规则三角网（TIN）形式存在，存储了地面点(x, y)的相应高程值(z)。
DEM是地理信息系统（GIS）中非常重要的一种基础空间数据，是进行地形分析和三维可视化的基础。
数据模型
规则格网 (Grid)
这是最常用的DEM数据结构。它将地表划分为均匀的格网单元，每个格网中心点记录一个高程值。这种结构简单、易于处理和分析，但难以精确表达复杂地形的细节。
不规则三角网 (TIN)
不规则三角网（Triangulated Irregular Network）是由一系列不重叠的三角形组成的网络，三角形的顶点是原始的离散高程点。TIN能够根据地形的复杂程度自动调整采样点的密度，在地形平坦区域用较少的点，在地形复杂区域用较多的点，因此能更高效、更精确地表达地形特征，特别是山脊、山谷等特征线。
DEM的生产
DEM的生产方法主要有：
- 摄影测量：通过处理航空或航天立体像对，自动匹配同名点，计算高程，是生产大范围、高精度DEM的主要方法。
- 激光雷达 (LiDAR)：通过机载激光扫描系统直接获取地表的三维点云，可以快速生成高密度、高精度的DEM。
- 传统地面测量：如水准测量、GPS测量等，精度高但效率低，通常用于小范围或作为检查点。
- 现有地形图数字化：通过扫描和数字化等高线地图来生成DEM。
主要应用
DEM的应用极为广泛：
- 地形分析：计算坡度、坡向、山体阴影、流域边界、水系网络等。
- 三维可视化：与数字正射影像图 (DOM)或其他专题数据叠加，生成逼真的三维景观。
- 工程设计：如道路选线、土方量计算、水库淹没分析等。
- 环境分析：如水文模拟、土壤侵蚀分析、生态建模等。
相关概念
- DSM (Digital Surface Model)：数字表面模型，包含地表所有物体（如建筑物、树木）的高程。
- DTM (Digital Terrain Model)：数字地形模型，仅包含地面本身的高程，是DEM的另一种常用表达。
在很多情况下，DEM和DTM可以通用。