简述数字高程模型
1、数字高程模型定义
数字高程模型是将二维地理空间上具有连续变化特征地理现象通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟。
2、数字高程模型的研究内容
数字高程模型研究内容包括地形数据采样、地形建模与内插、数据组织与管理、地形分析与地学应用、DEM可视化、不确定性分析和表达。
2.1数据组织与管理
DEM是按一定结构组织在一起的地形数据，数据结构的好坏直接涉及DEM对地形的重建精度。对于大规模的地形数据，需要通过数据库进行管理，数据库管理技术和空间索引技术是高效的数据查询、数据浏览、无缝漫游等的技术保证。
2.1.1DEM数据模型
空间数据模型是空间数据组织和空间数据库设计的基础。数字高程模型主要刻画具有连续变化的空间对象，属于基于场的镶嵌数据模型。镶嵌数据模型按照网格形状可分为规则镶嵌数据模型和不规则镶嵌数据模型。所谓规则镶嵌数据模型，就是用规则的小面块集合来逼近不规则分布的地形曲面。构造规则镶嵌模型的方法是：用数学手段将研究区域进行网格划分，把连续的地理空间离散为互不覆盖的网格，然后对网格单元附加相应的属性信息。不规则镶嵌数据模型是指用来进行镶嵌的小面块具有不规则的形状和边界。在DEM中，基于三角形的不规则镶嵌模型又称为不规则三角网，TIN是DEM的主要表达形式。TIN与规则格网DEM显著不同之处在于TIN模型不需要维护模型的结构规则性，不但能灵活地随地形的复杂程度而改变格网单元大小，避免平坦地形的数据冗余，而且又能按地形特征点线如山脊点、山谷线、等表示地形特征。
2.1.2 DEM数据结构
规则格网DEM数据结构为简单矩阵结构、行程编码结构、块状编码结构、四叉树数据结构。与网格DEM的规则数据阵列相比，不规则三角网DEM的数据结构要复杂得多。由于三角形的不规则型，三角形定义及其与相邻三角形的关系要显式地表达出来， 这种结构需要两个文件：三角形顶点坐标文件和组成三角形三顶点文件。但是，上述这种结构简单但拓扑关系是隐含的，不利于TIN模型的检索与应用。因此围绕着拓扑关系的描述产生了多种TIN的数据结构：TIN的面结构、TIN的点结构、TIN的点面结构、TIN的边结构、TIN的边面结构。不同TIN结构的对比如表1。
表1 TIN结构的对比
2.1.3 DEM数据库管理
DEM数据库的内容包括：数据库设计、数据组织方法、元数据、数据库功能等。DEM数据库的实现方式：一是基于文件系统和空间索引的方式；二是基于关系型数据库的方式。DEM数据库组织指DEM数据的管理和调度方式：一般在水平方向
上将同一尺度的DEM数据划分为一系列的块，在垂直方向上将不同尺度DEM分层组织（不同分辨率）。数据库管理系统是为访问数据库提供的软件系统，负责维护所有数据必须的特性。数据库管理系统的基本服务功能有：数据库管理、数据库维护、数据通信。元数据是关于数据的数据，是对有关数据体、数据集合等在内容、性能、特征、规律等方面的解释和说明。
2.2地形数据采样
DEM的数据来源有：影像、地形图、地面测量数据、其他数据源、既有DEM数据。
2.2.1DEM数据采样
DEM数据采样要求：深入了解地形表面结构特征和地形复杂程度，正确选择地形特征点和线，合理分布采样点。地形数据采样的观点有：统计学观点、几何学观点、基于特征的采样观点、地形的复杂程度、地貌单元类型，不同的方法考虑的角度不同。确定在何处需要量测点的过程由三个参数决定：点的分布、点的密度和点的精度。采样的方法有：沿等高线法、规则格网采样、剖面法采样、渐进采样、选择性采样、混合采样。沿等高线法主要用于山区采样，规则格网采样可直接形成规则矩形格网的DEM数据，剖面法采样速度较快、精度比规则格网的要低，渐进采样随着地形复杂程度的变化合理分布采样点，选择性采样根据地形特征进行选择性采样。
2.2.2DEM数据采集
地形图数字化是一种DEM数据获取的最基本方法，包括手扶跟踪数字化、扫描数字化/矢量化，还有摄影测量数据采集方法、野外测量数据采集方法、雷达测量数据采集方法采集数据。
图1数据采集方法比较
数字高程期末作业
