數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model),是通過有限的地形高程數(shù)據(jù)實現(xiàn)對地面地形的數(shù)字化模擬(即地形表面形態(tài)的數(shù)字化表達)。它是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型,是數(shù)字地面模型(Digital Terrain Model,簡稱DTM)的一個分支,其它各種地形特征值均可由此派生。
值得注意的是,雖然通過DEM通常表現(xiàn)出的是地理空間的圖像形態(tài),實際上,它是一種數(shù)字陣列信息模型(x,y,z),描述地理空間中的地形高低起伏,通過表示模型和渲染后,成為人們看到的地形圖。
DEM有三種主要的表示模型:規(guī)則格網(wǎng)模型,等高線模型和不規(guī)則三角網(wǎng)
由于DEM數(shù)據(jù)能夠反映一定分辨率的局部地形特征,通過其可提取各種類型的地表形態(tài)信息,可用于繪制等高線、坡度圖、坡向圖、立體透視圖、立體景觀圖,并應(yīng)用于制作正射影像(DOM)、立體地形模型與地圖修測。所以,廣義的DEM還包括等高線、三角網(wǎng)等所有表達地面高程的數(shù)字表示。
DEM的形態(tài)多種多樣,并不一定是三維立體的,也可通過渲染顏色深淺,識別地形高低。
大家也發(fā)現(xiàn)了,在解釋DEM的同時,也出現(xiàn)了不少“親戚”的身影,所以接下來請出的是DEM的長輩 —— 數(shù)字地面模型(DTM)。
數(shù)字地面模型(Digital Terrain Model),是利用一個任意坐標(biāo)系中大量選擇的已知x、y、z的坐標(biāo)點對連續(xù)地面的一種模擬表示,或者說,DTM就是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達,是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。x、y表示該點的平面坐標(biāo),z值可以表示高程、坡度、溫度等信息,當(dāng)z表示高程時,就是數(shù)字高程模型,即DEM。地形表面形態(tài)的屬性信息一般包括高程、坡度、坡向等。
在遙感應(yīng)用中可作為分類的輔助數(shù)據(jù)。它還是的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),可用于土地利用現(xiàn)狀的分析、合理規(guī)劃及洪水險情預(yù)報等。在軍事上可用于導(dǎo)航及導(dǎo)彈制導(dǎo)、作戰(zhàn)電子沙盤等。對DTM的研究包括DTM的精度問題、地形分類、數(shù)據(jù)采集、DTM的粗差探測、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)壓縮、DTM應(yīng)用以及不規(guī)則三角網(wǎng)DTM的建立與應(yīng)用等。
可以看到,DTM是一個地理坐標(biāo)+多屬性數(shù)字模型,通過z值的多變,可以生成不同地面數(shù)字模型,認(rèn)識DTM也有助于理解DEM。
不過,無論是DTM還是DEM,都專精于地面,在人類建筑和森林樹木之類的地物面前還是力不從心,所以DEM又多了一個兄弟——數(shù)字地表模型(DSM)。
數(shù)字地表模型(Digital Surface Model)是包含了地表建筑物、橋梁和樹木等高度的地面高程模型。和DEM相比,DEM只包含了地形的高程信息,并未包含其它地表信息,DSM是在DEM的基礎(chǔ)上,進一步涵蓋了除地面以外的其它地表信息的高程。在一些對建筑物高度有需求的領(lǐng)域有重要作用。
DSM表達了真實地球表面的起伏情況,讓DEM的世界多了建筑物和森林等地物的身影!它表現(xiàn)的信息量更大,除了自然地理空間信息,還可從中直接提取社會經(jīng)濟信息;是最真實地表達地面起伏情況,可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。如在森林地區(qū),可以用于檢測森林的生長情況;在城區(qū),DSM可以用于檢查城市的發(fā)展情況;特別是眾所周知的巡航導(dǎo)彈,它不僅需要數(shù)字地面模型,而更需要的是數(shù)字表面模型,這樣才有可能使巡航導(dǎo)彈在低空飛行過程中,逢山讓山,逢森林讓森林。DSM和DTM之間的差異還可以提供非常有用的信息,例如,建筑物高度、植被冠層高度等。
DSM關(guān)注的地表是包括了建筑、樹木等地物的表面高度,而DEM和DTM關(guān)注的地面
這也造成了在實際使用這些術(shù)語時往往有很大差別。下面是它們在實際使用中表達的幾種含義:
第一種,將DEM作為DSM和DTM的通用術(shù)語,僅表示高度信息,沒有較為明確的深入定義。此種含義在實際生產(chǎn)中使用最為廣泛。大多數(shù)數(shù)據(jù)提供者(USGS、ERSDAC、Spot Image等) 使用術(shù)語 DEM 作為 DSM和DTM的通用術(shù)語,不進行區(qū)分。
第二種,認(rèn)為DEM和DTM含義相同。
第四種,將DEM定義為DTM的子集,他們認(rèn)為DTM是在DEM(無植被、無建筑的裸地高度)基礎(chǔ)之上增加了地面實測高程點和隔斷線(河流、山脊線等)。
第五種,將DTM定義為DEM的子集,因為他們認(rèn)為DTM是從DEM(包含了樹冠和建筑高度)修正之后得到的。
總而言之,DTM和DSM的定義相對較為明確,而DEM的定義目前還沒有定論,因此要結(jié)合具體的語境進行理解。
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