DEM数据的介绍,获取,处理.doc

DEM网格单元大小的确定简单方法 1 由地形图上的等高线生成DEM时，DEM网格大小的粗略估计: CELL Size = Scale分母 / 纸张分辨率纸张分辨率为300bpi(一般为200bpi)，即一英寸纸张上面可以印刷300条线，以1:5万地形图为例： cell size = 50000/300 (inch) = 4.24 (meter)方法 2 地图比例尺，航空摄影测量、影像分辨率的关系带来的启示航摄规范（GB/T 15661-1995）中规定航摄仪有效使用面积内镜头分辨率“每毫米内不少于25 线对”。根据物镜分辨率和摄影比例尺可以估算出航摄影像上相应的地面分辨率D，即D=M/R。(其中M 为摄影比例尺分母，R 为镜头分辨率。)根据航摄规范中“航摄比例尺的选择”的规定和以上公式，可得下表。 成图比例尺 航摄比例尺 影像地面分辨率（m）1：5000 1：10,0001：20,000 0.40.81：10,000 1：20,0001：40,000 0.81.61：2,5000 1：25,0001：60,000 1.02.41：50,000 1：35,0001：80,000 1.43.2 补充：卫星影像分辨率的选择考虑不同比例尺成图对影像分辨率要求和对应规格商用卫星影像产品的稳定货源。卫星 QuickBird-2 IKONOS-2 SPOT-5 SPOT-4 Landsat-7最高分辩率(m) 0.61 1 2.5 10 15 成图比例尺 卫星影像（分辨率）1：50001：10,000 QuickBird(0.61m) IKONOS-2 (1m)1：25,000 QuickBird-2(0.61m) IKONOS-2 (1m) SPOT-5(2.5m)1：50,000 SPOT-5(2.5m) DEM生成方法 - ANUDEM 模型 水是地貌形成的主要侵蚀因素。ANUDEM (Australian National University Digital Elevation Model) 采用了这一思想，使用地貌与水文数据作为插值约束条件，插值等高线高程。大大减少了DEM中的凹陷数据错误，显著提高了DEM在水文特征方面的质量。插值方法为递归有限元差分插值技术，拟合样条曲面。ANUDEM插值处理方法： 等高线是最常见的高程信息表达方法，也最难适用各种通用插值方法进行处理，处理要点： (1) 地表曲面形态：等高线-等高线局部最大曲率-坡度最陡区域-山脊线河流径网-确认输出DEM的水文地貌特征/验证DEM的精确度。 (2) 地表曲面插值：每个网格单元的插值计算，使用临近等值线上的点。 (3) 多分辨率逐级插值：低分辨率DEM-高分辨率DEM-用户定义分辨率DEM。每级分辨率插值操作，水系限制条件都用于DEM凹陷生成的控制，保留下的凹陷会纪录在log文件中等高线插值的举例 (arcinfo: topogrid)Arc: topogrid laodem20 20TopoGrid: datatype contourTopoGrid: contour laocontour elevTopoGrid: stream laostreamTopoGrid: enforce onTopoGrid: endArc:其中：laodem20 输出DEM的文件名 20 - 用户指定分辨率 laocontour 用于插值的等高线cover elev - 等高线cover的属性表中 表示高程属性的字段名 laostream 河流网络cover enforce on - 清除凹陷二基于点源数据生成DEM的插值方法 (ARCINFO)数据源：GPS测点，地形图网格采点等。Arc: items pntcov.patCOLUMN ITEMNAME WIDTH OUTPUT TYPE N.DEC ALTERNATENAME 9 PNTCOV# 4 5 B 13 PNTCOV-ID 4 5 B 21 YIELD 8 8 F 6 29 X_COORD 8 10 F 3 37 Y_COORD 8 11 F 3Arc: q1) 反距离加权插值法 IDW反距离加权法中距离的指数，指数越小表面越光滑，常用范围为0.53,缺省为2。Arc: gridGrid: pntgrdidw=idw(pntcov,yield,#,2,sample,#,#,2.5)Running . 100%Grid:2) 样条插值法Tension表示张力样条插值法，Regularized表示规则样条插值法Grid: pntgrdspline = spline(pntcov,yield,tension,#,#,2.5)Running . 100%Grid:3) 克吕格插值法Kriging方法包括普通Kriging ( SPHERICAL, CIRCULAR, EXPONENTIAL, GAUSSIAN, LINEAR)和泛Kriging(UNIVERSAL1 UNIVERSAL2)Grid: pntcovkriging = kriging(pntcov,yield,#,#,#,SPHERICAL,SAMPLE,#,#,2.5)Estimating semi-variogram .Ordinary Kriging with the Following Model(s):SPHERICALc0 = 0.003c = 0.004a = 208.237sill = 0.007Interpolating grid . 100%Grid:三常用DEM数据资源 GTOPO30 DEM1) GTOPO30数据特点由USGS EROS完成于1996年, 历时3年GTOPO30数据源：DTM, DCW(VMAP0), USGS 1 degree DEM覆盖全球陆地 90N 90S, 小于1平方公里小岛屿忽略数据库大小：1.74 Giga (行21600 列43200)分辨率: 30 arc seconds (约1公里)高程范围: -407 8,752 meter 数据格式：16bit二进制格式bil，MSB - big endian2) Vertical accuracy (meters)Source L.E. at 90% RMSE Estimation method- - -DTED 30 18 product specificationDCW 160 97 calculated vs. DTEDUSGS DEM 30 18 product specificationAMS maps 250 152 estimated from 500-meter intervalIMW maps 50 30 estimated from 100-meter intervalPeru map 500 304 estimated from 1,000-meter intervalN.Z. DEM 15 9 estimated from 100-foot intervalADD highly variab wide le range of scales and intervals3) GTOPO30数据的获取 整个数据库分为33 tiles，中国占据4 tiles： E60N90 E100N90 E60N40 E100N40 /products/elevation/gtopo30/gtopo30.html Lat Lon ElevTile Min Max Min Max Min Max Mean Std.Dev.- - - -E060N90 40 90 60 100 -152 7169 509 698E100N90 40 90 100 140 1 3877 597 455E060N40 -10 40 60 100 1 8752 1804 1892E100N40 -10 40 100 140 -40 7213 692 9104) GTOPO30数据文件解释 (以E100N40为例)FileName Contents- -E100N40.DEM digital elevation model (BIP/BIL/BSQ)E100N40.HDR header file for DEME100N40.DMW world fileE100N40.STX statistics fileE100N40.PRJ projection information fileE100N40.GIF shaded relief imageE100N40.SRC source mapE100N40.SCH header file for source map5) GTOPO30数据处理 (以E100N40为例)Arcview显示数据:(1) 将E100N40.DEM重新命名为E100N40.BIL(2) 启动Arcview, 以图像格式装入E100N40.BIL 注意: Arcview不能够将16bit signed图像正确转为DEM!ArcInfo转换数据为DEM格式：#BIL - DEM Conversion (E100N40.bil / E100N40.DMW)Arc: imagegrid E100N40.bil E100N40#Attach Projection to DEM (based on E100N40.PRJ)Arc: projectdefine grid E100N40Define ProjectionProject: projection geographicProject: datum wgs84Project: zunits metersProject: units ddProject: spheroid wgs84Project: parametersArc:#GRID Post-processingArc: gridGrid: E100N40P = con(E100N40 = 32768, E100N40 - 65536, E100N40)Grid:#Validating Elevation and Projection#by E100N40.STX and E100N40.PRJGrid: describe E100N40PGrid:SRTM Global DEM1) SRTM Global DEM数据特点NASA生成，NASA/USGS发布覆盖全球陆地80% (发展中国家/热带地区) 60N 56S原始数据：12 Tera (2000/02/11, an 11-day mission)分辨率：3 arc second (90m at the equator) 1 arc second only for North America垂直方向误差： 16meters (6meters)数据组织：1 x 1 degree tile, easy for mosaicing数据格式：ArcInfo ASCII and GeoTiff注意：SRTM包含“no-data”空洞区,即水体区域或阴影区2) SRTM DEM数据获取Version 1 (“Unfinished” Grade) /data/obtainingdata.htmlVersion 2 (“Finished” Grade) /products/elevation.html3) SRTM DEM数据文件命名规则与覆盖范围 Easy Download Site GLCF: /glcf/SRTM/Degree_Tiles/n040/SRTM_u03_n040e116/ 上述SRTM数据tile覆盖范围1x1度 n040 北纬40度 e116 东经116度 n040e116表示SRTM数据的原点坐标为北纬40度，东经116度4) SRTM DEM数据的投影 Projection GEOGRAPHIC Datum WGS84 Zunits METERS Units DD Spheroid WGS84 Xshift 0.0000000000 Yshift 0.0000000000 Parameters 5) SRTM DEM数据的处理与拼接#(ASCII DEM情况下, 投影参数手工定义)Arc: projectdefine grid n040e116Project: projection geographicProject: datum wgs84Project: zunits metersProject: units ddProject: spheroid wgs84Project: parametersArc:#DEM MosaicArc: gridGrid: mosaicUsage: (*) MOSAIC ()Grid: bjdem = mosaic(0N39E116,N039E117,