DEM数据获取方法

1、、 DEM 数据获取方法： 定义：地形图指的是地表起伏形态和地物位置、 形状在水平面上的地 物和地貌按水平投影的方法， 并按照一定的比例缩绘到图纸上， 这种 图称为地形图。特点：1）具有统一的大地坐标系统的高程系统2）具有完整的比例尺系列和分幅编号系统： 国家基本地形图含 1:5千、1:1万、1：2：2.5/1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万 8种比例地形图。缺点：1）地形图现势性较差：纸质地形图制作工艺复杂，更新周期比较长，一般不及时反映局部地形地貌的变化情况2）地形图存储介质单一，容易变形：传统地形图多为纸质存储介质，存放环境（温湿度）导致地形图图幅产生不同程度的变

2、形，这种 变形表现在不同方向上的长度变形和图幅面积上的变形3）地图精度有限：地图精度决定这地形图对实际地形表达的可信度，与地形图比例尺、 等高线密度 （由等高距表示） ，成图方法有关。不同比例尺的地形图， 其所表示的几何精度和内容详细程度有很大的 差别。在应用 DEM 的时候要考虑 DEM 分辨率、存储格式、数据精度和可 信度等因素。二、 DEM 数据采样策略与采样方法： 采样：确定在何处需要测量点的过程，这个过程有三个参数。决定：点的分布、点的密度和点的精度。1采样数据的分布：由数据位置和结构（分布）来确定，指数据点的分布形态 位置有地理坐标系统中经纬度或者网格坐标系统中坐标决定。结构的形式

3、很多，因地形特征、设备、应用的不同而不同。采样数«的分*按如甩格网芍卜血案样常点 捲疋力聖格M分布采样«点 按形分帀采样据点ft六边形奇術采惮点沿等烏线采样粼点沿Wi裂线尊特社找分fb采样数懈点 前机井布采样点2数据的密度：是指采样数据密集程度，与研究区域的地貌类型和地形复杂程度有关。用于刻画地形形态所必须的最少的数据点。表示方式：相邻的两点之间的距离、单元面积内的点数、截止频率（采 样数据所能表示的最高频率）、单位线段上的点数等。采样距离：相邻两点之间的距离，也称采样间隔。-通常数字加单位来表示，如采样距离为 20米，表示规格网分布的采样数据另一种表示法是单位面积内的点数

4、，如每平方米500点，描述随机分布的采样数据-描述数据分布是沿等高线或特征等线状分布采样点，常用单位线段上的点数，如每米2点3数据的精度：是指数据点本身所具有的精确度，是数据获取过程中各种不同类型误差的综合反映 采样数据精度与数据源、数据的采集方法和数据采集的一起密切相 关。野外测量、影像、地形图扫描的精度从高到低 激光扫描、干涉雷达的精度是非常高的 摄影测量比GPS的精度要高，达到厘米级。地形图的手扶跟踪和扫 描矢量化的精度都比较低三、DEM数据采集方法:1）手扶跟踪数字化步骤: 定参考点（固定地图） 定控制点 跟踪米集（点方式，流方式）2）扫描数字化/矢量化（详见矢量化文档）DEM （全球

5、数字高程模型）生成方法-ANUDEM模型水是地貌形成的主要侵蚀因素。ANUDEM （Australian NationalUniversity 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 D

6、EM 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:

7、 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Elev-等高线cover的属性表中，表示高程属性的字段名Laostreami河流网络 coverEn force o*清除凹陷二、基于电源数据生成 DEM 的插值方法 数据源：GPS测点，地形图网格采点等。Arc: items pntcov.patCOLUMN ITEMNAMEWIDTHOUTPUT TYPE N.DECALTERNATENAMEPNTCOV#13PNTCOV-ID21YIELD29X_COORD1037

8、Y_COORD11Arc: 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Ten Sion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 Krig

9、ing ( SPHERICAL, CIRCULAR,EXPONENTIAL, GAUSSIAN, LINEAR) 和泛 Kriging(UNIVERSAL1UNIVERSAL2)Grid: pntcovkriging = kriging(pntcov,yield,#,#,#,SPHERICAL,SAMPLE,#,#,2.5)EStimating Semi-variogram .Ordinary Kriging with the Following Model(S): SPHERICALc0= 0.003 c = 0.004= 208.237Sill= 0.007Interpolating gr

10、id . 100%Grid:三常用 DEM 数据资源GTOPO30 DEM 1) GTOPO30 数据特点由USGS EROS完成于1996年，历时3年GTOP O30 数据源：DTM, DCW(VMA P0), 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 (meter

11、s)Source L.E. at 90% RMSE Estimation methodDTED3018 product specificationDCW160 97 calculated vs. DTEDUSGS DEM3018 product specificationAMS maps250152 estimated from 500-meter intervalIMW maps50 30 estimated from 100-meter intervalPeru map 500 304 estimated from 1,000-meter intervalN.Z. DEM 15 9 est

12、imated 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 E100N90E60N40 E100N40ElevTileMin MaxMin MaxE060N90409060 100E100N904090100 140E060N40-104060 100E100N40-1040100 140LatLon4） GTOPO30 数据文件解释 （以Min Max Mean Std.Dev.-152

13、 7169 509 6981 3877 597 4551 8752 1804 1892-40 7213 692 910E100N40 为例)FileNameContentsE100N40.DEMdigital elevation model (BIP/BIL/BSQ)E100N40.HDRheader file for DEME100N40.DMWworld fileE100N40.STXstatistics fileE100N40.PRJprojection information fileE100N40.GIFshaded relief imageE100N40.SRCsource map

14、E100N40.SCHheader file for source map5) 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, ., grid>)Grid: bjdem = mosaic(0N39E116,N039E117,N040E116,N040E117)Mosaicing grids . 100% #Set Shadow/Water to NULL