DEM数据获取方法

1、一、DEM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

2、环境（温湿度）导致地形图图幅产生不同程度的变形，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勺时候要考虑DEM分辨率、存储格式、数据精度和可信度 等因素。二、DEh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

3、度或者网格坐标系统中坐标决定。结构的形式很多，因地形特征、设备、应用的不同而不同。釆样数据的分布二推规则格网按矩彫格网分棚柴样校撚点n犢蛛爛則甘捅按Mfll形甘布聚样敎据点按八边彤布衆样数抵山1一推分術沿等高线枭样数嶽点链表分布沿断裂线等特征拔分布采样数据点RI机符审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。米样距离：相邻两点之间的距离，也称米样间隔。通常数字加单位来表示，如采样距离为 20米，表示规格网分

4、布的 采样数据另一种表示法是单位面积内的点数，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勺精度要高，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）定控制点跟踪采集（点方式，流方式）2）扫描数字化/矢

5、量化（详见矢量化文档）DEM（全球数字高程模型）生成方法-ANUDEM模型水是地貌形成的主要侵蚀因素。ANUDEM （Australia n Natio nalUn iversity 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。ANUDE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

6、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。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 laostr

7、eamTopoGrid: enforce onTopoGrid: endArc:其中：Iaodem20 - 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Laostream- 河流网络 coverEnforce on- 清除凹陷二、基于电源数据生成DEM勺插值方法数据源：GPS测点，地形图网格采点等。Arc: items pntcov.patCOLUMN ITEMNAME WIDTH OUTPUT TYPE N.DEC ALTERNATENAME9 PNTCOV# 4 5 B13 PNTCOV

8、-ID 4 5 B21 YIELD 8 8 F 629 X_COORD 8 10 F337 Y_COORD 8 11 F3Arc: q1) 反距离加权插值法 IDW 反距离加权法中距离勺指数， 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,tensi

9、on,#,#,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乏 Kriging(UNIVERSAL1UNIVERSAL2)Grid: pntcovkriging =kriging(pntcov,yield,#,#,#,SPHERICAL,SAMPLE,#,#,2.5)Estimating semi-variogram .Ordinary Kriging with the Following Model(s): SPHERICALc

10、0 = 0.003 c = 0.004a = 208.237sill = 0.007Interpolating grid . 100%Grid:三.常用DEM数据资源GTOPO30 DEM1) GTOPO3数据特点由USGS ERO完成于1996年，历时3年GT0P03数据源：DTM, DCW(VMAPO), 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

11、 二进制格式 bil ，MSB - big endian2) Vertical accuracy (meters)Source L.E. at 90% RMSE Estimation methodDTED30 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 ma

12、p 500 304 estimated from 1,000-meter interval N.Z. DEM 15 9 estimated from 100-foot intervalADD highly variab wide le range of scales and intervals3) GTOPO3数据的获取整个数据库分为 33 tiles ，中国占据 4 tiles ：E60N90 E100N90E60N40 E100N40Lat Lon ElevTile Min Max Min Max Min Max Mean Std.Dev.E060N90 40 90 60 100 -152

13、 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) GT0P03数据文件解释(以E100N4C为例)FileName ContentsE100N40.DEM digital elevation model (BIP/BIL/BSQ)E100N40.HDR header file for DEME100N40.DMW world fileE100N40.STXstatistics fileE1

14、00N40.PRJprojection information fileE100N40.GIFshaded relief imageE100N40.SRCsource mapE100N40.SCHheader file for source map5）SRTM DE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,N040E116,N040E117)Mosaicing grids . 100%#Set Shadow/Water to NULL (for easy dis