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DEM、DSM、DTM是什么，三者有什么區(qū)別？

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DEM、DSM、DTM是什么，三者有什么區(qū)別？

2022/07/18

1、DEM、DSM、DTM的區(qū)別
DEM，數(shù)字高程模型，是高程數(shù)據(jù)的3D計(jì)算機(jī)圖形表示；
DSM，數(shù)字表面模型，代表地球表面并包括其上的所有對(duì)象，一般應(yīng)用于景觀建模、城市建模和可視化應(yīng)用；
DTM，數(shù)字地面模型，表示沒(méi)有任何物體（如植物和建筑物）的裸露地面，通常用于洪水或排水建模、土地利用研究、地質(zhì)應(yīng)用和其他應(yīng)用。

圖片來(lái)源：新疆自治區(qū)谷歌地球高程DEM等高線

2、數(shù)字高程模型DEM
數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model)，簡(jiǎn)稱DEM，是一定范圍內(nèi)規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)（X,Y）及其高程（Z）的數(shù)據(jù)集，它主要是描述區(qū)域地貌形態(tài)的空間分布，是通過(guò)等高線或相似立體模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（包括采樣和量測(cè)），然后進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)插而形成的。

DEM是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實(shí)體地面模型，是數(shù)字地形模型(DTM)的一個(gè)分支，其它各種地形特征值均可由此派生。一般認(rèn)為，DTM是描述包括高程在內(nèi)的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等因子在內(nèi)的線性和非線性組合的空間分布，其中DEM是零階單純的單項(xiàng)數(shù)字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性可在DEM的基礎(chǔ)上派生。

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圖片來(lái)源：河南省谷歌地球高程dem等高線

1.DEM的建立方法
建立DEM的方法有多種。從數(shù)據(jù)源及采集方式講有：
1）直接從地面測(cè)量，所涉及的儀器有水平導(dǎo)軌、測(cè)針、測(cè)針架和相對(duì)高程測(cè)量板等構(gòu)件，也可以用GPS、全站儀、野外測(cè)量等高端儀器；
2）根據(jù)航空或航天影像，通過(guò)攝影測(cè)量途徑獲取，如立體坐標(biāo)儀觀測(cè)及空三加密法、解析測(cè)圖、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量等等；
3）從現(xiàn)有地形圖上采集，如格網(wǎng)讀點(diǎn)法、數(shù)字化儀手扶跟蹤及掃描儀半自動(dòng)采集然后通過(guò)內(nèi)插生成DEM等方法。

DEM內(nèi)插方法很多，主要有整體內(nèi)插、分塊內(nèi)插和逐點(diǎn)內(nèi)插三種：
1）整體內(nèi)插的擬合模型是由研究區(qū)內(nèi)所有采樣點(diǎn)的觀測(cè)值建立的；
2）分塊內(nèi)插是把參考空間分成若干大小相同的塊，對(duì)各分塊使用不同的函數(shù)；
3）逐點(diǎn)內(nèi)插是以待插點(diǎn)為中心，定義一個(gè)局部函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)點(diǎn)的范圍隨待插位置的變化而變化，因此又稱移動(dòng)擬合法。

計(jì)算方法包括有規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和不規(guī)則三角網(wǎng)(簡(jiǎn)稱TIN)兩種算法，目前常用的算法是TIN，通過(guò)等高線和高程點(diǎn)建立不規(guī)則的三角網(wǎng)(簡(jiǎn)稱TIN)，然后在TIN基礎(chǔ)上通過(guò)線性和雙線性內(nèi)插建DEM。
1）用規(guī)則方格網(wǎng)高程數(shù)據(jù)記錄地表起伏的優(yōu)點(diǎn)有：（X，Y）位置信息可隱含，無(wú)需全部作為原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，由于是規(guī)則方格網(wǎng)高程數(shù)據(jù)，以后在數(shù)據(jù)處理方面比較容易。缺點(diǎn)有：數(shù)據(jù)采集較麻煩，因?yàn)榫W(wǎng)格點(diǎn)不是特征點(diǎn)，一些微地形可能沒(méi)有記錄。
2）TIN結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)：能以不同層次的分辨率來(lái)描述地表形態(tài)，與格網(wǎng)數(shù)據(jù)模型相比，TIN模型在某一特定分辨率下能用更少的空間和時(shí)間更精確地表示更加復(fù)雜的表面，特別當(dāng)?shù)匦伟写罅刻卣魅鐢嗔丫€、構(gòu)造線時(shí)，TIN模型能更好地顧及這些特征。

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2.DEM的重要指標(biāo)
DEM分辨率是DEM刻畫(huà)地形精確程度的一個(gè)重要指標(biāo)，同時(shí)也是決定其使用范圍的一個(gè)主要的影響因素。DEM的分辨率是指DEM最小的單元格的長(zhǎng)度。因?yàn)镈EM是離散的數(shù)據(jù)，所以（X，Y）坐標(biāo)其實(shí)都是一個(gè)一個(gè)的小方格，每個(gè)小方格上標(biāo)識(shí)出其高程。這個(gè)小方格的長(zhǎng)度就是DEM的分辨率。分辨率數(shù)值越小，分辨率就越高，刻畫(huà)的地形程度就越精確，同時(shí)數(shù)據(jù)量也呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。所以DEM的制作和選取的時(shí)候要依據(jù)需要，在精確度和數(shù)據(jù)量之間做出平衡選擇。目前我國(guó)已經(jīng)完成了1：50000地形圖的制作DEM的數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。

圖片來(lái)源：黑龍江省谷歌地球高程dem等高線

3.DEM的用途
由于DEM描述的是地面高程信息，它在測(cè)繪、水文、氣象、地貌、地質(zhì)、土壤、工程建設(shè)、通訊、軍事等國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)以及人文和自然科學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。如在工程建設(shè)上，可用于如土方量計(jì)算、通視分析等；在防洪減災(zāi)方面，DEM是進(jìn)行水文分析如匯水區(qū)分析、水系網(wǎng)絡(luò)分析、降雨分析、蓄洪計(jì)算、淹沒(méi)分析等的基礎(chǔ)；在無(wú)線通訊上，可用于蜂窩電話的基站分析等等。

3、數(shù)字地表模型DSM
數(shù)字地表模型（Digital Surface Model，縮寫(xiě)DSM）是指包含了地表建筑物、橋梁和樹(shù)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(jìn)一步涵蓋了除地面以外的其它地表信息的高程。在一些對(duì)建筑物高度有需求的領(lǐng)域，得到了很大程度的重視。

DSM表示的是最真實(shí)地表達(dá)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(cè)森林的生長(zhǎng)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(guò)程中，逢山讓山，逢森林讓森林。

4、數(shù)字地面模型DTM
數(shù)字地面模型是一個(gè)表示地面特征空間分布的數(shù)據(jù)庫(kù)，一般用一系列地面點(diǎn)坐標(biāo)（x,y,z）及地表屬性（目標(biāo)類別、特征等）絎成數(shù)據(jù)陣列，以此組成數(shù)字地面模型。有時(shí)所指的地形特征點(diǎn)僅指地面點(diǎn)的高程，就將這種數(shù)字地形描述稱為數(shù)字高程模型（DEM）。

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數(shù)字地面模型是地理信息系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)庫(kù)中最為重要的空間信息資料和賴以進(jìn)行地形分析的核心數(shù)據(jù)系統(tǒng)，是構(gòu)建國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的重要框架數(shù)據(jù)之一。數(shù)字地面模型在測(cè)繪、資源與環(huán)境、災(zāi)害防治、國(guó)防等與地形分析有關(guān)的科研及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著重要作用。

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