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什么是 DEM(数字高程模型)?

数字高程模型(DEM)是测绘、GIS 与土木工程中最重要的数据集之一。只要您与地形打交道,几乎所有计算都从 DEM 开始。本文解释什么是 DEM、它如何生成,以及您可以用它做什么。

简短定义

DEM 是一种栅格格网——由规则单元构成的矩阵——每个单元存储一个地面高程值。可以把它想象成一张地形照片,只不过每个像素保存的不是颜色,而是相对某一基准面的高度。

由于格网规则且带有地理参考,您可以读取任意位置的高程,并由此派生坡度、排水、等高线、体积等诸多信息。

DEM 是怎么生成的?

DEM 来自多种数据源:LiDAR 点云、由航空或无人机影像进行的摄影测量、雷达与卫星数据,或传统测量。无论哪种方式,原始观测最终都会转换成规则的高程格网。

无人机测量如今是非常常见的来源:影像被处理成点云,地面点再被格网化为覆盖整个测区的高分辨率 DEM。

DEM、DSM 与 DTM

“DEM”常被当作高程格网的统称。实际工作中,区分包含建筑与植被的 DSM(数字表面模型)与移除地物后的裸地 DTM(数字地形模型)很有意义。

选择哪一种取决于任务:土方与排水需要裸地 DTM,而堆体体积或视线分析可能需要表面 DSM。

有了 DEM 能做什么?

DEM 是大量工作的基础图层:量测贴合地面的距离与面积、计算挖填方与料堆体积、切取横断面、生成等高线,以及运行坡度、水文、通视与日照阴影分析。

现实中的难点在于数据量。真实场地的现代 DEM 可能有数百 MB 甚至数 GB,因此能够流式读取数据并在其上高效计算的软件就显得尤为重要。

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