地形圖基本應(yīng)用

1、第七章 地形圖基本應(yīng)用81地形圖的應(yīng)用一、求圖上任一點(diǎn)的高程假設(shè)現(xiàn)在要求地形圖上一點(diǎn)K的高程，K在兩條等高線之間，K點(diǎn)高程可通過(guò)等高線平距與高差成正比的原則用線性內(nèi)插法來(lái)求得。首先過(guò)K點(diǎn)畫一條直線與兩條等高線交于M、N兩點(diǎn)，再用尺子量出MK和MN的長(zhǎng)度，然后就可以計(jì)算出K點(diǎn)到M點(diǎn)之間的高差（為等高距），那么K點(diǎn)的高程為： 二、求圖上任一點(diǎn)A的坐標(biāo)現(xiàn)在在地形圖上有一點(diǎn)A，過(guò)A點(diǎn)做坐標(biāo)格網(wǎng)的平行線，與坐標(biāo)格網(wǎng)交于e，f，g，h，量取af，ae，根據(jù)地形圖的比例尺就可以算出A點(diǎn)坐標(biāo)：（M：比例尺分母）為防止圖紙伸縮變形的影響，還應(yīng)量取fb和ed。若圖紙變形使afbf10cm；aeed10c

2、m（注：這是對(duì)于10cm的坐標(biāo)格網(wǎng)而言，假若坐標(biāo)格網(wǎng)采用其它的長(zhǎng)度，那么根據(jù)實(shí)際的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法也是一樣的），則A點(diǎn)坐標(biāo)：三、求圖上直線的方向1、圖解法 用量角器在圖上直接量取。 2、解析法 若A、B不在同一幅圖上，或要求精度高一些，可先量出兩點(diǎn)的坐標(biāo)，然后按坐標(biāo)反算方法，計(jì)算方位角，即： 四、求圖上兩點(diǎn)間的距離1、圖解法 用直尺量取圖上距離乘以M，或用比例尺直接量取。 2、解析法 若A、B不在同一幅圖上，或要求精度高一些，可先量出兩點(diǎn)的坐標(biāo)，然后按坐標(biāo)反算方法，計(jì)算距離： 五、求圖上兩點(diǎn)間的坡度要求圖上兩點(diǎn)間的坡度，需要先求出兩點(diǎn)間的水平距離D和兩點(diǎn)間的高差h，然后在計(jì)算兩點(diǎn)間的坡度

3、。 坡度一般采用三種方法表示： 1.用傾斜百分率（）或千分率（）來(lái)表示,計(jì)算方法為： （注意化為百分率或千分率的形式） 這種表示方法一般在道路、渠道、管道建設(shè)中用得較多。2.傾斜角 3.傾斜率表示邊坡的時(shí)候常使用，如2/3、1/3、2/5等。 六、在圖上做等坡度線步驟： 1、按限制坡度求出圖上等高線間的最小平距dd=D/M=h/iMD：按給定坡度，等高線間實(shí)際平距 2、從1點(diǎn)起，以d為半徑，做弧相交相鄰等高線于2點(diǎn)；從2點(diǎn)起，以d為半徑，做弧相交相鄰等高線于3點(diǎn)；直至目的地n點(diǎn)。 3、從1點(diǎn)開(kāi)始，把n個(gè)點(diǎn)用折線連接。有時(shí)路線不止一條，應(yīng)選施工方便，經(jīng)濟(jì)合理的一條。 七、繪制剖面圖 1、在坐標(biāo)紙

4、上繪一坐標(biāo)系，橫軸表示水平距離，縱軸表示高程。高程比例尺可根據(jù)需要設(shè)置成平距比例尺的若干倍； 2、在地形圖上畫出剖面線，確定起止點(diǎn)M，N； 3、依次量取剖面線與各等高線的交點(diǎn)到M點(diǎn)的距離； 4、將量取的距離及該等高線的高程，按比例尺展繪到坐標(biāo)紙上； 5、以光滑曲線連接坐標(biāo)紙上展繪的各點(diǎn)。 八、場(chǎng)地平整時(shí)土方量的計(jì)算（方格網(wǎng)法）    在一些工程建設(shè)之前，首先要平整施工場(chǎng)地，這時(shí)就需要進(jìn)行挖方量和填方量的計(jì)算，計(jì)算通常是采用方格網(wǎng)法。     圖所示為某工程場(chǎng)地的地形圖，假設(shè)現(xiàn)在要求將工程場(chǎng)地的原始地貌按照挖填平衡的原則改造成水平面，也

5、就是直接在這塊場(chǎng)地的高處挖土填到這塊場(chǎng)地的低處，挖方量大致要等于填方量?？梢园凑障旅鎺讉€(gè)步驟計(jì)算： 在地形圖上繪制方格網(wǎng)    方格網(wǎng)大小取決于地形的復(fù)雜程度、地形圖比例尺的大小和土方計(jì)算的精度要求，一般地，方格邊長(zhǎng)為圖上2cm。各方格頂點(diǎn)的高程用線性內(nèi)插法求出，并注記在相應(yīng)頂點(diǎn)的右上方。 計(jì)算挖填平衡的設(shè)計(jì)高程    先將每一方格頂點(diǎn)的高程相加除以4，就可以得到每個(gè)方格的平均高程，再將每個(gè)方格的平均高程相加除以方格總數(shù)，就得到挖填平衡的設(shè)計(jì)高程，當(dāng)挖填工作完成后，這時(shí)工程場(chǎng)地就會(huì)變?yōu)橐粋€(gè)水平面，那么就是這個(gè)水平面的高程，其計(jì)算公式為

6、：        分別為每個(gè)方格的平均高程。    從圖上可以看出，方格網(wǎng)的角點(diǎn)的高程在計(jì)算平均高程的時(shí)候只用了一次，邊點(diǎn)的高程用了2次，（比如在計(jì)算左上角方格的平均高程時(shí)分別用了2次，其它邊點(diǎn)同樣都是用2次），拐點(diǎn)的高程用了3次，中點(diǎn)的高程用了4次，因此，設(shè)計(jì)高程的計(jì)算公式可以變換為：    （n為方格的個(gè)數(shù)） 將圖中各個(gè)方格的頂點(diǎn)的高程代入公式中就可計(jì)算出設(shè)計(jì)高程為33.04m，然后在地形圖上就可以內(nèi)插出33.04m的等高線（圖中虛線就是內(nèi)插出的等高線），這條等

7、高線就是挖填平衡的邊界線，在邊界線的左側(cè)高程要大一些，因此是要挖方的區(qū)域，在右側(cè)高程要小一些，因此是要填方的區(qū)域。計(jì)算挖填高度    將各方格頂點(diǎn)的高程減去設(shè)計(jì)高程即得到各個(gè)方格頂點(diǎn)得挖、填高度，并把它注明在各方格頂點(diǎn)的右上方。 計(jì)算挖填土方量    計(jì)算挖填土方量時(shí)是將角點(diǎn)、邊點(diǎn)、拐點(diǎn)、中點(diǎn)分別計(jì)算，計(jì)算公式為    挖填土方量的計(jì)算可以利用EXCEL表格，最后將角點(diǎn)、邊點(diǎn)、拐點(diǎn)、中點(diǎn)所得到的填方量或挖方量各自相加，就可得到總的挖方量或總的填方量，總的挖方量和總的填方量應(yīng)該基本相等。 .數(shù)字高

8、程模型1地表形態(tài)表達(dá)：從模擬到數(shù)字   地球是人類生活和活動(dòng)的承載體。千百年來(lái)，人們?yōu)榱苏J(rèn)識(shí)自然和改造自然，不斷的嘗試著用各種方法來(lái)描述、表達(dá)周圍的環(huán)境信息，利用地形圖進(jìn)行地形表面形態(tài)的表達(dá)便是其中之一。   早期由于測(cè)量知識(shí)的缺乏，對(duì)地形表面形態(tài)的描述主要采用象形繪圖方法進(jìn)行，例如山體用巖石堆符號(hào)表示，山體范圍用一系列的“魚鱗”符號(hào)或類似的錐形符號(hào)表示，如圖1.1所示。17世紀(jì)以后，人們逐步意識(shí)到地面起伏變化對(duì)氣溫、植被、環(huán)境等的深刻影響，對(duì)地面形態(tài)的表達(dá)成為人們愈來(lái)愈關(guān)心的問(wèn)題，而在同期出現(xiàn)的浪漫主義表現(xiàn)手法又把自然景觀作為其主要的表現(xiàn)形式之一，因此

9、以寫景方式進(jìn)行地形刻畫成為這一時(shí)期的主流，如先后出現(xiàn)的透視寫景圖、暈滃法、斜視區(qū)域圖、地貌寫景圖、地貌形態(tài)圖、地貌單元圖等（圖1.1）。雖然這些方式實(shí)現(xiàn)了在二維介質(zhì)上對(duì)三維地形表面的表示和描述，在人類對(duì)自身環(huán)境認(rèn)識(shí)過(guò)程中也發(fā)揮了重要作用，但由于寫景方式不具備可量測(cè)性，并不是進(jìn)行地表形態(tài)描述的理想方式。   18世紀(jì)，隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，使得高程數(shù)據(jù)和平面位置數(shù)據(jù)的獲取成為可能，對(duì)地形的表達(dá)也由寫景式的定性表達(dá)逐步過(guò)渡到以等高線為主的量化表達(dá)。用等高線進(jìn)行地表形態(tài)描述具有直觀、方便、可量測(cè)等特性，是制圖學(xué)歷史上的一項(xiàng)最重要的發(fā)明。在等高線地形圖上，對(duì)地形起伏、地物等的描述不再

10、是象形符號(hào)、色彩或明暗的變化，而是正交地投影在水平面上，相鄰高程相等的點(diǎn)連接而成的閉合曲線表示地形起伏特征和形態(tài)結(jié)構(gòu)，線劃符號(hào)表示按比例縮小的地物，如圖1.1所示。   19世紀(jì)初期，平版印刷技術(shù)的發(fā)展使得用連續(xù)色調(diào)變化和陰影變化模擬不規(guī)則的地表形態(tài)特征成為可能。但直到19世紀(jì)后期，才將地貌暈渲作為一種區(qū)域符號(hào)廣泛地應(yīng)用于地形表達(dá)之中，陰影變化具有顯示斜坡的能力（圖1.1）。   由于等高線地形圖的可量測(cè)性，地貌暈渲表示地形結(jié)構(gòu)的所具有的三維可視化效果，這兩種方法成為20世紀(jì)以來(lái)地形圖的主要表示方法和手段。   與各種線劃圖形相比，用

11、影像記錄景觀現(xiàn)象無(wú)疑具有更大的優(yōu)點(diǎn)，如地形特征表達(dá)細(xì)節(jié)豐富、直觀逼真、圖形獲取快速等，因此攝影技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)就被廣泛地用來(lái)記錄豐富多彩、千姿百態(tài)的自然景觀現(xiàn)象。從1849年開(kāi)始，就出現(xiàn)了利用地面攝影測(cè)量進(jìn)行地形圖編繪技術(shù)。20世紀(jì)初期航空技術(shù)的發(fā)展，使得攝影測(cè)量從地面走向空中，航空攝影測(cè)量技術(shù)從此誕生。利用航空攝影測(cè)量相片，不僅可獲取地面景觀的平面影像，而且通過(guò)多張具有一定重疊度的航攝相片可以重建實(shí)際地形表面的立體模型，并在儀器幫助下進(jìn)行精確的三維量測(cè)，如同在以縮小的地形模型上進(jìn)行實(shí)地測(cè)量一般。航空攝影測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，使得影像數(shù)據(jù)獲取在周期、覆蓋面、應(yīng)用范圍等方面大幅度提高。 

12、0; 20世紀(jì)60年代以后，隨著空間技術(shù)、通信技術(shù)等的迅速發(fā)展，在航空攝影測(cè)量、航空地質(zhì)探礦、航空像片判讀應(yīng)用發(fā)展的基礎(chǔ)上誕生了遙感科學(xué)技術(shù)。伴隨著70年代美國(guó)地球資源衛(wèi)星（LandSat）的升空，地形觀測(cè)從航空發(fā)展到航天，遙感技術(shù)獲得極為廣泛的應(yīng)用。在遙感技術(shù)中，除使用對(duì)可見(jiàn)光攝影的框幅式黑白攝影機(jī)外，還使用了彩色或彩紅外攝影機(jī)、全景攝影機(jī)、紅外掃描儀、多波段掃描儀、雷達(dá)掃描儀、微波掃描儀、成像光譜儀、CCD推掃式逐行掃描儀、矩陣數(shù)字?jǐn)z影機(jī)等，比常規(guī)黑白像片能提供更為豐富的幾何、物理等影像信息。    無(wú)論是等高線地形圖、地貌暈渲圖還是影像，都是在二維環(huán)境中對(duì)三

13、維現(xiàn)實(shí)世界的模擬和表達(dá)。對(duì)地形表面形態(tài)表達(dá)而言，一方面我們盡可能的從幾何模型角度去理解和描述，以解決實(shí)際應(yīng)用中的可量測(cè)性，另一方面它本身是一種三維景觀現(xiàn)象，對(duì)它的描述要考慮視覺(jué)生理感受。這是一對(duì)矛盾體，也就是說(shuō)二維表達(dá)的可量測(cè)性和三維的立體模型表達(dá)之間在本質(zhì)上是不能共存的。也正因?yàn)槿绱?，尋找一種既能符合人們視覺(jué)生理習(xí)慣、又能恢復(fù)真實(shí)地形而又具有可量測(cè)性的地形表達(dá)方法是幾千年來(lái)制圖、測(cè)繪等領(lǐng)域的孜孜不倦的研究目標(biāo)。等高線地形圖、地貌暈渲圖、分層設(shè)色圖、影像等單一表現(xiàn)手法都不能從根本上解決這一矛盾，而早些年出現(xiàn)的地貌暈渲和等高線相配合的地形表示方法（圖1.1），雖既可滿足視覺(jué)上的立體效果又具備量測(cè)

14、性，但由于制作工藝復(fù)雜而使其應(yīng)用受到局限。    20世紀(jì)40年代計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和隨后的蓬勃發(fā)展，以及相關(guān)技術(shù)，如計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助制圖、現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論等的完善和實(shí)用，各種數(shù)字地形的表達(dá)方式得到迅速發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)在制圖、測(cè)繪領(lǐng)域中的應(yīng)用，不但推動(dòng)著制圖、測(cè)繪逐步向自動(dòng)化與數(shù)字化、實(shí)時(shí)處理與多用途的方向發(fā)展，改變著地圖制圖的生產(chǎn)方式，也改變著地圖產(chǎn)品的樣式和地圖應(yīng)用的概念。借助于地形的數(shù)字化表達(dá)，現(xiàn)實(shí)世界的三維特征以及可量測(cè)性能夠得到充分而真實(shí)地再現(xiàn)。1957年，Roberts首次提出將計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到攝影測(cè)量中。1958年，美國(guó)麻省理工學(xué)院攝影測(cè)量實(shí)驗(yàn)室主任

15、Miller教授對(duì)計(jì)算機(jī)和攝影測(cè)量技術(shù)的結(jié)合在計(jì)算機(jī)輔助道路設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。他在用立體測(cè)圖儀所建立的光學(xué)立體模型上，量取了設(shè)計(jì)道路兩側(cè)大量的地形點(diǎn)三維空間坐標(biāo)，并將其輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)取代人工進(jìn)行土方計(jì)算、方案比選等繁重的手工作業(yè)。Miller教授在成功地解決道路工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)問(wèn)題的同時(shí)，也證明了用計(jì)算機(jī)進(jìn)行地形表達(dá)的可行性、巨大的應(yīng)用潛力與經(jīng)濟(jì)效益。隨后Miller和LaFamme在Photogrammetric Engineering雜志上發(fā)表了題為“The digital terrain model: theory and application”的論文，首次提出了數(shù)字地形表達(dá)

16、的概念：數(shù)字地面模型，英文名為Digital Terrain Model，簡(jiǎn)寫為DTM。在隨后的四十余年間，數(shù)字地面模型在測(cè)繪和遙感、農(nóng)林規(guī)劃、土木工程、軍事、地學(xué)分析等領(lǐng)域得到廣泛深入地研究。地形表達(dá)從模擬表達(dá)時(shí)代走向數(shù)字表達(dá)時(shí)代。2數(shù)字高程模型定義    數(shù)字高程模型是對(duì)二維地理空間上具有連續(xù)變化特征地理現(xiàn)象的模型化表達(dá)和過(guò)程模擬，英文名稱為Digital Elevation Model，簡(jiǎn)稱DEM。簡(jiǎn)單地說(shuō)，DEM即空間起伏連續(xù)變化現(xiàn)象的數(shù)字化表示和分析工具的集合。   數(shù)學(xué)意義上的數(shù)字高程模型是定義在二維空間上的連續(xù)函數(shù)。由于連續(xù)函數(shù)的

17、無(wú)限性，DEM通常是將有限的采樣點(diǎn)用某種規(guī)則連接成一系列的曲面或平面片來(lái)逼近原始曲面，因此DEM的數(shù)學(xué)定義為區(qū)域D的采樣點(diǎn)或內(nèi)插點(diǎn)Pj按某種規(guī)則連接成的面片M的集合：     (1.1)    連接規(guī)則構(gòu)成DEM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以是呈規(guī)則分布的格網(wǎng)或不規(guī)則分布的格網(wǎng)。特別地：當(dāng)為正方形格網(wǎng)時(shí)，這時(shí)的DEM稱為基于格網(wǎng)的DEM（grid based DEM）。由于正方形格網(wǎng)的規(guī)則性，格網(wǎng)點(diǎn)的平面位置隱含在格網(wǎng)的行列號(hào)中而不紀(jì)錄，此時(shí)的DEM就相當(dāng)于一個(gè)n行m列的高程矩陣：      

18、60;     (1.2)    由于采樣點(diǎn)分布的不規(guī)則性，規(guī)則格網(wǎng)DEM一般通過(guò)內(nèi)插方式得到。     當(dāng)為三角形時(shí)，這時(shí)實(shí)質(zhì)上是用互不交叉、互不重疊的連接在一起的三角形網(wǎng)絡(luò)逼近表面（圖1.2），這時(shí)的DEM稱為基于不規(guī)則三角網(wǎng)的DEM（Irregular Triangulated Network based DEM，簡(jiǎn)寫為TIN based DEM），基于TIN的DEM表示為三角形T的集合：      （1.3）    

19、式中：是三角剖分準(zhǔn)則。 規(guī)則格網(wǎng)DEM和不規(guī)則三角網(wǎng)DEM基于規(guī)則格網(wǎng)的DEM和基于不規(guī)則三角網(wǎng)的DEM是目前數(shù)字高程模型的兩種主要結(jié)構(gòu)。由于規(guī)則格網(wǎng)DEM在生成、計(jì)算、分析、顯示等諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，因此獲得最為廣泛的應(yīng)用，以致于一提到DEM，人們往往認(rèn)為就是規(guī)則格網(wǎng) DEM，從目前的發(fā)展趨勢(shì)看，DEM已經(jīng)成為規(guī)則格網(wǎng)DEM的代稱，而事實(shí)上二者并不一致。同時(shí)人們也將基于不規(guī)則三角網(wǎng)的DEM簡(jiǎn)記為TIN。 地形表面是一個(gè)三維空間表面，但人們往往通過(guò)投影將三維現(xiàn)象表達(dá)描述在二維平面上，如等高線對(duì)地形起伏的表示。對(duì)DEM也不例外，它是在二維平面上對(duì)采樣點(diǎn)集進(jìn)行格網(wǎng)劃分（規(guī)則或不規(guī)則），然后同第三維的高

20、程值組合來(lái)模擬空間曲面，也就是說(shuō)，在建立DEM網(wǎng)絡(luò)時(shí)并不考慮網(wǎng)絡(luò)在空間上的分布狀態(tài)。因此DEM的實(shí)質(zhì)是二維空間上的定位和數(shù)值描述，DEM只能表達(dá)在同一平面位置上僅有一個(gè)高程值的單值地理對(duì)象，對(duì)于地形上存在懸崖等需要進(jìn)行特殊處理，在這一意義上DEM是2.5維而非三維。 3數(shù)字高程模型的特點(diǎn)     與傳統(tǒng)的模擬數(shù)據(jù)如等高線地形圖比較，DEM具有如下的特點(diǎn)：    （1）精度的恒定性。常規(guī)的模擬地圖隨著時(shí)間的推移，圖紙由于環(huán)境的改變而會(huì)產(chǎn)生變形，從而失掉原有的精度。DEM采用數(shù)字媒介，從而能保持原有的精度。另外，由常規(guī)地形圖用人工方式制作其他種類的

21、圖件，精度也會(huì)損失，而如果通過(guò)DEM進(jìn)行生產(chǎn)，輸出圖件的精度可得到控制。    （2）表達(dá)的多樣性。地形數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后，可產(chǎn)生多種比例尺的地形圖、剖面圖、立體圖、明暗等高線圖；通過(guò)紋理映射、與遙感影像數(shù)據(jù)疊加，還可逼真的再現(xiàn)三維地形景觀，并可通過(guò)飛行模擬瀏覽地形的局部細(xì)節(jié)或整體概貌；而常規(guī)的地形圖一經(jīng)制作完成后，比例尺是不容易改變的，同時(shí)若要改變比例尺或顯示方式，需要大量的手工處理，而有些復(fù)雜的三維立體圖甚至是不可能的。    （3）更新的實(shí)時(shí)性。常規(guī)的地圖信息的增加、修改都必須進(jìn)行大量的相同工序重復(fù)勞動(dòng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大并且更新周期長(zhǎng)，不利于地形數(shù)據(jù)的

22、實(shí)時(shí)更新；而由于DEM是數(shù)字化的，增加或修改信息只在局部進(jìn)行，并且由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，可保證地圖信息的實(shí)時(shí)性。    （4）尺度的綜合性。較大比例尺、較高分辨率的DEM自動(dòng)覆蓋較小比例尺、較低分辨率的DEM所包含的內(nèi)容，如1m分辨率DEM自動(dòng)包含10m、25m、100m 4數(shù)字高程模型的應(yīng)用 （1）科學(xué)研究應(yīng)用     地貌是地理環(huán)境中一個(gè)非?；钴S的地理因素，對(duì)地表熱量重新分配、溫度分布、降水量格局、生物種類的分布、自然地域分異以及土地類型分化等地表過(guò)程有深刻而廣泛的影響。地形表面特征的描述、分析和信息提取是地球科學(xué)研究的基礎(chǔ)資料和基本信息源。

23、    數(shù)字高程模型在與地學(xué)相關(guān)的科學(xué)研究中，主要作用是為各種地學(xué)模型提供地形參數(shù)并輔助地學(xué)模型建立。生態(tài)學(xué)研究生物種類與周圍環(huán)境如土壤、水、氣候、地貌等之間的依賴關(guān)系，水文學(xué)則在地形地貌基礎(chǔ)上建立各種地表物質(zhì)如水、冰川等的運(yùn)動(dòng)模型，地貌學(xué)注重研究各種地貌的成因與形成過(guò)程，而氣候?qū)W者更加注重地形因素對(duì)溫度通量（fluxes of temperature）、濕度、氣體分子等的影響，例如，在天氣預(yù)報(bào)和氣候建模中，通過(guò)全球尺度DEM可建立地面、大氣之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程模型，地形地貌、地表形狀和各種地學(xué)變量如蒸騰、徑流、土壤濕度等之間的關(guān)系影響著局部乃至全球尺度上的氣候狀況。

24、    DEM的另一主要科學(xué)研究?jī)r(jià)值在于輔助土地覆蓋分類和全球土地利用變化檢測(cè)。當(dāng)前遙感影像數(shù)據(jù)被認(rèn)為是進(jìn)行區(qū)域、全球尺度的土地利用-土地覆蓋分類與制圖的有力手段，然而遙感圖像由于傳感器姿態(tài)、地表曲率、地球旋轉(zhuǎn)、大氣折光、地面起伏等因素的影響而產(chǎn)生幾何畸變，大量的研究結(jié)果表明在DEM輔助下的遙感影像幾何糾正，可明顯的提高糾正精度、遙感圖像的解譯和分類精度。     由上述分析得知，在科學(xué)研究中，DEM主要用在以下幾個(gè)主要領(lǐng)域：    1）區(qū)域、全球氣候變化研究。    2）水資源、野生動(dòng)植物分布

25、。    3）地質(zhì)、水文模型建立。    4）地理信息系統(tǒng)。    5）地形地貌分析。    6）土地分類、土地利用、土地覆蓋變化檢測(cè)等。 (2）商業(yè)應(yīng)用    數(shù)字高程模型的應(yīng)用是面向用戶的，因此DEM的商業(yè)價(jià)值在于DEM產(chǎn)品與DEM派生產(chǎn)品的生產(chǎn)和分發(fā)。就這一觀點(diǎn)而言，數(shù)字高程模型的商業(yè)市場(chǎng)可分為兩類：一是直接提供DEM數(shù)據(jù)而不進(jìn)行增值服務(wù)，這類用戶主要是利用已經(jīng)生產(chǎn)好的各種規(guī)格的DEM數(shù)據(jù)；另一類用戶則需要增值服務(wù)，即為特定專業(yè)應(yīng)用而定制的DEM數(shù)據(jù)，并伴隨著各種應(yīng)用程序和派生D

26、EM產(chǎn)品。數(shù)字高程模型的商業(yè)潛在用戶分布在以下幾個(gè)主要行業(yè)：   1）電信。   2）空中交通管理與導(dǎo)航。   3）資源規(guī)劃管理與建設(shè)。   4）地質(zhì)勘探。   5）水文和氣象服務(wù)。   6）遙感、測(cè)繪。   7）多媒體應(yīng)用和電子游戲。    基礎(chǔ)DEM數(shù)據(jù)產(chǎn)品是指按規(guī)定格式生產(chǎn)的各種分辨率、精度的DEM，一般由專業(yè)生產(chǎn)單位進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)維護(hù)和數(shù)據(jù)分發(fā)。DEM數(shù)據(jù)的深層次加工和信息提取由用戶自行開(kāi)發(fā)。目前，世界各國(guó)都有專門從事數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)生產(chǎn)的部門，全球最大的DEM數(shù)據(jù)供應(yīng)商是法國(guó)IST

27、AR公司，其數(shù)據(jù)源主要是SPOT衛(wèi)星的遙感影像數(shù)據(jù)，并通過(guò)ERS和RADARSAT加工而成，另外也采用機(jī)載SAR數(shù)據(jù)生產(chǎn)DEM；其次是美國(guó)的大西洋科學(xué)研究所。我國(guó)DEM數(shù)據(jù)主要由國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心負(fù)責(zé)生產(chǎn)和維護(hù)，目前能提供覆蓋全國(guó)的1:100萬(wàn)、1:25萬(wàn)、1:5萬(wàn)和部分地區(qū)1:1萬(wàn)的DEM數(shù)據(jù)。     在工程建設(shè)的各個(gè)階段，對(duì)DEM的精度和分辨率有著不同的需求。例如公路勘測(cè)設(shè)計(jì)的可行性研究階段，一般在較小的比例尺上進(jìn)行（較低分辨率DEM），以便把握路線的宏觀走向，而在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段，則要求較大比例尺（較高分辨率DEM）的圖件，以進(jìn)行路線的詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程量估算等

28、，因此按統(tǒng)一規(guī)格生產(chǎn)的DEM數(shù)據(jù)有時(shí)難以滿足具體工程的特殊需要，這時(shí)就要針對(duì)某一工程的特殊需要進(jìn)行DEM數(shù)據(jù)的生產(chǎn)。除按用戶要求和格式和精度生產(chǎn)DEM數(shù)據(jù)外，DEM的增值服務(wù)還體現(xiàn)在對(duì)DEM數(shù)據(jù)的進(jìn)一步的加工方面，如在水文模型構(gòu)建方面，各種水文參數(shù)如水流路徑、坡度、坡向等內(nèi)容也隨DEM產(chǎn)品一起提供給用戶。 (3）工業(yè)、工程應(yīng)用    對(duì)工業(yè)、工程領(lǐng)域而言，數(shù)字高程模型主要用于進(jìn)行各種輔助決策和設(shè)計(jì)，以提高服務(wù)、設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高設(shè)計(jì)自動(dòng)化水平，獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，這類部門主要包括電信、導(dǎo)航、航空、采礦業(yè)、旅游業(yè)以及各種工程建設(shè)如公路、鐵路、水利等部門。  &

29、#160;  信號(hào)傳播環(huán)境如地形（高山、丘陵、平原、水域）、建筑物（高度、分布、數(shù)量、材料等）、植被特征、天氣狀況等是影響通訊信號(hào)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在其他信息如植被、建筑物等的配合下，DEM常常用來(lái)進(jìn)行各種通訊設(shè)備如電臺(tái)、電（視）臺(tái)發(fā)射機(jī)等的輔助選址、通訊網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、移動(dòng)通訊傳播模型校正等。例如，在無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，宏蜂窩常常采用100m分辨率的DEM、微蜂窩采用510米的DEM數(shù)據(jù)并在地物數(shù)據(jù)的配合下進(jìn)行無(wú)線發(fā)射臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。目前，隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，電信制造業(yè)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商等越來(lái)越重視網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳播模型與環(huán)境的匹配問(wèn)題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，歐洲60%的DEM數(shù)據(jù)是銷往電信

30、部門的。      在航空工業(yè)中，DEM數(shù)據(jù)、地物數(shù)據(jù)是建立飛機(jī)防撞系統(tǒng)、地面接近警告系統(tǒng)、飛行管理調(diào)度系統(tǒng)、地形輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)源。通過(guò)DEM數(shù)據(jù)可更真實(shí)的模擬飛行環(huán)境，并在實(shí)時(shí)機(jī)載全球定位系統(tǒng)（Global Position System，GPS）的配合下，使空中交通更加安全。      在地質(zhì)、礦山、石油等勘探行業(yè)中，利用遙感影像與DEM復(fù)合可提供綜合、全面、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的礦山地面變化信息，在數(shù)字圖像處理技術(shù)、GIS技術(shù)等的支持下可用于解決礦山勘探的實(shí)際問(wèn)題。遙感圖像和DEM的復(fù)合包括三個(gè)方面，即由遙感影

31、像生成數(shù)字高程模型、用數(shù)字高程模型來(lái)糾正遙感影像以及遙感影像和數(shù)字地面模型配準(zhǔn)應(yīng)用，其可用于礦山測(cè)繪、地表沉陷監(jiān)測(cè)、礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建、露天礦邊坡監(jiān)測(cè)、礦山三維仿真等方面。另外，DEM還可作為各種地質(zhì)信息的表達(dá)工具，例如，利用DEM和地質(zhì)屬性的套合，可以用二維或三維透視圖方式顯示各種地質(zhì)信息，使非常復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單和容易理解。又如，在制作地質(zhì)示意圖時(shí)，將從DEM生成的三維等高線透視圖與地質(zhì)圖結(jié)合起來(lái)，可形成一幅傾斜的精確“鳥眼”視野圖，同時(shí)提供豐富的地質(zhì)與地理信息。      對(duì)于旅游產(chǎn)業(yè)而言，在旅游信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用數(shù)字高程模型、遙感影像數(shù)

32、據(jù)等數(shù)據(jù)，既可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)旅游地圖的功能，使游客通過(guò)簡(jiǎn)單操作即可了解旅游區(qū)的人文、景觀、交通、生活設(shè)施等情況，也可通過(guò)DEM和遙感圖像強(qiáng)大的三維景觀模擬功能，讓游客在不到現(xiàn)場(chǎng)的情況下，身臨其境，預(yù)體驗(yàn)游覽感受。隨著三維空間技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完善和發(fā)展，出現(xiàn)了一種全新的旅游方式，即虛擬旅游，且有發(fā)展成新產(chǎn)業(yè)的潛力。      道路工程是DEM應(yīng)用最早的領(lǐng)域。在公路、鐵路等的勘測(cè)設(shè)計(jì)中，通過(guò)高精度的數(shù)字高程模型，設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)行平面、縱斷面的交互定線、橫斷面的自動(dòng)生成、土方計(jì)算與調(diào)配、道路的多方案比選，并通過(guò)設(shè)計(jì)表面模型和DEM的疊加，實(shí)現(xiàn)道路的景觀

33、模型以及動(dòng)畫演示，從而對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)擬建道路與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)狀況進(jìn)行分析?；贒EM的公路CAD技術(shù)，是公路、鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)自動(dòng)化的必由之路。目前世界上幾個(gè)著名的道路CAD軟件如美國(guó)的InRoads、英國(guó)的MOSS、德國(guó)的CARD/1都具有數(shù)字高程模型生成、編輯、管理和進(jìn)行基于DEM的路線設(shè)計(jì)能力。DEM在道路工程中的應(yīng)用也可擴(kuò)展到其他的線狀工程如渠道、管道、輸配電線等。      DEM的另一主要應(yīng)用領(lǐng)域是水利工程。通過(guò)庫(kù)區(qū)DEM，可計(jì)算在不同條件下的水庫(kù)庫(kù)容，并自動(dòng)繪制水位庫(kù)容、水位面積曲線，水壩軸線斷面圖等內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)規(guī)劃優(yōu)化設(shè)計(jì)和壩

34、址的定位。 (4）管理應(yīng)用    地理信息貫穿于政府職能部門的管理、規(guī)劃的各個(gè)層面，不但有助于電信、礦山、旅游、工程等的輔助設(shè)計(jì)和決策，也可提高規(guī)劃、投資等管理工作的水平。就DEM應(yīng)用領(lǐng)域而言，主要有自然資源管理、區(qū)域規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、減災(zāi)防災(zāi)、農(nóng)業(yè)、森林、水土保持以及與安全相關(guān)的各種應(yīng)用如保險(xiǎn)、公共衛(wèi)生等領(lǐng)域。 礦山、水資源的探測(cè)一般要對(duì)各種地學(xué)空間信息進(jìn)行復(fù)合處理，這些信息包括通過(guò)地球物理、地質(zhì)勘探可獲取各種巖層、巖性信息，以及遙感影像和DEM所提供的豐富的地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，特別是對(duì)于沒(méi)有地形圖的偏遠(yuǎn)山區(qū)。例如，在飲水缺乏地區(qū)的地下水探測(cè)中，將研究地區(qū)的水文分布模式

35、、輪廓、形態(tài)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、沉積物分布等信息與遙感、地質(zhì)、地形等信息進(jìn)行融合，從而利用遙感技術(shù)探測(cè)地下水的分布位置并進(jìn)行鉆孔定位，在此過(guò)程中，DEM主要用來(lái)進(jìn)行地下水域結(jié)構(gòu)如古河道、流域范圍等信息的分析和提取。 當(dāng)前，飛行指揮系統(tǒng)的重點(diǎn)在于提高飛行安全和飛行質(zhì)量，因此，要求飛行員能處理各種復(fù)雜狀況。模擬地形為在不利條件下的安全飛行提供了基本保障。對(duì)于飛行訓(xùn)練、特別是戰(zhàn)時(shí)無(wú)支援著陸以及在各種突發(fā)災(zāi)害條件下的緊急援助，高精度、高分辨率的數(shù)字高程模型是非常重要的。 森林資源的變化規(guī)律、空間分布狀況、時(shí)空演替規(guī)律是實(shí)現(xiàn)森林資源的可持續(xù)發(fā)展和分類經(jīng)營(yíng)的基本依據(jù)。通過(guò)數(shù)字高程模型，可以分析森林資源的水平分布和垂直分布，研究地形因素與林種的分布關(guān)系，分析地形因子對(duì)森林影響等。例如，過(guò)度砍伐地區(qū)的坡度以及坡度與土壤侵蝕的關(guān)系，坡向和太陽(yáng)輻射對(duì)森林生長(zhǎng)的影響，地形表面曲率和土壤濕度條件等。 海浪對(duì)近海設(shè)施的破壞是巨大的