Page 246 - 现代测绘技术在水利工程中的应用

第九章 遥感技术基础与地理信息系统的应用与研究

字高程模型是投影平面上规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，
通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示，其水平间隔可随地貌类型不同而改变。
由于传统地理信息系统的数据结构都是二维的，数字高程模型的建立是一个必要的补
充。广义的 DEM 还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示形式。

数字地形模型被用于各种线路选线的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，
任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、
立体通视图，制作正射影像图以及地图的修测，考古研究中也有很多类似应用。
1.DEM 的规则格网模型

规则格网（Grid）模型由规则的采样点数据组成，或把不规则采样点数据内插成
规则点数据，而后，以矩阵形式来表示地面形状。在规则格网模型中，将空间区域分
成规则的等距离单元，每个单元对应一个数值。在数学上，将这些数据表示为一个矩阵，

矩阵中每个元素的值为该采样点的高程值。在计算机中这些数据表示为一个二维数组，
每个数组元素对应一个高程值。
对于每个格网的数值有两种不同的解释。第一种是格网栅格观点，认为该格网单
元的数值是其中所有点的高程值，即格网单元对应的地面面积内高程是均一的高度，
这种数字高程模型是一个不连续的函数。第二种是点栅格观点，认为该格网单元的数

值是格网中心点的高程或该格网单元的平均高程值，这样就需要用一种插值方法来计
算每个点的高程。计算任何不是格网中心的数据点的高程值，可以使用周围 4 个中心
点的高程值，采用距离加权平均方法进行计算，当然也可使用其他方法。

规则格网的高程矩阵，可以很容易地用计算机进行处理，特别是栅格数据结构的
地理信息系统。它还可以很容易地计算等高线、坡度、坡向、山坡阴影和自动提取流
域地形，使得它成为 DEM 最广泛使用的格式。格网 DEM 的缺点是不能准确表示地
形的结构和细部，为此，有时需要采用附加地形特征数据，如地形特征点、山脊线、

谷底线、断裂线，以描述地形结构。
2. 规则格网模型的优缺点
规则格网模型是 DEM 最广泛使用的格式。目前，很多国家都以规则格网的数据
矩阵作为 DEM 的提供方式。规则格网数据模型具有数据结构简单，算法实现容易，

便于空间操作和存储等优点，尤其适合在栅格数据结构的 GIS 系统中。
规则格网数据模型的缺点在于数据量大，通常采用压缩存储。面对不规则的地面
特性，采用规则的数据表示，两者之间本身就不协调，所以规则格网不利于表示复杂
地形。在地形平坦的地方，存在大量的数据冗余。

3. 不规则三角网（TIN）模型
不规则三角网是另外一种表示数字高程模型的方法，它既减少规则格网方法带来

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