DEM、DSM、DTM是什么，三者有什么區別？
2022/07/18
1、DEM、DSM、DTM的區別
DEM，數字高程模型，是高程數據的3D計算機圖形表示；
DSM，數字表面模型，代表地球表面并包括其上的所有對象，一般應用于景觀建模、城市建模和可視化應用；
DTM，數字地面模型，表示沒有任何物體（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、地質應用和其他應用。
圖片來源：新疆自治區谷歌地球高程DEM等高線
2、數字高程模型DEM
數字高程模型（Digital Elevation Model)，簡稱DEM，是一定范圍內規則格網點的平面坐標（X,Y）及其高程（Z）的數據集，它主要是描述區域地貌形態的空間分布，是通過等高線或相似立體模型進行數據采集（包括采樣和量測），然后進行數據內插而形成的。
DEM是用一組有序數值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型，是數字地形模型(DTM)的一個分支，其它各種地形特征值均可由此派生。一般認為，DTM是描述包括高程在內的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等因子在內的線性和非線性組合的空間分布，其中DEM是零階單純的單項數字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性可在DEM的基礎上派生。
圖片來源：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。從數據源及采集方式講有：
1）直接從地面測量，所涉及的儀器有水平導軌、測針、測針架和相對高程測量板等構件，也可以用GPS、全站儀 、野外測量等高端儀器；
2）根據航空或航天影像，通過攝影測量途徑獲取，如立體坐標儀觀測及空三加密 法、解析測圖、數字攝影測量等等；
3）從現有地形圖上采集，如格網讀點法、數字化儀手扶跟蹤及掃描儀半自動采集然后通過內插生成DEM等方法。
DEM內插方法很多，主要有整體內插 、分塊內插和逐點內插三種：
1）整體內插的擬合模型是由研究區內所有采樣點的觀測值建立的；
2）分塊內插是把參考空間分成若干大小相同的塊，對各分塊使用不同的函數；
3）逐點內插是以待插點為中心，定義一個局部函數去擬合周圍的數據點，數據點的范圍隨待插位置的變化而變化，因此又稱移動擬合法。
計算方法包括有規則網絡結構和不規則三角網(簡稱TIN)兩種算法，目前常用的算法是TIN，通過等高線和高程點建立不規則的三角網(簡稱TIN)，然后在TIN基礎上通過線性和雙線性內插建DEM。
1）用規則方格網高程數據記錄地表起伏的優點有：（X，Y）位置信息可隱含，無需全部作為原始數據存儲，由于是規則方格網高程數據，以后在數據處理方面比較容易。缺點有：數據采集較麻煩，因為網格點不是特征點，一些微地形可能沒有記錄。
2）TIN結構數據的優點：能以不同層次的分辨率來描述地表形態，與格網數據模型相比，TIN模型在某一特定分辨率下能用更少的空間和時間更精確地表示更加復雜的表面，特別當地形包含有大量特征如斷裂線、構造線時，TIN模型能更好地顧及這些特征。
2.DEM的重要指標
DEM分辨率是DEM刻畫地形精確程度的一個重要指標，同時也是決定其使用范圍的一個主要的影響因素。DEM的分辨率是指DEM最小的單元格的長度。因為DEM是離散的數據，所以（X，Y）坐標其實都是一個一個的小方格，每個小方格上標識出其高程。這個小方格的長度就是DEM的分辨率。分辨率數值越小，分辨率就越高，刻畫的地形程度就越精確，同時數據量也呈幾何級數增長。所以DEM的制作和選取的時候要依據需要，在精確度和數據量之間做出平衡選擇。目前我國已經完成了1：50000地形圖的制作DEM的數據庫的建設。
圖片來源：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，它在測繪、水文、氣象、地貌、地質、土壤、工程建設、 通訊、軍事等國民經濟和國防建設以及人文和自然科學領域有著廣泛的應用。如在工程建設上，可用于如土方量計算、通視分析等；在防洪減災方面，DEM是進行水文分析如匯水區分析、水系網絡分析、降雨分析、蓄洪計算、淹沒分析等的基礎；在無線通訊上，可用于蜂窩電話的基站分析等等。
3、數字地表模型DSM
數字地表模型（Digital Surface Model，縮寫DSM）是指包含了地表建筑物、橋梁和樹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的基礎上，進一步涵蓋了除地面以外的其它地表信息的高程。在一些對建筑物高度有需求的領域，得到了很大程度的重視。
DSM表示的是最真實地表達地面起伏情況，可廣泛應用于各行各業。如在森林地區，可以用于檢測森林的生長情況；在城區，DSM可以用于檢查城市的發展情況；特別是眾所周知的巡航導彈，它不僅需要數字地面模型，而更需要的是數字表面模型，這樣才有可能使巡航導彈在低空飛行過程中，逢山讓山，逢森林讓森林。
4、數字地面模型DTM
數字地面模型是一個表示地面特征空間分布的數據庫，一般用一系列地面點坐標（x,y,z）及地表屬性（目標類別、特征等）絎成數據陣列，以此組成數字地面模型。 有時所指的地形特征點僅指地面點的高程，就將這種數字地形描述稱為數字高程模型（DEM）。
數字地面模型是地理信息系統地理數據庫中最為重要的空間信息資料和賴以進行地形分析的核心數據系統，是構建國家空間數據基礎設施的重要框架數據之一。數字地面模型在測繪、資源與環境、災害防治、國防等與地形分析有關的科研及國民經濟各領域有著重要作用。
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