DEM

以数值栅格表示地表高程的数字地形模型

DEM

概述

DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型）是以数值形式表示地表高程信息的数字地形模型。通常以规则栅格（raster）、不规则三角网（TIN）或点云（point cloud）形式存储，并作为地形分析、水文建模、城市规划和灾害管理等领域的基础数据使用。DEM 不是简单的地图图像，而是为每个位置赋予高程值的数据集，因此在计算坡度、坡向、流域、可视域和洪水淹没等方面发挥核心作用。

主要内容

定义与构成

DEM 是将地球表面连续高程近似为离散栅格或表面的模型。栅格型 DEM 在每个像元中存储平均或代表性高程值，分辨率越高，越能表达精细地形。TIN 以三角形面表示地形起伏，可调节存储效率与精度；点云基于 LiDAR 或摄影测量获得的大量三维点。DEM 的质量由空间分辨率、垂直精度、基准面（datum）、更新时点以及缺失值和噪声处理方式决定。

DEM、DSM、DTM 的区分

在实际应用中，DEM 常被用作广义的数字高程模型，但细分时会区分 DSM（Digital Surface Model，数字表面模型）和 DTM（Digital Terrain Model，数字地形模型）。DSM 是包含建筑物、树木、桥梁等地表物体表面的模型，而 DTM 表示去除这些物体后的纯地形面。因此，洪水、排水和土方分析适合使用 DTM，而城市景观、通信可视域和太阳能分析可能更适合使用 DSM。植被高度模型（CHM）也可通过 DSM 与 DTM 的差值计算。

生成方法

DEM 可通过航空照片、卫星立体影像、LiDAR、InSAR、无人机摄影测量、GNSS 测量以及既有数字地图转换等多种方式生成。LiDAR 由于具有较高的垂直精度和穿透植被的特性，被广泛用于生产高质量 DTM。卫星立体影像能够相对快速地更新大范围地区，但可能受到云、阴影和建筑物畸变等影响。近年来，将无人机与结构光、多视角摄影测量相结合，以低成本生产局部高分辨率 DEM 的案例不断增加。

应用领域

DEM 在水文学中用于提取流域边界、河网和径流路径，并成为洪水淹没模拟和编制淹没风险地图的基础。在土木和建设领域，用于挖填方量计算、道路线形设计以及通信和风力发电的可视域分析。在农业中，通过分析坡度和排水条件应用于精准农业；在城市规划中，用于景观分析、日照与阴影分析以及数字孪生构建。在游戏、电影和虚拟现实中，也作为复现真实地形的背景数据使用。

质量与标准

DEM 质量通过垂直 RMSE、分辨率、地形表达的连续性以及是否存在人工伪影（artifact）来评估。建筑物边缘、水系、陡坡地区和森林地区容易产生插值误差和缺失。不同国家的高程数据在基准面、坐标系、格网间距和精度标准方面存在差异，因此进行融合分析时必须检查元数据。代表性数据包括 SRTM、ASTER GDEM、ALOS World 3D、Copernicus DEM、USGS 3DEP 等；在韩国国内，国土地理情报院等提供的数字高程资料得到应用。

DEM

DEM

概述