一、DEM介绍

1、DEM是什么

数字高程模型（Digital Elevation Model)，简称DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表达），它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支。

2、有哪些常用DEM

下表把常用的DEM罗列出来，方便广大用户朋友根据需求选择使用。

数据名称	发布单位	发布时间	坐标系	数据分辨率	覆盖情况
ETOPO	NGDC	2011年	WGS84	1′（约2KM）	全球含海底
GTOPO30	USGS		WGS84	30″（约1KM）	全球陆地覆盖
GMTED2010	USGS、NGA	2010年	WGS84	30″ 15″ 7.5″（约250m）	全球陆地覆盖
SRTM3	NASA、NIMA		WGS84	3″（约90m）	全球陆地覆盖
ASTER_GDEM_V2	NASA、METI	2011年	WGS84	1″(约30m)	全球陆地99%
ASTER_GDEM_V3	NASA、METI	2019年	WGS84	1″(约30m)	全球陆地99%
ALOS	JAXA	2015年	WGS84	12.5m	全球基本覆盖 中国东三省有部分缺失

注：一般各类公开DEM文件（非国产和自制的DEM文件），均采用WGS84坐标系，高程基准为WGS84椭球。在实际应用，如果需要用到85黄海高时，均需要通过高程控制点进行控制。因此，一般DEM提供的主要是相对高程，绝对高程需要通过处理后获得。

3、DEM获取方法

如何获取DEM呢？本例以谷歌地形和SRTM3两个90m分辨率的数据为例。讲解如何获取。

注：谷歌地形国内实际为SRTM3，90m分辨率，大于90m分辨率的谷歌地形均为插值，并无太大意义。

获取DEM之前，我们首先要确定需要的范围。

打开LSV，大体找到需要的区域，绘制多面：

也可以直接搜索某个行政区：

注：搜索到的地形，在搜索结果内，点击后面的五角星即可收藏该地形要素到我的地标下，进而可以另存为任意矢量格式或者进行二次编辑。

绘制完毕后，下载》谷歌地形》选择或绘制范围，进入谷歌地形下载对话框，点击选择面，选择之前绘制的面或者搜索的行政区：

根据需要配置对应的下载级别，存储目录，点击开始下载：

稍等片刻，下载完成，即得到该区域TIF格式的谷歌地形：

在Global Mapper中查看效果如下：

如果需要下载SRTM3，则需要根据目标区域对应的经纬度坐标，来进行判断。

同理，如果我们还是需要下载刚才的目标区域地形：

可以看到，LSV内，左下角坐标显示值为：

东经99.564473° 北纬29.915202°

将小数点后面的数字去掉，东经改成E，北纬改成N，得到：N29E99（注，有时为N29E099），该序列即SRTM3原始文件的文件编号。

注：若行政区划跨多个经纬度分块，则每个经纬度分块均需要独立计算。

LSV内，点击SRTM3，选择百度网盘下载：

LSV会自动打开一个百度网盘分享页面，并给出提取码。

LSV分享的SRTM3是全球SRTM3数据，即全球90m分辨率SRTM3 V4.1版本数据。

其中全球数据按标准分副提供，国内数据按经纬度分块提供。

进入国内数据，搜索刚才我们得到的N29E99：

找到后，下载下来，即得到左下角坐标为N29E99的1°*1°范围的DEM数据：

加载到Global Mapper中查看效果：

注：若90m的DEM无法满足实际应用需求，LSV内还提供更多高分辨率DEM可供选择：

谷歌地形，国内区域源数据为SRTM3，是SRTM3的优化版本，约90m分辨率；

ETOPO，1.8KM分辨率的全球数据，优点是带有海底地形；

SRTM3，90m分辨率的全球数据，常用的版本；

ASTER，30m分辨率的全国分省数据，最常用的数据版本；

ALOS，12m分辨率的全国分市数据，目前精度最适合的版本；

全国5米地形，5m分辨率的全国数据，面向工程行业定制应用的数据。

4、关于DEM的在线公开课

DEM生产原理及数据源详解：点击查看

二、DEM分辨率及比例尺

1、分辨率

DEM分辨率是DEM刻画地形精确程度的一个重要指标，同时也是决定其使用范围的一个主要的影响因素。DEM的分辨率是指DEM最小的单元格的长度。因为DEM是离散的数据，所以（X，Y）坐标其实都是一个一个的小方格，每个小方格上标识出其高程。这个小方格的长度就是DEM的分辨率。分辨率数值越小，分辨率就越高，刻画的地形程度就越精确，同时数据量也呈几何级数增长。所以DEM的制作和选取的时候要依据需要，在精确度和数据量之间做出平衡选择。

2、DEM分辨率的陷阱

在网上搜索各种地形下载的时候，往往会看到各种下载器号称能够下载谷歌10m的地形。这个是真的吗？

我们来看一篇科普文章：点我查看

通过文章内的实验，谷歌地形实际就是SRTM3，约90m。下载器下载的号称10m的地形，实际是对SRTM3-90m的数据通过插值得来的。也就是下载结果DEM文件的文件格网分辨率采用的是10m，但是存储的数据还是90m的数据。相当于把一张图片数字放大很多倍，导致体积变大，出现马赛克，数据质量并没有提升。

因此，获取DEM数据时，不要看文件分辨率，要看原始数据分辨率，只有原始数据分辨率才有实际价值，这也是LSV内所有DEM数据明确标明来源的原因。

3、比例

下表给出了不同比例尺图对应的DEM分辨率大致量级。

比例尺		等高距	DEM分辨率	对应数据
大比例尺	1:500	0.5m	亚米	航测或实测
	1:1000	1m
	1:2000	2m、2.5m
	1:5000	5m
中比例尺	1:1W	1m、2.5m、5m	5m	5mDEM
	1:5W	5m、10m、20m	10m	ALOS-12m
	1:10W	20m、50m	10m
小比例尺	1:20W	20m、50m	20m	ASTER-30m
	1:50W	50m、100m	100m	SRTM3-90m
	1:100W	50m、100m	100m

 

三、DEM三维应用

DEM最直接的应用，就是当做三维地形直接进行查看。哪里可以简单的查看三维地形效果呢？当然还是LSV了。

1、直接LSV加载查看

LSV默认调用的地形是谷歌地形，谷歌地形的原始数据，国内区域主要用的是SRTM3，90m分辨率左右。如果觉得谷歌地形不满足需求的话，可以添加自己下载或者实测的DEM来提升LSV内三维地形的精度。

LSV支持很多种DEM文件格式：

把获取到的DEM，直接拖拽到LSV里面，或者使用LSV的添加地形按钮来添加地形。

拖拽到LSV后，关闭默认的谷歌地形，即可用地形文件替换谷歌地形，实现任意精度的三维显示：

对比谷歌地形：

可以发现，30m地形比谷歌地形提升的效果差异还是很明显的。

2、转换lrp

直接拖拽加载可以解决加载少量地形直接查看的需求。但是如果一次加载一个省/全国的地形，或者直接加载分辨率达到米级/亚米级的地形的时候，DEM文件体积动辄上GB，直接拖拽加载的话就会非常卡顿，且占用大量内存。

对于文件体积过大、或者文件数量过多的地形文件，最好的加载查看方式是用LSV把地形文件转换成Lrp文件。

转换方法很简单，使用LSV的工具》地形拼接：

添加数据后，勾选启用无效过滤，点击开始合并地形。

稍等片刻，所有加载的地形文件，就合并成单个Lrp格式的地形文件。

再把Lrp地形文件拖拽到LSV里面，即可轻松的浏览原来体积巨大，范围巨大的地形，而且会非常流畅。

3、三维分析

加载地形到LSV后，即可做一些三维空间分析，诸如高程测量，剖面分析，方量计算等。

三角测量：

剖面分析：

方量计算：

4、Global Mapper三维查看

除了在LSV内可以查看三维效果，使用GM也可以查看三维效果。打开DEM后，点击三维视图按钮即可查看加载的DEM对应的三维效果。

四、等高线生成

1、加载DEM到Global Mapper

2、裁剪DEM

在生成等高线之前，一般先需要对DEM进行裁剪，以提取目标区域的DEM。目标区域数据可以使用LSV进行绘制（同DEM获取方法章节介绍），再保存为KML后拖拽到GM内，也可以直接在GM内绘制目标区域。

本例在GM中进行绘制。使用GM的绘制面工具，在地图上进行绘制，绘制完毕后右键结束绘制。

目标区创建完毕后，用数字化工具选择该面要素：

图层控制中心，双击DEM图层，裁剪》以当前选中多边形裁剪：

即可获得裁剪后的DEM：

 

3、生成等高线

菜单》分析》生成等高线(从高程地形数据)：

配置等高线线距，本例以10m为线距：

稍等片刻，等高线生成完成：

放大查看：

4、样式配置

GM生成等高线后，默认的样式可能不够美观，如果想进行*配色的话，可以在生成的等高线图层属性内进行设置。

当然，配色步骤并非必须步骤，如果不需要进行配色的话，也是可以跳过该步骤，直接进行下一步的。

 

方案一，按等高线曲线类型配色：

 

图层控制中心，双击等高线图层，打开图层属性。

线样式》应用样式基于属性名称/名称值》Feature Type》初始化值

对每个曲线类型进行独立的样式设置：

三个曲线类型都编辑好后，应用图层，即可看到配色后的等高线效果：

方案二，按海拔高度配色：

图层控制中心》双击等高线图层，打开图层属性。

线样式》应用样式基于属性名称/名称值》ELEVATION》初始化值，设置初始样式：

弹出的提示点击是：

直接应用即可看到效果：

依旧可以对每条颜色控制线进行样式设置，来调整等高线图的颜色。

5、投影设置

等高线制作完成后，如果是工程应用，还需要进行投影转换（我国规定，一般地形图采用高斯投影）。

投影转换的方法很简单，本例把当前数据投影转换到CGCS2000。

Global Mapper中，没有国家2000基准，因此需要手工添加。如果是西安1980和北京1954的话，Global Mapper内是有椭球的，但是并不能直接用，因为投影参数问题，除非投影到标准80下，而不是地方80。

本例转换到2000，因此添加2000基准：

由于GM内也没有2000椭球，因此可以自己添加CGCS2000椭球，也可以用WGS84近似替代（误差极小）。

这里添加椭球：

椭球参数从百度百科可以获取到：

添加椭球完成后，点击确定，再在配置基准点击确定即可：

至此，我们有了国家2000椭球基准。接下来进行投影设置：

基准选择刚才创建的中国2000，投影选择Gauss Krueger（3 degree zones）（高斯3度分带）。选择后，GM一般会自动填写带号，一般填写的带号是正确的，检查方法也比较简单，对照带号范围是否包含了地图主界面右下角坐标的经度值。

本例中，带号包含区域是97.5-100.5，而GM坐标显示数据坐标是100E，符合带号包含区域。

配置完毕后，点击配置对话框的确定按钮，完成投影转换：

投影转换后，即可在右下角坐标栏看到国家2000高斯投影三度分带对应的坐标值。

6、输出dxf

等高线整*作完毕后，可以进行输出。GM支持几乎所有常见矢量格式的导出。本例以输出dxf为例。

菜单，文件》导出》导出矢量/激光雷格式：

选择dxf格式：

勾选prj文件，直接导出：

注：prj文件是投影文件，有了投影文件后，dxf即可在各类GIS软件中加载，如LSV、arcgis等软件。

输出后得到dxf格式的等高线以及prj投影文件：

用CAD即可直接打开查看，对应的坐标也是标准国家2000坐标系的坐标：

注：cad打开后，默认可能为空，原因是视口问题。直接输入命令zoom，然后输入a，回车即可。

同样，由于该dxf文件带有prj文件，因此可以直接拖拽该dxf到LSV内进行查看：

 

DEM数据资源下载链接：http://www.tuxingis.com/store.html