DEM、DSM、DTM是什么，三者有什么区别？
2022/07/18
1、DEM、DSM、DTM的区别
DEM，数字高程模型，是高程数据的3D计算机图形表示；
DSM，数字表面模型，代表地球表面并包括其上的所有对象，一般应用于景观建模、城市建模和可视化应用；
DTM，数字地面模型，表示没有任何物体（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、地质应用和其他应用。
图片来源：新疆自治区谷歌地球高程DEM等高线
2、数字高程模型DEM
数字高程模型（Digital Elevation Model)，简称DEM，是一定范围内规则格网点的平面坐标（X,Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。
DEM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(DTM)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。一般认为，DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。
图片来源：河南省谷歌地球高程dem等高线
1.DEM的建立方法
建立DEM的方法有多种。从数据源及采集方式讲有：
1）直接从地面测量，所涉及的仪器有水平导轨、测针、测针架和相对高程测量板等构件，也可以用GPS、全站仪 、野外测量等高端仪器；
2）根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获取，如立体坐标仪观测及空三加密 法、解析测图、数字摄影测量等等；
3）从现有地形图上采集，如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集然后通过内插生成DEM等方法。
DEM内插方法很多，主要有整体内插 、分块内插和逐点内插三种：
1）整体内插的拟合模型是由研究区内所有采样点的观测值建立的；
2）分块内插是把参考空间分成若干大小相同的块，对各分块使用不同的函数；
3）逐点内插是以待插点为中心，定义一个局部函数去拟合周围的数据点，数据点的范围随待插位置的变化而变化，因此又称移动拟合法。
计算方法包括有规则网络结构和不规则三角网(简称TIN)两种算法，目前常用的算法是TIN，通过等高线和高程点建立不规则的三角网(简称TIN)，然后在TIN基础上通过线性和双线性内插建DEM。
1）用规则方格网高程数据记录地表起伏的优点有：（X，Y）位置信息可隐含，无需全部作为原始数据存储，由于是规则方格网高程数据，以后在数据处理方面比较容易。缺点有：数据采集较麻烦，因为网格点不是特征点，一些微地形可能没有记录。
2）TIN结构数据的优点：能以不同层次的分辨率来描述地表形态，与格网数据模型相比，TIN模型在某一特定分辨率下能用更少的空间和时间更精确地表示更加复杂的表面，特别当地形包含有大量特征如断裂线、构造线时，TIN模型能更好地顾及这些特征。
2.DEM的重要指标
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。目前我国已经完成了1：50000地形图的制作DEM的数据库的建设。
图片来源：黑龙江省谷歌地球高程dem等高线
3.DEM的用途
由于DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、 通讯、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。如在工程建设上，可用于如土方量计算、通视分析等；在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析如汇水区分析、水系网络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的基础；在无线通讯上，可用于蜂窝电话的基站分析等等。
3、数字地表模型DSM
数字地表模型（Digital Surface Model，缩写DSM）是指包含了地表建筑物、桥梁和树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的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程。在一些对建筑物高度有需求的领域，得到了很大程度的重视。
DSM表示的是最真实地表达地面起伏情况，可广泛应用于各行各业。如在森林地区，可以用于检测森林的生长情况；在城区，DSM可以用于检查城市的发展情况；特别是众所周知的巡航导弹，它不仅需要数字地面模型，而更需要的是数字表面模型，这样才有可能使巡航导弹在低空飞行过程中，逢山让山，逢森林让森林。
4、数字地面模型DTM
数字地面模型是一个表示地面特征空间分布的数据库，一般用一系列地面点坐标（x,y,z）及地表属性（目标类别、特征等）绗成数据阵列，以此组成数字地面模型。 有时所指的地形特征点仅指地面点的高程，就将这种数字地形描述称为数字高程模型（DEM）。
数字地面模型是地理信息系统地理数据库中最为重要的空间信息资料和赖以进行地形分析的核心数据系统，是构建国家空间数据基础设施的重要框架数据之一。数字地面模型在测绘、资源与环境、灾害防治、国防等与地形分析有关的科研及国民经济各领域有着重要作用。
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