9.1. 概述

9.1.1. 数字高程模型概念

与土地利用、土壤分级、地质单元划分等不同，地球表面高低起伏，呈现一种连续变化的曲面，这种曲面是无法用平面地图来确切表示。因此，用一种既方便又准确的方法来表达实际的地表现象。随着计算机数据处理能力的提高，自动测量仪器的广泛使用以及制图技术的发展，一种全新的数字描述地球表面的方法普遍被采用，这就是数字高程模型（Digital Elevation Model），简称DEM，它是以数字的形式按一定结构组织在一起，表示实际地形特征空间分布的实体地面模型数字模型，也是地形形状大小和起伏的数字描述。DEM的核心是地形表面特征点的三维坐标数据和一套对地表提供连续描述的算法，最基本的DEM是由一系列地面点x，y位置及其相联系的高程Z所组成，用数学函数式的表达是：Z= f（x，y），（x，y）∈DEM所在的区域。

尽管DEM是为了模拟地面起伏而发展起来的，但也可以用来模拟其它二维表面上连续变化的特征，比如说还可以表示地面景观的属性，地面温度、降水、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其它地面特性信息，此时的DEM也称为数字地形模型（Digital Terrain Models），简称DTM。关于DTM和DEM的含义，无论在国外或国内文献中都存在着不同的理解，DTM包含着地面起伏和属性两个含义，所以DEM和DTM是有区别的。

另外，自从DTM的概念被提出以后，又相继出现了许多其他相近的术语。如在德国使用的DHM(Digital Height Model)、英国使用的DGM(Digital Ground Model)、美国地质测量局US―GS使用的DTEM(Digital Terrain Elevation Model)、DEM（Digital  Elevation Model）等。这些术语在使用上可能有些限制，但实质上差别很小。当然，DTM趋向于表达比DEM和DHM具有更广意义的内容。

9.1.2. 数字高程模型特点

与传统地形图比较，DEM作为地形表面的一种数字表达形式有如下特点：

1. 易以多种形式显示地形信息。地形数据经过计算机软件处理后，能产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图，而常规地形图一经制作完成后，比例尺不容易改变，如需改变或者要绘制其他形式的地形图，则需要人工处理，工作量大。

2. 精度不会损失。常规地图随着时间的椎移，图纸将会变形，失掉原有的精度，DEM采用数字媒介而能保持精度不变。另外，由常规的地图用人工的方法制作其他种类的图，精度会受到损失。而由DEM直接输出，精度可得到控制。

3. 容易实现自动化、实时化。常规地图信息的增加和修改都必须重复相同的工序，劳动强度大而且周期长，不利于地图的实时更新，而DEM由于是数字形式的，所以增加或改变地形信息只得将修改信息直接输入到计算机，经软件处理后即可产生实时化的各种地形图。

4. 具有多比例尺特性。如1m分辨率的DEM自动涵盖了更小分辨率如10m和100m的DEM内容。