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北航《工程测量》第九章 地形图的应用 拓展资源 数字高程模型的应用 ?DEM是数字高程模型的英文简称(Digital Elevation Mode)，是流域地形、地物识别的重要原始资料。自20世纪60年代以来,在利用数字高程模型DEM提取流域水文特征,模拟地表水文过程方面,国内外都开展了大量的研究。 （1）科学研究应用 地貌是地理环境中一个非常活跃的地理因素，对地表热量重新分配、温度分布、降水量格局、生物种类的分布、自然地域分异以及土地类型分化等地表过程有深刻而广泛的影响。地形表面特征的描述、分析和信息提取是地球科学研究的基础资料和基本信息源。 数字高程模型在与地学相关的科学研究中，主要作用是为各种地学模型提供地形参数并辅助地学模型建立。生态学研究生物种类与周围环境如土壤、水、气候、地貌等之间的依赖关系，水文学则在地形地貌基础上建立各种地表物质如水、冰川等的运动模型，地貌学注重研究各种地貌的成因与形成过程，而气候学者更加注重地形因素对温度通量（fluxes of temperature）、湿度、气体分子等的影响，例如，在天气预报和气候建模中，通过全球尺度DEM可建立地面、大气之间的转换过程模型，地形地貌、地表形状和各种地学变量如蒸腾、径流、土壤湿度等之间的关系影响着局部乃至全球尺度上的气候状况。 DEM的另一主要科学研究价值在于辅助土地覆盖分类和全球土地利用变化检测。当前遥感影像数据被认为是进行区域、全球尺度的土地利用-土地覆盖分类与制图的有力手段，然而遥感图像由于传感器姿态、地表曲率、地球旋转、大气折光、地面起伏等因素的影响而产生几何畸变，大量的研究结果表明在DEM辅助下的遥感影像几何纠正，可明显的提高纠正精度、遥感图像的解译和分类精度。 由上述分析得知，在科学研究中，DEM主要用在以下几个主要领域： 1）区域、全球气候变化研究。 2）水资源、野生动植物分布。 3）地质、水文模型建立。 4）地理信息系统。 5）地形地貌分析。 6）土地分类、土地利用、土地覆盖变化检测等。 （2）商业应用 数字高程模型的应用是面向用户的，因此DEM的商业价值在于DEM产品与DEM派生产品的生产和分发。就这一观点而言，数字高程模型的商业市场可分为两类：一是直接提供DEM数据而不进行增值服务，这类用户主要是利用已经生产好的各种规格的DEM数据；另一类用户则需要增值服务，即为特定专业应用而定制的DEM数据，并伴随着各种应用程序和派生DEM产品。数字高程模型的商业潜在用户分布在以下几个主要行业： 1）电信。 2）空中交通管理与导航。 3）资源规划管理与建设。 4）地质勘探。 5）水文和气象服务。 6）遥感、测绘。 7）多媒体应用和电子游戏。 基础DEM数据产品是指按规定格式生产的各种分辨率、精度的DEM，一般由专业生产单位进行数据采集、数据加工、数据维护和数据分发。DEM数据的深层次加工和信息提取由用户自行开发。目前，世界各国都有专门从事数字高程模型数据生产的部门，全球最大的DEM数据供应商是法国ISTAR公司，其数据源主要是SPOT卫星的遥感影像数据，并通过ERS和RADARSAT加工而成，另外也采用机载SAR数据生产DEM；其次是美国的大西洋科学研究所。我国DEM数据主要由国家基础地理信息中心负责生产和维护，目前能提供覆盖全国的1:100万、1:25万、1:5万和部分地区1:1万的DEM数据。 在工程建设的各个阶段，对DEM的精度和分辨率有着不同的需求。例如公路勘测设计的可行性研究阶段，一般在较小的比例尺上进行（较低分辨率DEM），以便把握路线的宏观走向，而在勘测设计阶段，则要求较大比例尺（较高分辨率DEM）的图件，以进行路线的详细设计、工程量估算等，因此按统一规格生产的DEM数据有时难以满足具体工程的特殊需要，这时就要针对某一工程的特殊需要进行DEM数据的生产。除按用户要求和格式和精度生产DEM数据外，DEM的增值服务还体现在对DEM数据的进一步的加工方面，如在水文模型构建方面，各种水文参数如水流路径、坡度、坡向等内容也随DEM产品一起提供给用户。 （3）工业、工程应用 对工业、工程领域而言，数字高程模型主要用于进行各种辅助决策和设计，以提高服务、设计质量，提高设计自动化水平，获取更大的经济效益，这类部门主要包括电信、导航、航空、采矿业、旅游业以及各种工程建设如公路、铁路、水利等部门。 信号传播环境如地形（高山、丘陵、平原、水域）、建筑物（高度、分布、数量、材料等）、植被特征、天气状况等是影响通讯信号质量的关键因素，在其他信息如植被、建筑物等的配合下，DEM常常用来进行各种通讯设备如电台、电（视）台发射机等的辅助选址、通讯网络的规划设计、移动通讯传播模型校正等。例如，在无线通讯网络规划中，宏蜂窝常常采用100m分辨率的DEM、微蜂窝采用5~1