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1引言
使用LSV（LocaSpaceViewer）或者谷歌地球的時候，我們經(jīng)常會感嘆，這種真實的三維效果簡直可以讓我們雖然沒去過實地，也幾乎就像去了一樣，但是這個是如何做到的呢？
其實，三維地球說穿了也并不復雜，主要由兩層結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。表層是影像貼圖層，提供了我們看到的衛(wèi)星圖像；下層是地形（DEM）層，提供了三維地形。
所以我們看到的三維，實際是兩個不同的數(shù)據(jù)結(jié)合起來的效果，即影像+DEM。而DEM一般是沒有圖像的，只是每個點的高程值，所以這個數(shù)據(jù)往往被我們忽略掉，但是如果我們打開地形三角網(wǎng)，就可以穿過三維地球的表象看到本質(zhì)：
三維地球軟件，都是基于DEM構(gòu)建了地形三角網(wǎng)，然后在三角網(wǎng)基礎(chǔ)上貼上影像圖，形成了我們最終看到的三維地球效果。
由此，DEM看起來就是一個很重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)了。那么，DEM是什么呢？都有哪些原始數(shù)據(jù)，如何獲??？今天，小編就帶著大家，去DEM的世界轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。
2DEM簡介
數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model)，簡稱DEM，是通過有限的地形高程數(shù)據(jù)實現(xiàn)對地面地形的數(shù)字化模擬（即地形表面形態(tài)的數(shù)字化表達），它是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型，是數(shù)字地形模型(Digital Terrain Model，簡稱DTM)的一個分支，其它各種地形特征值均可由此派生。
DEM分辨率是DEM刻畫地形精確程度的一個重要指標，同時也是決定其使用范圍的一個主要的影響因素。DEM的分辨率是指DEM最小的單元格的長度。因為DEM是離散的數(shù)據(jù)，所以（X，Y）坐標其實都是一個一個的小方格，每個小方格上標識出其高程。這個小方格的長度就是DEM的分辨率。分辨率數(shù)值越小，分辨率就越高，刻畫的地形程度就越精確，同時數(shù)據(jù)量也呈幾何級數(shù)增長。
由于DEM描述的是地面高程信息，它在測繪、水文、氣象、地貌、地質(zhì)、土壤、工程建設(shè)、通訊、軍事等國民經(jīng)濟和國防建設(shè)以及人文和自然科學領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。如在工程建設(shè)上，可用于如土方量計算、通視分析等；在防洪減災方面，DEM是進行水文分析如匯水區(qū)分析、水系網(wǎng)絡(luò)分析、降雨分析、蓄洪計算、淹沒分析等的基礎(chǔ)；在無線通訊上，可用于蜂窩電話的基站分析等等。
Tips：DEM是一種數(shù)據(jù)類型，有很多常用格式，比如TIF、hgt、img等，那么在使用的時候，需要注意自己的目標應(yīng)用軟件支持什么格式。不過好的一點是，DEM的所有格式都可以相互轉(zhuǎn)換。
3常見DEM介紹
ETOPO
美國地球物理中心發(fā)布（NGDC，2011），覆蓋全球含海底，分辨率：1′（約1.8KM）。
五個版本，其中ETOPO1的效果最好。
在LSV內(nèi)加載該數(shù)據(jù)后，就可以查看三維海底地形了，同時，也能生成海底等深線，配合海圖還是比較實用的。
3.2GMTED2010
美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）與美國國家地理空間情報局（NGA）發(fā)布，基于源GTOPO30。全球分辨率有三個版本，30″、15″、7.5″。其中7.5″約250m空間分辨率。
3.3SRTM3
航天飛機雷達測繪任務(wù)（SRTM，Shuttle Radar Topography Mission）。美國太空總署（NASA）和國防部國家測繪局（NIMA）以及德國與意大利航天機構(gòu)共同合作完成聯(lián)合測量,由美國發(fā)射的“奮進”號航天飛機上搭載SRTM系統(tǒng)完成。本次測圖任務(wù)從2000年2月11日開始至22日結(jié)束，共進行了11天總計222小時23分鐘的數(shù)據(jù)采集工作，獲取北緯60度至南緯60度之間總面積超過1.19億平方公里的雷達影像數(shù)據(jù)，覆蓋地球80%以上的陸地表面。
當前最新版本為V4.1。數(shù)據(jù)分辨率為3″（約90m）。
Tips：很多下載器下載谷歌地球的地形數(shù)據(jù)，號稱可以到10m精度。其實呢，谷歌地球的原始DEM，國內(nèi)區(qū)域采用的是SRTM3，也就是90m分辨率的數(shù)據(jù)（劃重點）。國外區(qū)域有些地方是用的30m分辨率的數(shù)據(jù)。因此，無論如何也達不到10m分辨率，同理，下載谷歌地形，也并不是級別越大越好。
LSV內(nèi)可以直接下載谷歌地形和其原始數(shù)據(jù)SRTM3：
4ASTER?GDEM V2
以上介紹的數(shù)據(jù)都是90m分辨率以上的數(shù)據(jù)。雖然SRTM3應(yīng)用廣泛，但是有沒有更好的數(shù)據(jù)呢？自然是有的。
ASTER Global Digital Elevation Model（ASTER GDEM）是美國航空航天局（NASA）和日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)?。∕ETI）聯(lián)合發(fā)布的全球數(shù)字高程數(shù)據(jù)產(chǎn)品，該DEM數(shù)據(jù)是根據(jù)NASA新一代對地觀測衛(wèi)星TERRA的觀測結(jié)果完成，是由ASTER（Advanced Space borne Thermal Emission and Reflection Radio meter）傳感器搜集的130萬個立體像對數(shù)據(jù)制作，覆蓋范圍超過了地球99%陸地表面。
該數(shù)據(jù)水平精度1″（約30m，置信度95%），高程精度為20米（置信度95%）。比之前的SRTM3 DEM和GTOPO30數(shù)據(jù)有明顯的提高。
ASTER GDEM有兩個版本，第一個版本（V1）于2009年6月發(fā)布，第二個版本（V2）于2011年10月發(fā)布。V2比V1，數(shù)據(jù)在水域覆蓋和偏差去除等方面有了進一步的進展，數(shù)據(jù)的質(zhì)量得到了很大的提高。
對SRTM3與ASTER進行對比，效果見下圖。明顯看出，ASTER在細節(jié)上比SRTM3豐富很多。
放大到局部區(qū)域，生成等高線：
宏觀上看，可以發(fā)現(xiàn)，同樣是10m線距等高線，SRTM3細節(jié)很差，只能總體反應(yīng)山勢，而很多小陡崖都已經(jīng)被忽略掉。再放大看看細節(jié)：
由此可以明確看出，SRTM3可以作為宏觀地形地貌的參考，但并不能滿足大比例尺制圖需求，細節(jié)丟失嚴重。
同樣的，如果把這兩個DEM加載到LSV內(nèi)進行三維查看，也能看出明顯的效果區(qū)別。
從三維效果，也能明顯看出，ASTER數(shù)據(jù)質(zhì)量明顯優(yōu)于SRTM3（谷歌地形）。
5DEM應(yīng)用
知道了常用的DEM類型，也知道了不同DEM的精度和效果。那么接下來就是DEM的應(yīng)用。DEM的應(yīng)用很廣泛，可以做地形地貌（坡度坡向）分析，等高線生成，流域匯流分析，可視域（通信領(lǐng)域），三維瀏覽等等。
5.1三維瀏覽查看
LSV內(nèi)加載DEM很簡單，支持各種常用DEM格式，包括：tif、img、grd、hgt、lrp、tiff等。
加載DEM的方法更簡單，直接把DEM文件拖拽到LSV內(nèi)即可實現(xiàn)加載?；蛘呤褂肔SV的地形加載按鈕：
以上的方法針對于小范圍地形，但是如果地形范圍大，零散地形文件多的話，建議使用LSV的數(shù)據(jù)處理》地形拼接：
通過地形拼接，LSV會把多個DEM文件融合成一個DEM文件，并自動構(gòu)建金字塔，使得加載瀏覽更加流暢，性能更好。
LSV加載DEM后，可以進行三維瀏覽，等高線預覽，剖面分析，空間測量，填挖方計算，淹沒模擬等。
5.2地形地貌分析
有了DEM數(shù)據(jù)后，還可以進行各種分析。比如地形坡度分析，可以計算出各個位置的坡度坡向等。
除了能找出哪些地方陡峭，也能找出哪些地方平坦：
5.3等高線生成
使用LSV或者Global?mapper，都可以用DEM文件生成等高線，效果如下：
5.4流域分析
有了DEM數(shù)據(jù)后，使用Global?mapper也可以進行流域分析，通過DEM計算出山脊，進而得到各山谷的匯流情況，也能計算出可能的溪流：
6LSV簡介
LSV是一款免費的國產(chǎn)三維地球軟件，有很多有意思的功能?？梢韵螺d幾乎所有在線地圖，參考谷歌地球影像、谷歌地球歷史影像、谷歌地圖、高德地圖、百度地圖、騰訊地圖、天地圖、天地圖分省、地質(zhì)圖等等幾百種在線地圖。
但LSV并不是一個下載器，還有很多實用工具，比如：
1數(shù)據(jù)支持特別齊全，KML?KMZ SHP?CAD等各種矢量數(shù)據(jù)都能加載進來，疊加到各種在線地圖上，而且各種數(shù)據(jù)格式可以相互另存且LSV的編輯功能也比較強大。
2柵格離線數(shù)據(jù)支持的也不錯，TIF、MBT等地圖格式、hgt、img、dem等DEM文件格式都支持。
3是個三維軟件，所以可以進行各種三維查看，而且還支持導入obj、3ds、osgb等各種模型。
4地圖資源極其豐富，好幾百種，而且可以自己配置圖源，幾乎所有的在線地圖都能完美無偏的接入進來。
5矢量編輯功能很強大：
繪制點線面；
編輯要素：平移要素、平移要素節(jié)點、插入節(jié)點、刪除節(jié)點、繼續(xù)繪制、逆序、分割線、分割面、合并線面、線面互轉(zhuǎn)；
6DEM支持不錯：
支持谷歌地球的DEM，也支持自己的DEM，可以加載ASTER、SRTM1等DEM用于三維顯示和分析。比如等高線預覽：
空間三角測量：
填挖方分析：
7照片管理工具很強大：
可以把帶坐標的照片直接展點到地圖上，輸出KMZ格式，輸出結(jié)果也能在谷歌地球中使用。
