高程数据格式介绍

1 概述

目前业内常用的地形数据格式有img,tif,grp及dem,其中dem在地形表达中能力最强，效果最好，本文围绕dem的数据格式进行介绍。

2 DEM简介

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，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。

3 建立方法

目前常用的算法是TIN，然后在TIN基础上通过线性 和双线性内插建DEM。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。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。

4 数据来源

摄影测量、地面测量、已有地形图数字化 、已有的DEM库中提取。对于局部的土方工程计算而言，用摄影测量方式获取数据(除非是应用原有资料)，显然在经济 上是不合算的，已有的DEM库多因网格间距较大，也不合适。因此在实际工作中主要采取应用已有的大比例 尺地形图扫描矢量化，或用全站仪、测距仪+电子平板直接测得到测点的三维坐标。

5 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 。目前我国已经完成了1：50　000地形图的制作DEM的数据库的建设。

6 用途领域

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。如在军事上，可叠加在三维场景上用于估算野外行军山头地形概况,更方便地排兵布阵；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。

7 数据下载

全国各省市DEM数据产品是地理国情监测云平台推出的土地资源类数据产品之一，可在其网站上下载全国不同分辨率的DEM数据。

8 格式标准

DEM是GIS常用的一种数据，用来做各种分析、展示等，十分有用！它实质上就是一个栅格，只不过这个栅格值表示高程，常用的格式是tif,grid等。另外在CS软件中：*.dem是最常见到的DEM的格式，*.dem有两种格式，NSDTF和USGS。

USGS－DEM(USGS是美国地质调查局(U．S．Geological Survey)的英文缩写，是一种公开格式的DEM数据格式标准，使用范围较广格式的。。通过ArcGIS可以直接读取，在ArcGIS中的ArcToolBox中的"转换工具"---"转到栅格"----"DEM转到栅格"工具直接将USGS格式的DEM转为栅格DEM(这是老美的格式，又是老美的软件，当然支持直接读取了)。

NSDTF－DEM是中华人民共和国国家标准地球空间数据交换格式，是属于格网数据交换格式，一般的GIS软件都不支持这种格式。我们购买的DEM很多都是NSDTF－DEM格式。

由于栅格单元数据值记录方式基本一样，主要是头文件信息不同。如ArcGIS GRID数据的文件头按如下方式记录相关信息：

ncols 列数

nrows 行数

xllcorner 左上角原点X坐标

yllcorner 左上角原点Y坐标

cellsize 栅格单元格大小

NODATA_value NODATA的值

我们可以将头文件改成grid数据的格式，如下：

将后缀名改成grd，直接在ArcMap中打开；或者使用ASCII 转栅格，转换一次也可获取栅格数据。