全球数字高程数据（DEM）详解，还有地形晕渲等高线等干货

Posted 2021-02-21 tuxingis

1 基本概念

 DEM是数字高程模型的英文简称(Digital Elevation Model)，是研究分析地形、流域、地物识别的重要原始资料。由于DEM 数据能够反映一定分辨率的局部地形特征，因此通过DEM 可提取大量的地表形态信息，可用于绘制等高线、坡度图、坡向图、立体透视图、立体景观图，并应用于制作正射影像、立体地形模型与地图修测。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。

 

2 主流数据源

 目前网上有多种全球高程数据，简要介绍下这四种数据：

 SRTM C 波段数据，可能是最有名的高程数据了。美国航空航天局 NASA 在 2000 时利用奋进号航天飞机上的雷达测观测所得，是以前用得最多的高程数据，覆盖了全球南北纬 60 度以内的区域。

SRTM1：1 角秒精度，对应精度为30 米

SRTM3： 3角秒精度，对应精度为90 米。谷歌地球所使用高程数据即为 SRTM3，全球覆盖，保真度不好，几乎没有漏洞、空洞。

ASTER GDEM数据，美国货， 该数据是根据 NASA 的新一代对地观测卫星 Terra 的观测结果制作完成的。其数据覆盖范围为北纬 83°到南纬 83°之间的所有陆地区域，陆地表面99%覆盖。这是目前覆盖最广的高精度全球高程数据。垂直精度20米，水平精度30米，噪点较高。

第一版（2009）：精度为90米，全球覆盖，保真度欠佳

第二版（2011）：精度为30米，全球覆盖，保真度较好

 

DLR数据，即SRTM X 波段数据，DLR是德国宇航中心缩写，该数据同样由2000 在奋进号航天飞机开展航天飞机雷达地形测绘任务时测的，DLR用更高精度的雷达（X波段），但只是呈网状覆盖全球，国内40%覆盖，带宽50KM，空白宽100KM。精度为 1 角秒，高程相对精度 6 米，绝对精度 16米，噪点高。

 

DLR数据中国覆盖情况

 

 

GMTED2010 数据，美国货，美国地质勘探局 USGS和美国国家地理空间情报局 NGA搞的，全球： 30 角秒、 15 角秒和 7.5 角秒，对应的最高精度也在 250 米了。

美国： 1 角秒、 1/3 角秒，部分区域还有 1/9 角秒，即精度达到了 3 米的水平。

另外，还有一些其他数据源：

 

一般来说，下载全部的 DLR 数据和 GDEM-V2 的数据，DLR 覆盖到的区域用 DLR 数据，未覆盖到的区域用GDEM-V2，就足够了。

 

3 地形应用

 晕渲图是DEM地表形态表达的一种形式，它通过设置光源的高度角和方位角更形象或者更符合人类视觉的方式展示一个地区的地形。晕渲图使用阴影与颜色渐变来展现全球地表的起伏变化,同时叠加了植被、水系、行政要素以及主要道路等,方便用户直接使用此图作为底图来展示特定的专题要素。

谷歌地形

 

DEM数字高程模型是三维的，能够看到三维的地表起伏变化。然而在二维视角下，借助地形晕渲图能够更加快速、准确地分辨出平原、丘陵、山地、盆地等地形地貌，不同地形区域 晕渲立体效果区别对比明显，同时更适合印刷制图的用途。

天地图地形晕渲

谷歌地形

等高线图大家就比较熟悉了，有了它我们可以分清楚该位置的基本地理环境，包括海拔多少、那里是山脊、哪里是山坳、哪里平坦、哪里陡峭等信息。根据海拔给等高线地形图分层上色，可以获得一张分层设色地形图，看起来就更加生动了，可以直接观察颜色来判断地形。

谷歌等高线

Landscape等高线

 除此之外，还可以借助ArcGIS等软件制作各种不同用途、不同效果的应用图：

地形晕渲

图

温度图 

日照图

坡度图

地形渲染图

等高线图

等高线图

4  如何获取DEM？

 目前，ASTER GDEM数据、 SRTM C 波段数据，国内中科院有镜像数据可以下载。DLR-DEM 数据也已经有国内镜像下载。

 当然，如果想快速下载到谷歌地形、天地图地形晕渲、Gebco地形晕渲、Landscape等高线、OCM等高线、MF等高线、Sigma等高线等地图，在LocaSpace Viewer软件就可以全部搞定，支持免费查看和下载。