6．3 DTM的建立

6．3．1 DTM的数据结构

    DTM的数据结构种类如图6－2所示。有关栅格数据结构和矢量数据结构及其编码，已在第三章讲述。这里从应用的角度，举例说明其数据结构。

    一、DTM的栅格数据结构

    这种结构大体上分两种：一种适用于局部等值分布的地面特性；一种适用于整体渐变分布的地面特性。

    1．局部等值地面特性的栅格数据结构。很多地面特征，如土壤、植被等都具有局部等值空间分布特点，即在局部范围内(称图斑)，地面特性取值相同，只在边界交界处发生值的突变。这种数据结构实质是用栅格数据面状表示的。图6－3为采用游程编码的面域栅格数据结构实例。

    2．整体渐变地面特性的栅格数据结构。这种地面特性表现出地表整体渐变的地面特性，如地表起伏形态。当用栅格数据表示这种地面特性时，常采用降维和压缩方法来表示。

    图6－4为一个整体渐变地面特性的栅格数据图，其中(a)为原始地面特征值，(b)为(a)的差分结果，(c)为(b)的游程编码示意图。

    二、DTM的矢量数据结构

    这种结构分为平面矢量数据结构和空间矢量数据结构。

    1．平面矢量数据结构。平面矢量数据结构分为面状、线状和点状结构。对于面状矢量数据结构在第三章中已讲述，这里以线状地面特性矢量数据结构举例说明。

    1)线状地面特点的树结构。图6－5表示了三级河流的树结构图及数据文件。其中图(a)为三级河流水系，(b)为对应的树结构图，图中□、○、·分别表示河口及汇合点。数据文件中线号(1)表示干流，(11)、(12)表示支流，(111)、(112)表示小支流。

    2)线性地面特性的网结构。在处理交通网，管道网，通信网等线性地面特性时，常用基于矢量数据的网结构。在网结构数据中，除点、线位置数据及属性数据外，还要建立回路文件。图6－6为某地区的网结构公路网数据文件。其中结点为公路交点，也是城镇所在地，结点问线条表示一条公路。

    2．空间多边形矢量数据结构。空间多边形矢量数据结构有坡元矢量数据结构和空间三角剖分矢量数据结构两种。其特点是可使某些整体渐变地面特点的空间分布状态，简化为局部等值的分布状态，便于专题研究应用。其中空间三角剖分矢量数据结构可看作坡元矢量数据结构的特例。

    坡元结构数据，包括等值线和构架线等三维坐标(x，y，z)以及这些点的属性代码，经过计算机处理后形成了各个坡元，及弧文件、坐标文件和多边形文件，如图6－7所示。

    三、DTM的曲面数据结构

    曲面数据结构用于存储整体渐变地面特性数据。它以分块为单位，记录分块内样点的平面坐标和曲面方程系数，或仅仅存储分块曲面的方程系数。如图6－8所示。

6．3．2 DTM的建立

    DTM能对地面形态进行定量分析，因此成为资源和环境信息系统中不可缺少的组成部分，在地理信息系统的应用研究中具有重要的意义。

    一、DTM的表示

    1．数学分块曲面表示法。这种方法将地面分成若干块，每块用一种数学函数来表示，使函数所表示的曲面通过离散的采样点。实际上，当分块不够小时很难找到描述其形态的数学方程。因此，形成了下面的两种表示方法。

    2．规则格网表示法。数据直接来自规则格网数据，或者通过规则或不规则离散数据点插值产生格网数据。这种表示方法实际上属于栅格数据结构，在计算机中用矩阵描述，因此已成为DTM的通用形式而广泛采用。但由于这种表示方法，实质上是等间隔数据表示法，以使在地形简单的区域存在大量冗余数据，而在地形复杂区域，格网精度仍感不够。解决的办法在满足精度要求前提下，增加格网数，再采用数据压缩法减少数据冗余度。

    3．不规则三角网。不规则三角网法是根据地形复杂程度，采用随机取样的方式确定数据的位置和密度，从而克服了规则格网矩阵地形数据冗余问题，又能充分表示复杂地形的特征。在处理这一问题时，按优化组合原则把离散数据点作为三角形顶点，相互互连成连续的三角形面，从而在空间形成各边互不相交与包含的三角形网系。每个三角形面表征地表形态的趋势面，也就是说，用大量表征局部地表形态的趋势面图形，组合成地面形态模型。这种方式的数据结构和组织类似于矢量数据结构，其缺点是不便于规范管理，也不便于同地理信息系统直接交互使用数据。

    二、DTM的生成

    DTM生成的全过程包括原始数据的获取，数据插值，以及在所定数据结构支持下的数据存贮、模型输出和派生数据的提取。

    下面以数字高程模型为例，说明其生成的流程，如图6－9所示。图中模型用规则格网表示，其数据来自地形图。