数字地形模型（Digital Terrain Model，简称DTM），是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称。是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。它是建立不同层次的资源与环境信息系统不可缺少的组成部分。在信息系统分析和评价空间信息并以此为依据进行规划和决策时，十分注重地表属性的三维特征，诸如高度、坡度、坡向等重要的地貌要素，并使这些要素成为地学分析和生产应用中的基础数据，它们可以广泛地应用在多种领域，如农、林、牧、水利、交通、军事领域等，具体地说象公路、铁路、输电线的选线、水利工程的选址、军事制高点的地形选择、土壤侵蚀、土地类型的分析等；也可应用于测绘、制图、遥感等领域。由于DTM如此重要，DTM的生成已成为GIS的研究课题之一。

　　DTM中属性为高程的要素叫数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）。高程是地理空间的第三维坐标，在目前GIS中，数据结构只具有二维的意义，数字高程模型的建立是一个必要的补充，DEM是地表单元上的高程集合，通常用矩阵表示。其最主要的一些用途是在国家数据库中存储数字地形图的高程数据，以及上面提到的规划线路、坝址选择、不同地面的比较统计分析、计算坡度、坡向图及为军事目的的地表景观设计与规划等显示地形的三维图形，还可以表示：通过时间和费用、人口、直观风景标志、污染状况、地下水水位等。广义的DEM可包括等高线、三角网等，这里特指由地表网格单元构成的高程矩阵。网格点对应的地面距离为地面分辨率，常用采样点密度表示，它取决于实际地貌破碎程度和对数据的精确要求。DEM是建立DTM的“基础数据”或称为单要素图，在GIS中可以表示为一个层面或基本图件，其它要素均可以从DEM数据直接或间接导出，因此称为“派生数据”，一些派生数据如：平均高程、坡度、坡向等仍是系统数据库中存储的一个层面或基本图件。这些层面都是位置配准的，将它们与其它属性的层面叠置，可以完成多种资源与环境分析。

　　如果将DEM的多层面储存于空间与属性数据库中，所占存储空间相当可观，以黄土高原重点产沙区为例，为表述该地区地貌细部，若用网格点采样读取高程，每平方公里至少400点，也就是说网格点地面距离不应该大于50m。以这样一个标准，计算山西省柳林县（约1283km2面积）DEM存储量，选取网格大小为50×50m，得到网格文件大小为1080×836，即902880网格点，如果一个点需两个字节，共约需1.8兆字节的存储量，这只是DEM的一个层面。将高程数据派生出其它地形要素，假设生成另外四个层面，同原DEM一起，就需要约9兆字节。若存储十个县的数据将需90兆字节，可见占用的磁盘空间太多。因此进入数据库的数据需要筛选，原则上只存储基础数据，不存储派生数据。在需要的时候，可通过计算得到派生数据。对于DTM，只输入和存储数字高程模型DEM，保证其精度符合要求，其它派生要素的精度就可以得到保证。

二、DEM的表示方法

某地区地表高程的变化可用多种方法模拟。用数学定义的表面或点、线影像都可用来表示DEM，如表4-3所示。

　　（一）数学分块法

　　数学方法拟合表面时需依靠连续的三维函数，连续的三维函数能以高平滑度表示复杂表面。局部拟合法是将复杂表面分成正方形像元，或面积大致相同的不规则形状小块，根据有限个离散点的高程，可得到拟合的DEM。尽管在小块的边缘，坡度不一定都是连续变化的，还是应使用加权函数来保证小块连接处的匹配，最近分段模拟已用于地下水、土壤特征或其它环境数据的表面内插。

　　（二）图形法

　　1.线模式：表示地形的最普通线模式是一系列描述高程曲线的等高线。由于现有的地图大多数都绘有等高线，这些地图便是数字地面模型的现成数据源，用扫描仪在这些图上自动获取DEM数据方面已做了许多工作。另外是根据各局部等值线上的高程点，通过插值公式计算各点的高程，得到DEM。
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