第六章 数字地面模型6．1 概 述

    数字地面模型(Digital Terrain Model)以下简称DTM是20世纪50年代由美国MIT摄影测量试验室主任米勒(C．L．MILLER)首次提出的，并用其成功地解决了道路工程中土方估算等问题。

    DTM作为空间数据库的某个特定结构的数据集合，可以包括在地理信息系统中，成为其核心部分。DTM的提出的时间比GIS早，因此，可以认为DTM是地理信息系统在概念上和方法上的萌芽。

    DTM是描述地表单元空间位置和地形属性分布的有序集合，是定义于二维区域上的一个有限项的向量系列。它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。从测绘学的角度看，它是新一代的地形图。它通过存贮在介质上的大量地面点空间坐标和地形属性数据，以数字形式来描述地形地貌。

    DTM随用途不同，具有不同的数据结构，但一般均可变换成规则格点组成的栅格数据形式。表示为：

    其中Zij为网格点(i，j)上的地形属性数据。当Zij为海拔高度时，该模型称数字高程模型，简称为DEM(Digital Elevation Model)。实际上，DEM是DTM中的一种特例。

    由于，DTM 是地理空间定位的数字数据的集合，因此，凡是涉及到地理空间的地学领域中各种属性，均可用DTM来描述，这些领域包括农林、测绘、水利土木工程、区域治理、灾情监测以及军事等。

    DTM 按不同分类方法，有不同类型，归纳如下：

    1．综合性DTM。这类DTM，通常是全国范围内按国家统一规范和标准存贮的各项内容(如地形，资源环境，社会经济等)及二维地理空间定位数字数据有序集合的总体。

    2．区域性DTM。它同综合性DTM类似，只是覆盖范围局限于某行政区或自然区，从而比例尺大，框架线条趋细。

    3．专题性DTM。以研究某专题为主要内容的DTM，它往往存贮有该专题的专业数据，如数字高程模型，地价数字地面模型，重力数字模型等。

    1．规则格网DTM。通过相应区域划分成规则格网，用矩阵行列号实现地理空间定位及三维属性信息取值。

    2．平面多边形DTM。将相应区域划分成一系列平面多边形，如三角形，四边形等，在平面多边形内第三维坐标取值相同。

    3．曲面DTM。将相应区域划分成一系列曲面，每个曲面包含原始样点数据和曲面方程系数，从而可计算其中任一点的第三维坐标值。

    4．空间多边形DTM。将相应区域划分成一系列坡元，每个坡元包含原始样点数据和平面方程系数，三角剖分DTM是空间多边形DTM的一种特殊形式。

    5．等值线DTM。它以平面曲线轨迹坐标串实现地理空间的定位，其第三维按属性取值，如高程值，地温值等。

    6．散点DTM。它以不规则分布的离散坐标点实现地理空间的定位，其第三维坐标按某类专题地面特性取值。

    1．数字地貌模型(Digital Geomorphic Model)。它是描述地表起伏形态的数据集合或总体。数字高程模型是建立数字地貌模型的基础，换句话说，数字地貌模型中描述地表起伏的数字数据都是从数字高程模型中派生出来的。

    2．非数字地貌模型。非数字地貌模型是指描述地面特性的地理背景数据和社会经济数据。在二维地理定位面，线或点集定义域上的数字表达形式。如土壤质地数字地面模型，土壤有机质含量数字地面模型，人口分布数字地面模型等等。实际上，数字地貌模型和非地貌特性取值数据的集合，构成了数字地面模型的总体。