朋友們可能都知道谷歌地形（谷歌地球的DEM），畢竟很多下載器都能下載這個數據。但是其實大家不知道的是，谷歌地形的原始數據是SRTM3，一個90m分辨率的數據，全國數據量只有2GB左右。而高精度的30m全國DEM，則有25GB。數據差異有多大呢？

上圖左為谷歌地形（90m），右為30m地形效果。很明顯看到，90m地形中，稍小一些的溝谷被抹平，大一些的山谷山脊也變得很粗糙，看不到細節(jié)。而如果我們在三維下查看，則效果更明顯：

一個稍小的陡崖在90m數據中變成了緩坡，而在30m地形中，則能十分明顯的看到。

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活動時間：2019年4月18日~2019年5月5日

本活動最終解釋權歸LSV團隊所有

▼以下內容為純干貨，建議收藏后，慢慢學習▼

使用LSV或者谷歌地球的時候，我們經常會感嘆，這種真實的三維效果簡直可以讓我們雖然沒去過實地，也幾乎就像去了一樣，但是這個是如何做到的呢？

其實，三維地球說穿了也并不復雜，主要由兩層結構來實現。表層是影像貼圖層，提供了我們看到的衛(wèi)星圖像；下層是地形（DEM）層，提供了三維地形。

所以我們看到的三維，實際是兩個不同的數據結合起來的效果，即影像+DEM。而DEM一般是沒有圖像的，只是每個點的高程值，所以這個數據往往被我們忽略掉，但是如果我們打開地形三角網，就可以穿過三維地球的表象看到本質：

三維地球軟件，都是基于DEM構建了地形三角網，然后在三角網基礎上貼上影像圖，形成了我們最終看到的三維地球效果。

由此，DEM看起來就是一個很重要的基礎數據了。那么，DEM是什么呢？都有哪些原始數據，如何獲?。拷裉?，小編就帶著大家，去DEM的世界轉一轉。

數字高程模型（Digital Elevation Model)，簡稱DEM，是通過有限的地形高程數據實現對地面地形的數字化模擬（即地形表面形態(tài)的數字化表達），它是用一組有序數值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型，是數字地形模型(Digital Terrain Model，簡稱DTM)的一個分支，其它各種地形特征值均可由此派生。

DEM分辨率是DEM刻畫地形精確程度的一個重要指標，同時也是決定其使用范圍的一個主要的影響因素。DEM的分辨率是指DEM最小的單元格的長度。因為DEM是離散的數據，所以（X，Y）坐標其實都是一個一個的小方格，每個小方格上標識出其高程。這個小方格的長度就是DEM的分辨率。分辨率數值越小，分辨率就越高，刻畫的地形程度就越精確，同時數據量也呈幾何級數增長。

由于DEM描述的是地面高程信息，它在測繪、水文、氣象、地貌、地質、土壤、工程建設、通訊、軍事等國民經濟和國防建設以及人文和自然科學領域有著廣泛的應用。如在工程建設上，可用于如土方量計算、通視分析等；在防洪減災方面，DEM是進行水文分析如匯水區(qū)分析、水系網絡分析、降雨分析、蓄洪計算、淹沒分析等的基礎；在無線通訊上，可用于蜂窩電話的基站分析等等。

Tips：DEM是一種數據類型，有很多常用格式，比如TIF、hgt、img等，那么在使用的時候，需要注意自己的目標應用軟件支持什么格式。不過好的一點是，DEM的所有格式都可以相互轉換。

1.  ETOPO

美國地球物理中心發(fā)布（NGDC，2011），覆蓋全球含海底，分辨率：1′（約1.8KM）。

五個版本，其中ETOPO1的效果最好。

基于ETOPO的全球地形圖

在LSV（LocaSpaceViewer）內加載該數據后，就可以查看三維海底地形了，同時，也能生成海底等深線，配合海圖還是比較實用的。

LSV查看海底的三維地形

LSV內結合衛(wèi)星圖查看等深線

LSV內結合海圖查看等深線

2. GMTED2010

美國地質調查局（USGS）與美國國家地理空間情報局（NGA）發(fā)布，基于源GTOPO30。全球分辨率有三個版本，30″、15″、7.5″。其中7.5″約250m空間分辨率。

GMTED全球地形圖

3. SRTM3

航天飛機雷達測繪任務（SRTM，Shuttle Radar Topography Mission）。美國太空總署（NASA）和國防部國家測繪局（NIMA）以及德國與意大利航天機構共同合作完成聯合測量,由美國發(fā)射的“奮進”號航天飛機上搭載SRTM系統完成。本次測圖任務從2000年2月11日開始至22日結束，共進行了11天總計222小時23分鐘的數據采集工作，獲取北緯60度至南緯60度之間總面積超過1.19億平方公里的雷達影像數據，覆蓋地球80%以上的陸地表面。

當前最新版本為V4.1。數據分辨率為3″（約90m）。

SRTM3全球覆蓋范圍

Tips：很多下載器下載谷歌地球的地形數據，號稱可以到10m精度。其實呢，谷歌地球的原始DEM，國內區(qū)域采用的是SRTM3，也就是90m分辨率的數據（劃重點）。國外區(qū)域有些地方是用的30m分辨率的數據。因此，無論如何也達不到10m分辨率，同理，下載谷歌地形，也并不是級別越大越好。

LSV內可以直接下載谷歌地形和其原始數據SRTM3：

4.  ASTER GDEM V2

以上介紹的數據都是90m分辨率以上的數據。雖然SRTM3應用廣泛，但是有沒有更好的數據呢？自然是有的。

ASTER Global Digital Elevation Model（ASTER GDEM）是美國航空航天局（NASA）和日本經濟產業(yè)?。∕ETI）聯合發(fā)布的全球數字高程數據產品，該DEM數據是根據NASA新一代對地觀測衛(wèi)星TERRA的觀測結果完成，是由ASTER（Advanced Space borne Thermal Emission and Reflection Radio meter）傳感器搜集的130萬個立體像對數據制作，覆蓋范圍超過了地球99%陸地表面。

該數據水平精度1″（約30m，置信度95%），高程精度為20米（置信度95%）。比之前的SRTM3 DEM和GTOPO30數據有明顯的提高。

ASTER GDEM有兩個版本，第一個版本（V1）于2009年6月發(fā)布，第二個版本（V2）于2011年10月發(fā)布。V2比V1，數據在水域覆蓋和偏差去除等方面有了進一步的進展，數據的質量得到了很大的提高。

對SRTM3與ASTER進行對比，效果見下圖。明顯看出，ASTER在細節(jié)上比SRTM3豐富很多。

左為SRTM3，右為ASTER

放大到局部區(qū)域，生成等高線：

SRTM3等高線生成

ASTER等高線生成

宏觀上看，可以發(fā)現，同樣是10m線距等高線，SRTM3細節(jié)很差，只能總體反應山勢，而很多小陡崖都已經被忽略掉。再放大看看細節(jié)：

SRTM3等高線細節(jié) 

ASTER等高線細節(jié)

由此可以明確看出，SRTM3可以作為宏觀地形地貌的參考，但并不能滿足大比例尺制圖需求，細節(jié)丟失嚴重。

同樣的，如果把這兩個DEM加載到LSV內進行三維查看，也能看出明顯的效果區(qū)別。

 LSV內使用谷歌地球地形（90m）效果

LSV內加載ASTER效果

從三維效果，也能明顯看出，ASTER數據質量明顯優(yōu)于SRTM3（谷歌地形）。

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知道了常用的DEM類型，也知道了不同DEM的精度和效果。那么接下來就是DEM的應用。DEM的應用很廣泛，可以做地形地貌（坡度坡向）分析，等高線生成，流域匯流分析，可視域（通信領域），三維瀏覽等等。

1.   三維瀏覽查看

LSV內加載DEM很簡單，支持各種常用DEM格式，包括：tif、img、grd、hgt、lrp、tiff等。

加載DEM的方法更簡單，直接把DEM文件拖拽到LSV內即可實現加載?；蛘呤褂?strong>LSV的地形加載按鈕：

以上的方法針對于小范圍地形，但是如果地形范圍大，零散地形文件多的話，建議使用LSV的數據處理》地形拼接：

通過地形拼接，LSV會把多個DEM文件融合成一個DEM文件，并自動構建金字塔，使得加載瀏覽更加流暢，性能更好。

LSV加載DEM后，可以進行三維瀏覽，等高線預覽，剖面分析，空間測量，填挖方計算，淹沒模擬等。

2.  地形地貌分析

有了DEM數據后，還可以進行各種分析。比如地形坡度分析，可以計算出各個位置的坡度坡向等。

除了能找出哪些地方陡峭，也能找出哪些地方平坦：

3.  等高線生成

使用LSV或者Global mapper，都可以用DEM文件生成等高線，效果如下：

4.  流域分析

有了DEM數據后，使用Global mapper也可以進行流域分析，通過DEM計算出山脊，進而得到各山谷的匯流情況，也能計算出可能的溪流：

LSV是一款免費的國產三維地球軟件，有很多有意思的功能?？梢韵螺d幾乎所有在線地圖，參考谷歌地球影像、谷歌地球歷史影像、谷歌地圖、高德地圖、百度地圖、騰訊地圖、天地圖、天地圖分省、地質圖等等幾百種在線地圖。

但LSV并不是一個下載器，還有很多實用工具，比如：

1、數據支持特別齊全，KML KMZ SHP CAD等各種矢量數據都能加載進來，疊加到各種在線地圖上，而且各種數據格式可以相互另存且LSV的編輯功能也比較強大。

2、柵格離線數據支持的也不錯，TIF、MBT等地圖格式、hgt、img、dem等DEM文件格式都支持。

3、是個三維軟件，所以可以進行各種三維查看，而且還支持導入obj、3ds、osgb等各種模型。

4、地圖資源極其豐富，好幾百種，而且可以自己配置圖源，幾乎所有的在線地圖都能完美無偏的接入進來。

5、矢量編輯功能很強大：

繪制點線面；

編輯要素：平移要素、平移要素節(jié)點、插入節(jié)點、刪除節(jié)點、繼續(xù)繪制、逆序、分割線、分割面、合并線面、線面互轉；

6、DEM支持不錯：

支持谷歌地球的DEM，也支持自己的DEM，可以加載ASTER、SRTM1等DEM用于三維顯示和分析。比如等高線預覽：

空間三角測量：

填挖方分析：

7、照片管理工具很強大：

可以把帶坐標的照片直接展點到地圖上，輸出KMZ格式，輸出結果也能在谷歌地球中使用。