概念：數(shù)字地面（地形）模型（DTM，DigitalTerrainModel）是通過(guò)地表點(diǎn)集的空間坐標(biāo)及其屬性數(shù)據(jù)表示表面特征的地學(xué)模型。是帶有空間位置特征和地面屬性特征的數(shù)字描述。DTM中屬性為高程的要素叫數(shù)字高程模型（DEMDigitalElevationModel）。許多大型GIS系統(tǒng)都有專門的DEM模塊，如ArcInfo中的TIN、GRID模塊數(shù)字地形模型與地形分析數(shù)字地形模型與地形分析

從數(shù)學(xué)的角度，高程模型是高程Z關(guān)于平面坐標(biāo)X,Y兩個(gè)自變量的連續(xù)函數(shù)，數(shù)字高程模型(DEM)只是它的一個(gè)有限的離散表示。高程模型最常見(jiàn)的表達(dá)是相對(duì)于海平面的海拔高度，或某個(gè)參考面的相對(duì)高度。實(shí)際上地形模型不僅包含高程屬性，還包含其它的地表形態(tài)屬性，如坡度、坡向等。數(shù)字地形模型與地形分析

DTM是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達(dá)，是代有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字表達(dá);數(shù)字地形模型中地形屬性為高程是稱為數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，簡(jiǎn)稱DEM）;DEM通常用地表規(guī)則網(wǎng)格單元構(gòu)成的高程矩陣表示，廣義的DEM還包括等高線、三角網(wǎng)等所有表達(dá)地面高程的數(shù)字表示；在地理信息系統(tǒng)中，DEM是建立DTM的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其它的地形要素可由DEM直接或間接導(dǎo)出。DEM表示方法數(shù)學(xué)方法用數(shù)學(xué)方法來(lái)表達(dá)，可以采用整體擬合方法，即根據(jù)區(qū)域所有的高程點(diǎn)數(shù)據(jù)，用傅里葉級(jí)數(shù)和高次多項(xiàng)式擬合統(tǒng)一的地面高程曲面；也可用局部擬合方法，將地表復(fù)雜表面分成正方形規(guī)劃區(qū)域或面積大致相等的不規(guī)則區(qū)域進(jìn)行分塊搜索，根據(jù)有限個(gè)點(diǎn)進(jìn)行擬合形成高程曲面DEM表示方法線模式：等高線是表示地形最常見(jiàn)的形式。其它的地形特征線也是表達(dá)地面高程的重要信息源，如山脊谷底線等；

點(diǎn)模式：用離散采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)建立DEM是DEM建立常用方法之一。數(shù)據(jù)采樣可按規(guī)則格網(wǎng)采樣，可以是密度一致的或不一致的；可以是不規(guī)則采樣，如不規(guī)則三角網(wǎng)；也可以有選擇性地采樣，采集三峰、洼坑、邊界等重要特征點(diǎn)。圖形表示法DEM主要表示模型規(guī)則格網(wǎng)，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則格網(wǎng)。規(guī)則格網(wǎng)將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個(gè)格網(wǎng)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)值；

數(shù)學(xué)上可以表示為一個(gè)矩陣，在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)中則是一個(gè)二維數(shù)組。每個(gè)格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個(gè)元素，對(duì)應(yīng)一個(gè)高程值。規(guī)則格網(wǎng)模型DEM主要表示模型規(guī)則格網(wǎng)的高程矩陣，可以很容易地用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。它還可以很容易地計(jì)算等高線、坡度坡向、山坡陰影和自動(dòng)提取流域地形，使得它成為DEM最廣泛使用的格式；格網(wǎng)DEM的缺點(diǎn)是不能準(zhǔn)確表示地形結(jié)構(gòu)和細(xì)部，為避免這些問(wèn)題，可采用附加地形特征數(shù)據(jù)，如地形特征點(diǎn)、三脊線、谷底線、斷裂線，以描述地形結(jié)構(gòu)。DEM主要表示模型格網(wǎng)DEM的另一個(gè)缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量過(guò)大，給數(shù)據(jù)管理帶來(lái)了不便，通常要進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)；DEM數(shù)據(jù)的無(wú)損壓縮可以采用普通的柵格數(shù)據(jù)壓縮方式，如游程編碼、塊碼等；但是由于DEM數(shù)據(jù)反映了地形的連續(xù)起伏變化，通常比較“破碎”，普通壓縮方式難以達(dá)到很好的效果，可以采用哈夫曼編碼。DEM主要表示模型等高線模型表示高程，高程值的集合是已知的，每一條等高線對(duì)應(yīng)一個(gè)已知的高程值，一系列等高線集合和它們的高程值一起就構(gòu)成了一種地面高程模型等高線模型DEM主要表示模型等高線模型等高線通常被存成一個(gè)有序的坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)序列，可以認(rèn)為是一條帶有高程值屬性的簡(jiǎn)單多邊形或多邊形弧段；由于等高線模型只表達(dá)了區(qū)域的部分高程值，往往需要一種插值方法來(lái)計(jì)算落在等高線外的其它點(diǎn)高程。DEM主要表示模型不規(guī)則三角網(wǎng)（TriangulatedIrregularNetwork,TIN）在地形平坦的地方，存在大量的數(shù)據(jù)冗余；

在不改變格網(wǎng)大小的情況下，難以表達(dá)復(fù)雜地形的突變現(xiàn)象；在某些計(jì)算，如通視問(wèn)題，過(guò)分強(qiáng)調(diào)網(wǎng)格的軸方向盡管規(guī)則格網(wǎng)DEM在計(jì)算和應(yīng)用方面有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有難以克服的缺陷：DEM主要表示模型

TIN的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式比格網(wǎng)DEM復(fù)雜，它不僅要存儲(chǔ)每個(gè)點(diǎn)的高程，還要存儲(chǔ)其平面坐標(biāo)、節(jié)點(diǎn)連接的拓?fù)潢P(guān)系，三角形及鄰接三角形等關(guān)系。有許多種表達(dá)TIN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)方式，一般來(lái)講，對(duì)于每一個(gè)三角形、邊和節(jié)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)記錄，三角形的記錄包括三個(gè)指向它三個(gè)邊的記錄的指針；邊的記錄有四個(gè)指針字段，包括兩個(gè)指向相鄰三角形記錄的指針和它的兩個(gè)頂點(diǎn)的記錄的指針；也可以直接對(duì)每個(gè)三角形記錄其頂點(diǎn)和相鄰三角形。每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括三個(gè)坐標(biāo)值的字段，分別存儲(chǔ)X,Y,Z坐標(biāo)。

TIN

TINDEM主要表示模型不規(guī)則三角網(wǎng)與高程矩陣方法不同之處是隨地形起伏變化的復(fù)雜性而改變采樣點(diǎn)的密度和調(diào)整采樣點(diǎn)的位置，因而它能夠避免地形平坦時(shí)的數(shù)據(jù)冗余，又能按地形特征點(diǎn)如山脊、山谷線、地形變化線等表示數(shù)字高程特征。DEM應(yīng)用

DEM最基礎(chǔ)的應(yīng)用是求DEM范圍內(nèi)任意點(diǎn)的高程，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地形屬性分析；由于已知有限個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)的高程，可以利用這些格網(wǎng)點(diǎn)高程擬合一個(gè)地形曲面，推求區(qū)域內(nèi)任意點(diǎn)的高程曲面擬合方法可以看作是一個(gè)已知采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值的特例，距離倒數(shù)加權(quán)平均方法，克里金插值方法，樣條函數(shù)等插值方法均可采用地形曲面擬合DEM應(yīng)用與采用等高線表示地形形態(tài)相比有其自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，更接近人們的直觀視覺(jué)可改變高程值Z的放大倍率以夸大立體形態(tài)；改變視點(diǎn)的位置以便從不同的角度進(jìn)行觀察，甚至可以使立體圖形轉(zhuǎn)動(dòng)，使人們更好地研究地形的空間形態(tài)立體透視圖垂直拉伸前的原圖垂直拉伸后的圖DEM應(yīng)用通視問(wèn)題可以分為五類：通視分析已知一個(gè)或一組觀察點(diǎn)，找出某一地形的可見(jiàn)區(qū)域欲觀察到某一區(qū)域的全部地形表面，計(jì)算最少觀察點(diǎn)數(shù)量在觀察點(diǎn)數(shù)量一定的前提下，計(jì)算能獲得的最大觀察區(qū)域以最小代價(jià)建造觀察塔，要求全部區(qū)域可見(jiàn)在給定建造代價(jià)的前提下，求最大可見(jiàn)區(qū)DEM應(yīng)用通視分析根據(jù)問(wèn)題輸出維數(shù)的不同，通視可分為點(diǎn)的通視、線的通視和面的通視

點(diǎn)的通視是指計(jì)算視點(diǎn)與待判定點(diǎn)之間的可見(jiàn)性問(wèn)題線的通視是指已知視點(diǎn)，計(jì)算視點(diǎn)的視野問(wèn)題區(qū)域的通視是指已知視點(diǎn)，計(jì)算視點(diǎn)能可視的地形表面區(qū)域集合的問(wèn)題DEM應(yīng)用計(jì)算表面積與體積

坡度提取：某點(diǎn)的坡度即為其所在三角面與水平面之間的夾角

坡向提取：坡向?yàn)槠旅娣ň€在水平面上的投影與正北方向的夾角，正北0度，正東90度，正南180度，正西270度

提取斷面：剖面圖表示了沿表面上某條線前進(jìn)時(shí)表面上高程變化的情況，即斷面的情況。基本地形因子提取DEM應(yīng)用流域特征地貌提取與地形自動(dòng)分割地形因素是影響流域地貌、水文、生物等過(guò)程的重要因子，地形屬性的空間分布特征一直是人們用于描述這些空間過(guò)程變化的重要指標(biāo)基于DEM數(shù)據(jù)自動(dòng)提取流域地貌特征和進(jìn)行