DEM是地理数据库中的核心数据，是进行地形分析的基础，被广泛应用于测绘、遥感、资源、环境、城市规划、农林、灾害、水电工程及军事等领域。
本书作为“数字高程模型”课程的配套实验教材，紧扣课程教学大纲，以实验为核心组织内容，设计了多个专题实验和综合实验，其中专题实验又包括基础实验和自主实验两部分。各部分的实验由浅及深，具有一定的层次性，便于教师组织教学。
本书可作为高等院校地理、地质、海洋、气象、测绘、环保等专业本科生和研究生的教材，也可供其他相关学科的各类专业技术者阅读参考。
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1 实验一 DEM 数据采集
实验目的：了解基于不同数据源的DEM 数据采集过程
实验要求：练习基于等高线的数据采集方法，掌握地图预处理、地图数字化
及后处理的相关方法
实验数据：1∶1万地形图（局部）
1.1 基础实验：基于等高线的数据采集
等高线是地形图的基本要素之一，地形图主要通过等高线来表达地物高度和
地形起伏。已有地形图数据由于覆盖范围广、比例尺系列齐全、获取较为经济等
而成为各种尺度DEM 建立的主要数据源。
由地形图到等高线的第一个步骤即是地形图的数字化。在数字化之前必须设
计好数字化所采用的技术路线，它不仅直接关系到地图数字化的效率，而且也关
系到数字化成果的质量。确定数字化的技术路线包括采取何种方式进行数字化，
数字化精度要求如何，选取什么样的地图作为数字化底图，对哪些要素进行数字
化，如何对数字化要素进行分层和分幅，以及代码的设计等。
本实验采用的数字化软件包括Photoshop、GeoScan、ArcGIS和ArcInfo；
数字化底图为一幅1∶1万地形图的一部分，地形图等高距为5m。
图幅控制点坐标：图幅控制点坐标是用来进行图幅定向的，它能够确定地图
的地理位置和比例大小。本实验的控制点坐标见表1G1。
地图的分层与分幅：GIS是以图层的方式管理地图的，将点、线、面等地理
实体按其性质的不同分别归入不同的图层进行分层管理是GIS管理空间数据的
基本方式。本实验的分层及代码见表1G2。
具体实验步骤如下。
1. 地图预处理
1）变形纠正
纸质地图常常会有少许变形；扫描过程中由于图形倾斜，造成扫描后的地图
产生变形，因此在数字化前，需要对地图进行纠正。如果存在几何变形，可利用
ERDAS的几何校正模块进行纠正；如果是扫描过程造成的图像倾斜，则可在
Photoshop下进行纠正。首先，利用【标尺】沿着图幅边缘画一条横线（图1G
1），然后选择【图像】菜单中的【旋转画布】下的【任意角度】，在弹出的对话
框中会自动计算要旋转的角度，点击【好】完成图像校正（图1G2）。
2）二值化
不少数字化软件接受的数据为二值化的数据，因为二值化后的数据量减小很
多，在很大程度上提高了图形的显示跟踪速度。二值化处理也是在Photoshop下
处理。选择【图像】菜单中的【调整】下的【阈值】，移动小三角直到图像满意
为止（图1G3）。处理完后将图像保存为TIF格式。
2. 数字化采集
（1）打开GeoScan，调入地图，在【调图】中选择【调入栅格图像】，在弹
出的对话框的【文件类型】中选择TIF，找到存放地图的位置，将图打开。选择
【实用工具】中的【图像反色】。
（2）地图定向：在【地图】中选择【图形定向】，在弹出的对话框中选择
【齐次方程定向（至少四点）】，点击【OK】。将鼠标移至左上方点在角点上，
在弹出的放大图上精确定位，并输入坐标，点击【接受量测】。其他控制点按顺
时针方向以此类推，并回到第一个点，把第一个点再做一遍，之后，选择【结束
量测】（图1G4）。
（3）创建图层：在【设置】中选择【图层控制】，在这里分别创建表1G2所
示的图层，并以不同的颜色区分开来，先设置等高线层terlk 为当前图层
（图1G5）。
（4）数字化跟踪：选择GeoScan的数字化工具，其中按钮有半自动跟
踪功能，选择1表示自动跟踪，选择3表示手动跟踪。
（5）属性赋值：赋值按钮有查询属性和赋值的双向功能。点击要赋值
的对象，在弹出的对话框中，输入高程值和代码（图1G6）。
（6）成果输出：数字化完成之后首先要存盘，选择【调图】中的【保存矢量
图形】。然后将成果输出，选择【调图】中的【输出外部格式】，并选择【输出到
AutoCAD】，在弹出的对话框中，选择默认值（图1G7）。这时，在文件目录中会
多一个与地图名称一样的dxf文件。
3. 数据后处理
数字化完的数据都不可避免地存在着错误或误差，属性数据在输入时，也难
免会存在错误，因此对图形数据和属性数据进行检查、编辑和处理，是保证数据
正确可用的必要条件。本实验的数据处理在ArcInfo中进行。
下面以等高线层为例，将主要步骤罗列如下，其他层的处理类似。
首先将dxf文件转入ArcInfo中，形成coverage文件。打开ArcInfo，首先
进入工作空间，然后进行文件转换。命令如下：
Arc：wE：\gis\zhm “进入工作空间”
Arc：dxfarc1.dxfterlk “dxf转coverage，1.dxf为dxf文件名，
terlk为等高线的层名”
Enterlayernamesandoptions（typeENDor＄RESTwhendone）
Enterthe1stlayerandoptions：terlkall “将等高线层中的所有内容都
包括进来”
Enterthe2ndlayerandoptions：end
Doyouwishtousetheabovelayersandoptions（Y/N）?y
ProcessingE：\GIS\ZHXM\1.DXF...
ExternallingBNDandTIC...
452Arcswritten.
288Labelswritten.
0Annotationswritten.
0Annotationlevels.
Arc：buildterlkline “创建线的拓扑关系”
Buildinglines...
Arc：buildterlkpoint “创建点的拓扑关系”
Buildingpoints...
Arc：joinitemterlk.patterlk.xcodeterlk.patterlkGidterlkGid “将原始文
件中记录点属性的字段与ArcInfo中记录点属性的PAT表连接”
Joiningterlk.patandterlk.xcodetocreateterlk.pat
Arc：joinitemterlk.aatterlk.acodeterlk.aatterlkGidterlkGid “将原始文
件中记录线属性的字段与ArcInfo中记录线属性的AAT表连接”
Joiningterlk.aatandterlk.acodetocreateterlk.aat
Arc：additemterlk.patterlk.patelev88n2 “给PAT 表增加高程字段
（elev），并定义字段长度和类型”
Addingelevtoterlk.pattoproduceterlk.pat
Arc：additemterlk.patterlk.patcode33I “给PAT 表增加代码字段
（code），并定义字段长度和类型”
Addingcodetoterlk.pattoproduceterlk.pat
Arc：additemterlk.aatterlk.aatelev88n2 “给AAT 表增加高程字段
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