中科院地球环境研究所DEM数据技术服务

一.背景介绍

       DEM，即数字高程模型，是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，它在测绘、水文、气象、地质、土壤、工程建设、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。如在工程建设上，可用于如土方量计算、通视分析等；在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析如汇水区分析、水系网络分析、蓄洪计算、淹没分析等的基础。

       地理国情监测云平台应中科院地球环境研究所的要求，对青藏高原30米DEM数据提供产品加工技术服务，以满足客户科研工作的需求。

       青藏高原（Qinghai-Tibet Plateau）是中国最大、世界海拔最高的高原，被称为“世界屋脊”、“第三极”，南起喜马拉雅山脉南缘，北至昆仑山、阿尔金山和祁连山北缘，西部为帕米尔高原和喀喇昆仑山脉，东及东北部与秦岭山脉西段和黄土高原相接，介于北纬26°00′～39°47′，东经73°19′～104°47′之间。青藏高原高山大川密布，地势险峻多变，地形复杂，其平均海拔远远超过同纬度周边地区。青藏高原各处高山参差不齐，落差极大，区内有世界第一高峰珠穆朗玛峰（8844.43米），也有海拔仅1503米的金沙江；喜马拉雅山平均海拔在6000米左右，而雅鲁藏布江河谷平原仅有3000米。总体来说，青藏高原地势呈西高东低的特点。相对于高原边缘区的起伏不平，高原内部反而存在一个起伏度较低的区域。

       青藏高原是一个巨大的山脉体系，其由山系和高原面组成。由于高原在形成过程中受到重力和外有引力的影响，所以高原面发生了不同程度的变形，使整个高原的地势呈现出由西北一东南的倾斜的趋势。高原面的边缘被强烈切割形成青藏高原的低海拔地区，山、谷及河流相间，地形破碎。青藏高原边缘区存在一个巨大的高山山脉系列，根据走向可分为东西向和南北向。东西向山脉占据了青藏高原的大部分地区，是主要的山脉类型（从走向划分）；南北向山脉主要分布在高原的东南部及横断山区附近，这两组山脉组成了地貌骨架，控制着高原地貌的基本格局东北向的山脉平均海拔高度普遍偏高，除祁连山山顶海拔高度为4500米-5500米之外，昆仑山、巴颜喀拉山、喀喇昆仑山等的山顶海拔均在6000米以上。许多次一级的山脉也间杂其中。两组山脉之间有平行峡谷地貌，还分布有数量广泛的宽谷、盆地和湖泊。

       青藏高原分布着世界中低纬地区面积最大、范围最广的多年冻土区，占中国冻土面积的70%。其中青南一藏北冻土区又是整个高原分布最为广泛的，约占青藏高原冻土区总面积的57.1%。除去多年冻土之外，青藏高原在海拔较低区域内还分布有季节性冻土，即冻土随季节的变化而变化，冻结、融化交替出现，呈现出一系列融冻地貌类型。另外，青藏高原上冰川及其雕塑的冰川地貌也广泛分布。

二．案例详情

       1.DEM数据服务建立方法

       建立DEM的方法有多种。从数据源及采集方式讲有：(1)直接从地面测量，例如用GPS、全站仪 、野外测量等；（2）根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获取，如立体坐标仪观测及空三加密法、解析测图、数字摄影测量等；(3)从现有地形图上采集，如格网读点法、数字化仪手扶 跟踪及扫描仪半自动采集然后通过内插生成DEM等方法。DEM内插方法很多，主要有整体内插 、分块内插和逐点内插三种。整体内插的拟合模型是由研究区内所有采样点的观测值建立的。分块内插是把参考空间分成若干大小相同的块，对各分块使用不同的函数。逐点内插是以待插点为中心，定义一个局部函数去拟合周围的数据点，数据点的范围随待插位置的变化而变化，因此又称移动拟合法。有规则网络结构和不规则三角网(Triangular Irregular Network，简称TIN)两种算法。TIN模型在某一特定分辩率下能用更少的空间和时间更精确地表示更加复杂的表面.特别当地形包含有大量特征如断裂线、构造线时，TIN模型能更好地顾及这些特征。本次技术服务采用的是在地形图上进行采集，然后在TIN基础上通过线性和双线性内插法生成30m分辨率的DEM数据。

       2.渲染方法

       为了凸显高低起伏状态，首先利用ARCGIS软件中空间分析功能里面的山体阴影效果将DEM转成山体阴影文件，并将其设置一定的透明度，然后对DEM数据进行色阶渲染即可。

       3.成果展示

       青藏高原DEM渲染效果如图1所示：

图1.青藏高原DEM数据