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如何创建数字地形模型

2025 年 12 月 23 日

在地理空间行业中，DEM、DSM 和 DTM 等缩写词经常用于指代高程数据，但它们并非可以互换使用。数字高程模型 (DEM) 是高程值栅格表示的通用术语，通常指裸露的地表。数字表面模型 (DSM) 表示地球表面顶部，包括建筑物、植被和其他地上特征。数字地形模型 (DTM) 则专门表示下伏的地面，去除了建筑物和植被。

数字地形模型 (DTM) 对于水文建模、坡度和等高线生成、土方工程计算以及任何需要精确表示真实地表的分析工作流程都至关重要。在接下来的章节中，我们将逐步介绍如何在 Global Mapper® 中创建 DTM，包括优化参数、选择网格化方法以及应用基于点云建模的最佳实践。

Global Mapper 中的高程模型，采用蓝到黄的着色器 生成的数字地形模型显示在 3D 查看器中

在 Global Mapper 中创建数字地形模型

Global Mapper 中的“高程栅格创建”工具可使用任何 3D 矢量数据生成栅格高程图层，包括数字地形模型 (DTM)。创建 DTM 只需几个步骤：加载高程数据，打开“创建高程栅格”工具，选择分箱方法，然后单击“确定”。创建完成后，即可在 Global Mapper 中对地形模型进行可视化、编辑、分析，并以多种受支持的高程格式之一导出。

在实际应用中，数字地形模型 (DTM) 通常通过提取激光雷达或其他三维数据源中的地面测量数据并将其插值生成连续曲面。当从点云创建 DTM 时，最好先使用 Global Mapper Pro 的点云分类工具对地面进行分类。该工具包含在“点云分析”功能中，可以自动识别并标记可能的地面点。生成高程栅格时，您可以按分类进行筛选，排除非地面点，从而确保生成的曲面能够准确地表示地形。

选择合适的网格划分方法

创建高程网格时，“创建高程网格”对话框提供了多种将三维矢量数据插值成连续曲面的方法。其中两种主要方法是三角不规则网络 (TIN) 插值法和分箱法。了解每种方法的工作原理将有助于您根据数据和分析目标选择最佳方案。

下图直观地比较了使用不同方法从相同数据生成的高程网格，这些网格沿路径轮廓工具中的一条公共路径显示。在本例中，分箱法生成的表面比三角剖分法生成的表面更平滑。虽然两种方法都得到了广泛应用，但分箱法总体上更受欢迎。业内一直在争论哪种方法精度更高，但答案很大程度上取决于精度的定义以及生成的表面将如何使用。最终，最佳方法是满足您特定项目需求的方法。

路径剖面图比较生成的高程网格

TIN 方法

三角网不规则网格 (TIN) 方法非常适合希望生成与源数据中的关键点或重要点紧密贴合的曲面的用户。Global Mapper 使用这种方法将三维点要素（包括三维线要素和面要素的顶点）连接成一个三角形网络。然后，该软件利用要素高程和坡度信息，对三角形面上的高程值进行插值，生成一个模拟 TIN 曲面的网格化高程图层。此外，Global Mapper 还可以自动标记模型关键点，以便创建更适合 TIN 处理的简化曲面。生成的矢量 TIN 曲面也可以保存，方便导出到您选择的 CAD 软件中。

三角剖分法流程：源等高线数据、顶点通过三角剖分网络连接的等高线、插值栅格网格三角剖分网络、输出栅格化高程图层。

分箱法

Global Mapper Pro 包含多种分箱方法，包括平均值、最小值和最大值。分箱方法尤其适用于基于点云的工作流程，因为它在生成输出网格时并不依赖于每个单独的点。相反，它会根据点在定义区域内的高程特征来选择代表性点。 

不同设置下的对话框截图。 从左到右创建高程网格对话框：仅使用 3D 线或面要素、使用点云选择三角剖分方法、使用点云选择分箱方法。

分箱法通过将数据集在空间上划分为与输出网格单元分辨率相对应的箱体来工作。然后，使用每个箱体内的单个高程值来表示最终网格层中的相应单元。所选值取决于所选的分箱方法——例如，“最小值分箱法”使用每个箱体内的最低高程值，因此特别适用于从激光雷达数据生成裸地地形模型。

改善地形表面

地形表面生成后，您可能会注意到一些区域需要进一步清理或优化，尤其是在点云数据不完整或不一致的情况下。例如，池塘、湖泊和河流等水体通常会产生不一致的点云数据，这会在高程网格中引入噪声。当地形模型包含水体覆盖区域时，将这些区域展平至统一的高程值通常很有帮助。

这可以通过创建一个与水体大小相匹配的三维面要素，并将其包含在网格创建过程中来实现。启用“使用三维面/线要素作为断裂线”选项会将该要素的高程“嵌入”到输出网格中，从而有效地消除定义区域内的高程变化。同样的方法也适用于道路、建筑物轮廓或任何需要均匀高程的区域。如果在生成网格后需要进一步细化，可以使用地形绘制工具手动编辑和平滑表面。

在三维和路径剖面图中，DSM 与 DTM 的比较 路径剖面图比较了点云和生成的地形网格，该网格使用断裂线将水域展平，并在 3D 查看器中显示了相同的网格，其中展平了水域并形成了岩石海岸。

有了最终的高程网格，您就可以在 Global Mapper 中扩展分析功能——创建等高线、绘制流域图、计算体积，并执行各种基于地形的分析。在“视频集锦”页面中探索更多工作流程和技巧。

 

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