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1、摘 要随着现代社会数字化进程的加快，基于数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)的分布式水文模型(Distributed Hydrology Model)在水利行业的主导地位也日益明显，它避开了传统水文学依靠多年的水文观测资料的计算方法，而依据流域的相关参数和地理信息进行水文计算，给水利行业注入了新的活力。因为分布式水文模型与现代计算机紧密相联，所以它必然更具有生命力。本文在分布式水文模型的基础上，对河南省燕山水库流域洪水入库计算模拟方面作了一些研究：从燕山水库流域的下垫信息开始着手，依据流域的土地使用类型图、土壤分布图确定每个栅格单元的土壤特性和土地利用方式，
2、进行下垫信息的参数化，得到单元模型所需的参数值；为了提取地形信息，本文通过对流域地形图海量数据加载高程值，利用GIS软件(ArcView)自动生成流域内的数字高程模型，提取了流域水文模型所需要的库容曲线；通过栅格自动划分，提取栅格单元的高程、坡度、栅格流向、流域边界、虚拟河网、流量积累、等时流线面积分布等分布式水文模型的流域特征。创建分布式水文模型的关建是建立一个合适的基于栅格单元的水文模型，本文将栅格单元在垂直方向上分为二层，即地表层和地下层，涉及到降雨、温度、植被截留、蒸散发、下渗等水文计算模型；并综合各类相关数据，建立了地信数据库和水文数据库，通过VB编程进行等时流线模拟计算。等时流线的
3、模拟计算是通过计算机提取相应栅格数量进行的，而且一个步长的栅格数量不是不变的，而是由一个步长栅格降雨的流速决定的，而单元雨水的流速又是由步长内降雨量的多少决定的。最后，本文对1998年流域的两次洪水入库量进行验证，鉴于水库还没有建成，为了便于比较本文还进行了洪水过程线模拟并取得较好的效果。关键词：数字高程模型；分布式水文模型；地理信息；流域；栅格单元；等时流线；流量积累 AbstractWith developing more quickly in digitalization in modern society, The Distributed Hydrology Model founded
4、 on Digital Elevation Models are becoming more and more important in water conservancy, It avoids the way of the Accustomed Hydrology Model on many years of hydrological statistical data, but on geographic information and other interrelated experimental data in one drainage area, it breathe a new po
5、wer into water conservancy. Because the Distributed Hydrology Model relates to the modern computer, it will have strong vital force.Making use of this model I have a taste in Yan Shan Reservoir watershed in He Nan Province: I start on the information of the surface in this area, give every grid cell
6、 the proper parameters by distilling them from the map of how the people use soil and the map of soil type in this area; In order to get the topographical information, I add numerical value to a abundant of contour lines and points in topographical map, use the software ArcView of GIS to create Digi
7、tal Elevation Models (DEM) automatically, get every volume of the reservoir from the water level 99m to 117m. By using a special module of the software, I distill triumphantly the grid cells elevation value, slope value, flow direction, flow accumulation, watershed, stream network, isochrones and so
8、 on. The proper hydrology model on the gird cell plays an vital role in the Distributed Hydrology Model, In this paper, It is divided two parts in vertical section, they are up-ground and under-ground relating to rainfall, air temperature, evaporation and ooze hydrological model, At the same time, I
9、 integrate all indispensable data and found two databases which are geographical information database and hydrological information database, write program using computer languageVB to simulate process of isochrones of the watershed. How much the water flow from the exit of watershed every interval t
10、ime is decided by how many the grid correspondingly, but the number of the grid of every interval time is not fixed，but always changed, it is decided by velocity of flow on grid, but the velocity of flow is decided by how much the rain falls in the area every interval time. At last, this model is va
11、lidated by two floodwater in 1998 in the area, because the reservoir is not completed, in order to test how much water flew to reservoir in the two floodwaters, isochrones process of the watershed is simulated, the results fit well.Key Words: DEM; Distributed Hydrology Model; Geographic Information;
12、 Watershed; Grid Cell; Isochrones; Flow Accumulation目录内容题要第一章 绪论.11.1 研究背景.11.2对分布式水文模型国内外研究现状及发展.11.2.1国外研究现状.11.2.2国内研究现状.21.3 课题的研究意义与整体思路.31.4 论文内容.3第二章 燕山水库流域概况.52.1地理位置.52.2燕山水库概况.52.3 流域水文气象.62.4地形和土壤.62.4.1土壤参数实验测定.72.4.2土壤参数计算方法.72.4.3下渗系数.82.5曼宁系数.8第三章 燕山水库流域数字高程模型的构建.103.1 数字高程模型概念及表示方法.1
13、03.1.1 数字高程模型的概念及应用.103.1.2 DEM的表示方法.103.1.3 DEM的三种主要模型.113.2 数字高程模型的构建方法.143.2.1 数字高模型的数据源.153.2.2 航摄法生成DEM的方法.153.2.3生成TIN的方法.163.3 燕山水库的数字高程模型(DEM) .18第四章 流域地形参数提取.194.1流域离散方法.194.2地形坡度分析与计算.204.3 DEM的预处理.224.3.1 洼地标定及抬升算法.224.3.2 平地起伏算法.234.4 流向判定.244.4.1 D8法.244.4.2 多流向法.264.5 河网的提取.274.6 流域及子流
14、域的划分.294.7 流水累积量.314.8 库容曲线.32第五章 栅格单元水文模型.345.1 单元水文模型.345.2 栅格地表水地下水输出、输入原理.345.2.1步长内栅格地表水量平衡方程.355.2.2步长内栅格地下水量平衡方程.355.3 降雨分布模型.355.4气温分布模型.375.5 植被截流.385.6 蒸散发.395.7时间步长内到达地面雨量.405.8 下渗和产流.405.8.1下渗模型.405.8.2产流计算.415.9 坡面径流模型.445.10 回归流.455.11 等时流线模型.455.11.1 等时流量计算方法.455.11.2 等时流量计算步骤.45第六章 燕
15、山水库流域模型计算模拟.486.1燕山水库流域产流模型.486.2 数据库的建立.486.2.1地理属性数据库.486.2.2水文属性数据库.496.2.3 数据库建立过程.496.3 库容增量计算模拟过程.49第七章 模型的验证.517.1 流域资料获取情况.517.1.1 流域地理资料获取情况.517.1.2 流域水文资料选取.517.2 二次洪水的验证.517.3 二次洪水过程线拟合结果评价.55第八章 结论和展望.56致谢.58参考文献.59引 言分布式水文模型在水利行业得到越来越多的应用，关键原因是分布式水文模型是建立在数字信息基础上的水文模型，与现在社会信息数字化的时代脚步一致，而
16、且随着人们计算机水平的提高、网络的普及以及遥感(RS)运用，人们对分布式水文模型所要求的各类数据都可以在极短的时间内取得，而且精度越来越高，这就说水文运算周期将可以得到前所没有的提高，而传统水文学的运算都是建立在多年统计数据的基础上，其周期长、运算慢；另外，分布式水文模型更注重水文机理和量化的研究，尽管目前的成果不太如意，但是总会有所发展。总之，分布式水文模型有着很大的优势。本文的研究是在当前进行水库信息化建设的时代背景下进行的，为了对水利信息进行深层次的开发和表达，本文结合地理信息系统构建流域的数字高程模型，模拟水库流域的可视化，并且在数字高程模型的基础上，将流域进行栅格化，提取栅格高程、栅
17、格坡度、栅格流向、虚拟河网、流量积累，再结合下垫水文参数，进行了流域的地表径流模拟及洪水入库计算。分布式水文模型是在20世纪70年代提出的，经历了一个循序渐进的发展历程：先是在一个小场地实地测量每个块的高程、坡度，后来随着计算机的应用和计算机图形处理的发展，特别是在出现GIS后，DEM成为提取地形参数的有效平台，在这个方面许多学者做出大量研究，目前，在栅格高程、栅格坡流、栅格流向方面取得一致，在虚拟河网的提取方面目前有多种方法，哪种方法更行之有效，还没有定论，但是，分布式水文模型建立方法还是被学者们认可。本文在对数字高程模型的表示方法和构建方法阐述后，在流域地形图的基础上进行数字化和矢量化，并
18、添加地形特征线生成高精度TIN，得到流域DEM，并进行栅格地形数据的提取，然后通过建立栅格单元的水文模型对河南平顶山燕山水库流域进行洪水过程线模拟和入库量计算，取得了令人满意的结果。第一章 绪论1.1 研究背景20世纪以来，随着计算机行业的发展，水文领域的研究越来越趋于数字化，流域水文循环的模拟也从集总式模型扩展到分布式或者半分布式模型。分布式水文模型不仅需要单元水文物理机制的支撑，而且需要获得大量的流域空间分布数据信息支持，因此，水文模拟技术趋向于将水文模型（包括数学物理模型、概念性模型和系统理论模型）与数字高程模型（DEM）相结合，同地理信息系统（GIS）与遥感（RS）集成。DEM作为构成
19、分布式水文模型的基础数据，通过它可以提取许多流域水文特征参数信息，如坡度、坡向、汇流网络、流域界线等。因此，基于DEM的分布式水文模型逐步成为现代水文模拟技术研究的热点，是水文模型的最新发展方向1。1.2 分布式水文模型国内外研究现状及发展分布式水文模型的建模思想起始于20世纪70年代，80年代中期开始，随着电子计算机科学技术的发展及系统论的成熟，世界各国对水文模型开展了大规模的研究，同时提出了很多实用的水文模型，流域水文模型可分为确定性模型和随机(统计)模型，在实际应用中，流域水文模型一般是指确定性水文模型。从反映水流运动规律的科学性和复杂程度的角度出发，水文模型可以分为系统模型(即黑箱子模
20、型，black-box model)。概念性模型(conceptual model)和物理模型(physically-based model)；从反映水流运动空间变化能力的角度出发，水文模型又可以分为集总式模型(lumped model)和分布式模型(distributed model)，还有一种水文模型介于集总式模型和分布式模型之间，称为“半分布式”水文模型2。1.2.1 国外研究现状Freeze和Harlan(1969，英国) 3最早提出了具有物理基础的分布式流域模型的概念和用途，其基本思想是尝试寻找一个通用的模型结构，描述林冠截留、土壤入渗、坡面汇流等水文过程；1974年，英国Leeds
21、大学的地理系Kirkby教授提出TOPMODEL分布式水文模型的思想，他的学生Beven成功编写了TOPMODEL4水文模型程序。但是，最早为人所知的分布式水文模型是1986年丹麦水力学研究所、英国水文研究所和法国的SOGERAH合作开发的系统水文欧洲(SHE), SHE模型5以水动力学为基础,涉及到植物截留、蒸散发、坡面水流、河道水流、土壤水运动、地下水流和融雪径流等物理过程；这些过程都是能量守恒定律的微分方程来描述；求解这些微分方程及考虑降雨和下垫面因子空间分布是以水平方向上的栅格为基础；而且，在垂直方向上，模型将土层划分为若干子土层。DBSIN模型6是意大利水文学者建立的分布式水文模型，
22、它是以水文学理论为基础,以数字高程模型为平台,模型将流域划分成栅格的形式,每个栅格作为一个计算单元,其降雨输入由雨量站网或雷达测雨提供，模型由产流模块和汇流模块构成，采用运动型下渗模型计算每个网格的产流量，根据每个栅格中水滴流达出口断面的汇流时间进行汇流计算,该模型成功应用于意大利半岛西北部Arno河的支流Sieve河流域。 此外还有多个分布式水文模型：WIGMOSTAETAL7建立了一个分布式的水文-植被模型,研究复杂地形条件下的流域水文过程；美国农业研究中心的SWAM(Small Watershed Model)模型，日本的TANK模型等等8。近10年来，随着测量技术、计算机技术以及相关的
23、数学方法的发展，尤其是DEM的出现以及利用DEM提取流域特征(水系、子流域、坡度、汇流路径等)的方法的发展,为分布式水文模型的构建扫清了障碍。通过分布式水文模型，研究者们不仅可以更深入地了解水文循环在不同时间和空间尺度上的演变过程和演变规律，而且还可以构建用于研究大气与土壤相互作用、土坡侵蚀、泥沙运动、环境变化、水质模拟等的综合平台。从DEM提取水文模拟所需要的流域特征的方法的研究至今经历了近三十年，如今，提取流域信息的方法已基本到达统一，并逐渐开始广泛地应用于国内外的大中尺度的水文模拟之中。1.2.2 国内研究现状国内的分布式水文模型的研究起步较早，20世纪60年代,赵人俊等9提出旨在考虑包
24、气带持水能力的空间分布对蓄满产流影响的新安江模型就是一个经典的半分布式水文模型。由于国内计算机相关技术发展较慢，对分布式水文模型的研究也一度中断。近年来，对分布式水文模型的研究取得了较多成果：王中根(2002)建立了GB(Geomorphology-based Hydrological Model)模型，就是在DEM的基础上进行河网和子流域的提取，然后基于等时流线的概念，将子流域分成若干汇流网；夏军(2002)提出了时变增益非线性系统模型；沈晓东(1995)提出了动态分布式流域降雨径流模型等10。1.3 课题的研究意义与整体思路随着现代社会数字化进程加快，基于数字高程(Digital Elev
25、ation Models DEM) 11的分布式水文模型的在水利行业中的应用也日益广泛。传统水文学要依靠多年水文资料的积累才能进行水文运算，而分布式水文模型依据流域的相关实验参数和地理信息就能进行水文模拟，这给水利行业注入新的活力。分布式水文模型不光应用在水文方面，还可应用在泥砂治理等方面，长江学者王光谦12就应用分布式水文模型成功的进行了黄河泥砂模拟。由于水利信息及地形、地质条件的复杂性，数据量大，因此，建立分布式水文模型关键是对地形数据和下垫信息的获取、处理以及对基于栅格单元的水文模型的构建。本文运用燕山水库流域地图信息成功获得流域数字高程模型DEM、提取地形数据，在栅格单元的基础上建立一
26、个适应于本流域的单元水文模型，并对燕山水库流域1998年两次洪水过程线进行了模拟，并计算出洪水入库数量，达到暴雨入库量预报的目的，从而对水库管理有着重要的意义。本文第一章是对国内外和本人对所研究课题的探讨；第二章是对流域的下垫信息、水文参数提取；第三章是在流域地形图基础上生成流域的DEM(数字高程模型)；第四章是由流域DEM提取分辨率为500m500m栅格的高程、坡度、河网，流量积累等地形参数；第五章是建立栅格单元水文模型，第六章对地表径流模拟计算；最后一章是对模型的验证。本文的研究整体思路可用图(1-1)表示： 图1-1 论文的整体思路1.4 论文内容本文目的是构建一个结构简单合理、物理意义
27、明确、实用的、基于DEM栅格的分布式水文物理模型，并结合实际情况将参数模型改进和优化，将此模型应用于平顶山燕山水库流域的洪水入库预报模拟，最后用1998年燕山水库流域内两次洪水进行验证。本文采用了河南省水利厅设计院提供1：5000的燕山水库流域电子地形图以及河南省水文局提供的相关水文地质资料、1：10000河南省地形图数据和因特网上提供的河南省土地利用图，全国土壤分布图以及相关参数建立时空关系，来反映地形、植被和土壤的空间变化对水文过程的影响。本文研究的内容主要包括以下几点:1.根据土壤分类图、流域土地利用图将每个栅格单元的土壤、植被类型进行参数化，提取单元模拟所需的参数值；2.通过对流域地形
28、图加载高程数据，利用GIS软件(ArcView)生成流域内的数字高程模型(DEM)；3.基于数字高程模型(DEM)流域地形参数提取，该部分主要研究从DEM中提取水文模型需要的流域排水网络和数字水系，通过DEM自动划分提取单元的高程、坡度、单元汇流网、流域边界、并提取等时流线分布栅格等流域特征；4.建立基于DEM栅格的水文模型，包括栅格单元上的蒸散发计算、下渗计算、产流计算、栅格为基础的汇流计算，从而建立一个完整的、物理概念明确的、能应用于实际的水文模型；5.本文以1998年两次暴雨为例对洪水等时流线模拟和洪水入库量进行验证。第二章 燕山水库流域概况2.1 地理位置燕山水库位于中国河南省平顶山叶
29、县境内的澧河支流干江河上，是淮河流域规划的重点大型防洪水库，对控制淮河上游沙、颍河流域的洪水，保护豫皖两省大面积农田和京广铁路、京珠高速公路、107国道以及对漯河市、周口市的防洪安全具有重要意义。燕山水库流域控制面积1169km2，其流域大部分在河南南阳方城县境内。 图2-1 燕山水库地理位置2.2 燕山水库概况燕山水库建成后，可使澧河的防洪标准由5年一遇提高到20年一遇，结合其它防洪工程运行，使沙河干流防洪标准由1020年一遇提高到50年一遇。燕山水库主坝全长4070米，坝顶宽度8米，大坝最高34.3m，坝顶高程117.7m上设1.2米防浪墙，校核洪水位116.78米，设计洪水位113.71
30、米，正常蓄水位108.14米，汛限水位106.6米。燕山水库大坝属土石混合坝型，等别和规模属二等大()型，地震设防烈度为6度。库设计标准500年一遇,相应洪峰流量11800m3/s，应下泄流量3820m3/s；水库校核标准5000年一遇，相应洪峰流量20400m3/s，校核洪水位116.78m，相应下泄流量6120m3/s，总库容9.68亿m3；水库死水位99.0m，死库容为0.6亿m3。2.3 流域水文气象燕山水库流域属于暖温带季风气候，气候变化完全受季风支配：在夏季季风活跃，南方暖湿汽流不断袭来，造成夏季潮湿多雨，气温日差大；极端最高气温可达400C；九月以后，季风逐渐南移，北方冷空气不断
31、南下，冷高压气团控制，形成冬季寒冷，降雨量少。流域内多年平均气温14.60C，平均相对湿度71%，太阳辐射为（5060）108焦耳平方米，年降水量多在7001400mm之间，多年平均降雨量885mm，降雨量的年际变化较大，大年内分配也极不均匀，暴雨主要发生在58月份，降雨量约占年降雨量的60%以上。跟据建国后的记载，从1954到2000年47年中，流量在1000m3洪水共243次，其中造成特大旱灾有1次，但小灾害频繁。燕山水库流域是河南省多暴雨的地区之一，流域内暴雨具有集中、量大、面广、历时短的特点，暴雨日降水量一般80mm以上，大的可达200400mm,暴雨一般出现在510月之间，其中78月
32、占总数的6080%，较大暴雨多出现在6月中旬至7月上旬。燕山水库流域洪水一般是由暴雨形成的，并具有涨落陡、洪峰高等特点。流域内设有小刘庄、独树、金汤寨、马道、吴沟、范沟、小史店、冶平、官寨等14个雨量站和水文站，对流域内的水文水情做出很大贡献。2.4 地形和土壤燕山水库流域海拔除几个山顶外基本在80m250m之间，落差较小、地势相对平坦、坡度变化不大，流域的北、西南、东南均有丘陵，因此，燕山水库流域处于一个狭长断陷盆地之中，也形成一个天然的闭合流域。流域内由于河流切割，形成河岗相间的地貌特征，按其形态可归为低山丘陵、剥蚀残丘或倾斜平原。流域内土壤土层较厚，约2米左右，根据河南省土壤分布图、南阳
33、土壤分布图以及中国土壤数据库, 流域内表层土壤为典型的淋溶褐土系列，主要以黄褐土为主,其次为粗骨土，黄棕壤、石质土、灰潮土，土壤分布平面图见图(2-2)。 图2-2 流域土壤分布图 图2-3 流域土地利用图2.4.1 土壤参数实验测定 将现场（采样位置见图2-2）所采的原土样运回实验室，测定过程如下：1.先对环刀及原状土样称重，并记录初重；2.将样品放在水中浸泡，48小时后称重，直到土样重量稳定，记录为“饱和重量”；3.将样品放置于干沙上面，上方密封，使其中超过田间持水量的部分水量，在重力的作用下流出，12小时后称重，至恒重，为“落干重”；4.将土样落干后放入渗透器中，采用环刀法测定饱和渗透系
34、数，保持恒定的水头，观察单位时间内透过土样的水量，直到稳定，记录时间(s)和渗透量(ml)；5.将土样取出称重，记录为“渗透后重量”；6.将土样烘干，测量其干土重；7.测量环刀的高度及直径，取平均数作为环刀的高度和直径。2.4.2 土壤参数计算方法饱和重=（渗透后重量+饱和重量）/2饱和含水量=（饱和重量-环刀重-干土重）/（水密度*环刀体积）田间持水量=（落干重-环刀重-干土重）/（水密度*环刀体积）初始含水量=（初始土重-环刀重-干土重）/（水密度*环刀体积）干容重=（盒重+干土重-盒重）/环刀体积稳渗率=（600*水量*土样长度）/（水头*时间*土样截面积） （cm/min） 跟据以上方
35、法算出各个土样的参数，再用数理统计进行误差处理,除掉由于采样或实验引起误差的样品()： 经处理后土壤的物理参数，其中凋萎系数是根据中国土壤数据库取相应类土的凋萎系数的参考值，如表(2-1)：表(2-1) 土壤物理系数 土壤饱和含水量(%)田间持水量(%)凋萎系数(%)干容重(g/cm3)稳渗率(m/s)黄褐土54.8643.710.90.987.67E-06粗骨土47.3038.210.71.079.66E-06黄棕壤51.6338.910.80.988.93E-06石质土44.7435.89.41.261.13E-05灰潮土49.6539.510.61.116.78E-062.4.3 下渗系
36、数下渗系数13是水文学的一个重要的参数，就是在单位时间内，单位面积上渗入土中的水量(mm/h或mm/min)。影响下渗系数的因素很多，它不仅土壤性质有关，还跟植被覆盖特征、流域地形、降雨以及人类活动相关，跟据中国林业科学院网站对淮河流域的各种植被覆盖下的初始下渗率的统计，对不同植被覆盖下的初渗率取值见表(2-2)。表(2-2) 初渗率覆盖类型初渗率(mm)农田2.5森林、灌木林12.6荒草地3.17作物耕地3.2城镇用地 0（本文取值）2.5 曼宁系数曼宁系数14也就是地表的粗糙程度系数，也叫糙率系数。曼宁系数是坡面汇流和地表径流计算中的一个重要参数，自然坡面或河道的径流过程很难通过一个简单的
37、理论进行描述，而圣维南方程组及其运动波模式被广泛的用于坡面径流及汇流过程的模拟，通过确定合适的边界条件选择曼宁系数，能够较为准确的模拟坡面径流过程及计算汇流时间。影响曼宁系数的因素很多，其中包括河网形状、地形、植被覆盖、地表侵蚀特征等，Engman(1986)给出了适于分布式水文模型的坡面径流和河网汇流演算的有效曼宁系数15，对于本流域的土地利用实际情况，选取的曼宁系数初值如下：表(2-3) 曼宁系数取值 覆盖类型曼宁系数初始取值曼宁系数合理范围农田0.210.14-0.53森林、灌木林0.130.01-0.32荒草地0.240.10-0.3作物耕地0.150.01-0.32城镇用地0.030
38、.012-0.033第三章 燕山水库流域数字高程模型的构建3.1 数字高程模型概念及表示方法3.1.1 数字高程模型的概念及应用数字高程模型DEM(Digital Elevation Model)是由美国麻省理工学院ChairesL.Miller教授于1956年提出来的,其目的是用摄影测量或其他技术手段获得地形数据给地理空间定位，它是利用坐标场中大量的已知（X，Y，Z）坐标点及属性值对连续地面的数字表示，是一个描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列，DEM的实质就是对地球表面地形地貌的一种离散的数学表达16。在满足一定精度的条件下,可用离散数字的形式在计算机中进行描述,并用数字计算的方
39、式进行各种分析，DEM作为地理信息系统的基础数据,已在测绘、地质、土木工程、水利、建筑等许多领域得到广泛应用。由于用数字形式表达地形表面,DEM具有如下显著特点：1.容易以多种形式显示地形信息，产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图；2.精度不会损失；3.容易实现自动化和实时化。总之,DEM具有便于存储、更新、传播、自动化和多比例尺的特性,使其特别适合于各种三维建模和定量分析。3.1.2 DEM的表示方法1.数学方法数学方法表达数字高程模型，可以分为整体拟合方法和局部拟合方法，前者即根据区域所有的高程点数据，用傅立叶级数和高次多项式拟合统一的地面高程曲面，后者是指将地表复杂表面分成正方形规
40、则区域或面积大致相等的不规则区域进行分块搜索，根据有限个点进行拟合形成高程曲面。2.图形方法图形方法也是表示地形最常见的形式。如可用等高线表示DEM，也可用其它的地形特征线来是表达地面高程的重要信息，如山脊线、谷底线、海岸线及坡度变换线等；当然也可结合点、线、面来表示DEM。图(3-1)DEM的表示方法17。图3-1 DEM表示方法3.1.3 DEM的三种主要模型数字高程模型构建有以下几种方法：1.规则栅格模型GRID；2.等高线模型；3.三角网模型； 4.航摄法模型：通过遥感立体像对，根据视差模型自动选配左右影像，用摄影测量的方法建立空间高程立体模型，量取密集高程数据，建立数字高程模型；5.曲面拟模型：根据有限个离散点的高程、采用多项式或样条函数求得拟合公式（即曲面函数方程），从而可以逐一计算各点的高程，可得到拟合的栅格DEM。1.规则栅格模型GRID规则网格GRID一般指正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格，是将区域空间分为规则的栅格单元，每个栅格单元对应一个数值，用数学方法表示为一个矩阵，在计算机中则是以一个二维数组来存贮的，栅格模型中每个栅格单元或数组的一个元素都对应一个高程值。如图3-2所示。图3-2 栅格DEM对每个栅格中数值的解释有两种观点：第一种把它看作栅格栅格，每一个数据表示每一个栅格中所有点的高程值，因此，这种数字高程模型是一个不连续的
