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《数字高程模型》课程教学大纲

一、课程基本信息

课程编码：622039

课程名称：数字高程模型

课程类别：专业教育课程

课程性质：选修课

学时（理论+实践）：32（16+16）

学分：2

开课学期：6

开课专业：地理信息科学

选用教材：电子讲义与课件

主要参考书：

1.汤国安,李发源,刘学军.数字高程模型教程[M]（第三版）,科学出版社，

2016．

2.李志林.数字高程模型[M]（第三版）.科学出版社,2018.

BasicCourseInformation

Coursecode:622039

Coursename:DigitalElevationModel

Curriculumcategory:Specialtyeducationcourse

Curriculumnature:Compulsorycourse

Classhours（theory+practice）:48(24+24)

Credit:2

Semester:6

Major：GeographicInformationScience

Teachingmaterials:Electroniclectureandcourseware

Referencebooks:

1.TangGuoan,LiFayuan,LiuXuejun,DigitalElevationModel(3rdedition),

SciencePress,2016.

二、课程简介

《数字高程模型》（DEM）是吉林大学地球探测科学与技术学院面向地理信息

科学本科专业开设的专业基础课程。针对地理信息科学专业人才培养的需要，数

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字高程模型课程被定位为技术应用性课程。

本课程系统介绍了DEM的基本概念、DEM的数据组织与管理、DEM的建立与

处理、DEM的可视化表达及精度分析等基本理论与关键技术，详解DEM建模、地

形因子提取和地形分析的原理和方法。采用理论讲解、探讨和生产实践相结合的

教学方法，培养学生利用数字高程模型方法分析问题和解决问题能力。

课程教学目标是使学生理解数字高程模型的基本概念，让学生掌握高程模型

数据采集方法、建模方法和地形分析方法，能利用一个或多个主流RS与GIS软

件实现DEM建模与分析；理解DEM应用的一般原理和工作方式，具备利用数字高

程模型技术和思维方式解决简单专业问题的能力。

"DigitalElevationModel"(DEM)istheprofessionalcourseofCollegeof

GeoexplorationScienceandTechnology,JilinUniversityforgeographicinformation

science。Accordingtotalentcultivationneedsofgeographicinformationscienceand

surveyingengineering,thiscourseislocatedasappliedcourse.

ThiscourseintroducesbasictheoryandkeytechnologyofDEM,suchasconcepts

andtechnology,dataorganizationandmanagement,establishmentandtreatment,

visualexpressionandaccuracyanalysis.Usingtheteachingmethodscombining

theoreticalexplanations,discussionandpractice,studentswillbetrainedforhaving

theabilitytoanalyzeandsolveproblemsbythemethodofDEM.

Teachingobjectiveofthecourseistoenablestudentstounderstandthebasictheory

andmethodsofDEMandmastertheapplicationmethodofDEMsuchasdata

collectionmethod,modelingmethodanddigitalterrainanalysis.Helpstudentsto

understandthegeneralprincipleandworkingmodeofDEMandmasterthewayto

solvesimpleprofessionalproblemsbyDEMknowledgeandit’sthinkingmode.

三、教学目的、教学要求、教学重点、考核方式

（一）教学目的

《数字高程模型》课程属于摄影测量与遥感学范畴，为地理信息科学专业的

学科基础课程，同时适用于测绘工程及其它相近专业。

本课程的目的是在《地理信息系统原理》课程的基础上，深入学习数字高程

模型基本理论与方法，达到拓展学生在遥感复合分析、空间分析领域的知识面和

技术能力。

授课主要对象是本科生，亦可作为研究生的选修课，主要任务是：使学生掌

握数字高程模型的基本概念、体系结构；掌握DEM各种数据格式及其特点；了解

DEM数据的采集方法；掌握利用DEM进行地学领域相关问题分析的一些原理和方

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法；掌握DEM应用一般性原理与思维方式。

（二）教学要求

通过本课程的学习，使学生达到如下要求：

1全面掌握数字高程模型的基本原理和基本理论，重点把握如下关键知识点。

数据模型、DEM数据采集方法、DEM表面建模、

DEM内插、DEM数据组织、数字地形分析

2学习利用一个或多个主流RS与GIS软件实现DEM建立与分析。

3以掌握坡度坡向的计算方法为核心，了解坡度坡向、面积、投影面积等地

形因子的计算。通过对水流方向矩阵、水流累积矩阵的计算，了解基于DEM水文

分析的基本原理，掌握“D8”算法的基本原理。

4注重培养学生动手能力，采用理论讲述与实践相结合的方法进行教学，培

养和提高学生分析和解决问题的能力。

（三）预备知识或先修课程要求

地理信息科学概论、地理信息系统原理A、遥感原理与应用、地图学

（四）教学方式

讲授与实验

（五）考核方式

《数字高程模型》是一门实践性和应用性非常强的课程，学期总成绩包括平

时成绩和期末考核两部分。课程总成绩为百分制，平时成绩占40%；期末成绩占

60%。

课程总成绩=平时成绩×30% + 期末考核×70%

1.平时成绩

平时成绩=课堂表现成绩×30% + 实验成绩×70%

2.期末考核成绩

期末考核成绩=工程实践考核成绩×70%+ 多媒体汇报成绩×30%。

3.成绩评定方法

（1）课堂表现成绩：以课堂表现，出勤情况为评分依据；

（2）实验考核：从实验态度、实验操作过程、实验结果三方面进行考核，

给出实验报告评语与评分；

（3）工程实践考核成绩：从分析合理性、思路正确性、原创性等方面进行

考核，提交设计方案报告与作品；

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（4）多媒体汇报成绩：从知识应用、材料组织、内容逻辑、汇报效果等方

面进行考核。

四、各章节教学内容及学时分配

第一章 概论（2 学时）

第一节 地表形态表达技术的发展

第二节 DEM 基本概念

第三节 DEM 的分类

第四节 数字高程模型的信息特征：从DEM 到DTM

第五节 数字高程模型的系统结构与功能

第六节 数字高程模型与地理信息系统的关系

第七节 数字高程模型应用范畴与前景

教学重点: 数字高程模型基本概念、DTM、DEM 与GIS

教学要求：要求学生了解数字高程模型的发展，掌握数字高程模型的基本概念，

了解数字高程模型系统结构与功能。了解数字高程模型的基本应用以及其对地理

信息系统的贡献等知识。

第二章 DEM 数据组织与管理（2 学时）

第一节 DEM 数据模型

第二节 DEM 数据结构

第三节 数字高程模型的数据库管理

教学重点: DEM 数据模型、数据结构

教学要求：要求学生理解DEM 数据模型、DEM 数据结构和DEM 数据库数据库管理

的基本原理。

第三章 DEM 数据获取方法与预处理技术（4 学时，实验2 学时）

第一节 DEM 的数据源

第二节 地面采集方法

第三节 地形图采集方法

第四节 摄影测量数据采集方法

第五节 合成孔径雷达测量数据采集方法

第六节 机载激光扫描数据采集方法

教学重点: DEM 的数据源、DEM 数据采样原理、DEM 数据采集方法

教学要求：要求学生了解DEM 数据源、理解DEM 数据采样原理，理解并实践DEM

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数据采集方法。

第四章 数字高程模型的建立与插值方法（6 学时，实验4 学时）

第一节 从散点到表面统计模型

第二节 规则格网DEM 的建立

第三节 不规则三角网TIN 的建立

第四节 DEM 插值方法

第五节 不规则三角网TIN 与正方形格网Grid 的比较

第六节 DEM 精度分析

教学重点: 规则格网DEM 的建立、不规则三角网TIN 的建立、DEM 插值方法

教学要求：要求学生掌握规则格网DEM、不规则三角网TIN 的建立方法；掌握DEM

插值方法；了解DEM 结构的相互转换方法。要求理解规则格网和不规则三角网的

概念和特点；掌握数字高程模型两种建模过程以及各自的优点和不足。

第五章 数字高程模型的可视化（4 学时，实验2 学时）

第一节 DEM 可视化简介

第二节 地形可视化方法

第三节 三维地形可视化

第四节 地形三维景观模拟

教学重点: DEM 可视化

教学要求：要求学生掌握DEM 可视化方法，重点掌握三维地形可视化方法，了解

虚拟景观（虚拟地理环境）相关知识。

第六章 数字地形分析（8 学时，实验4 学时）

第一节 基本地形因子计算

第二节 特征提取

第三节 水文分析

第四节 可视性地形分析

教学重点: 基本地形因子、“D8”算法、DEM 水文分析、可视性地形分析

教学提示：要求学生以掌握坡度坡向的计算方法为核心，了解坡度坡向、面积、

投影面积等地形因子的计算。通过对水流方向矩阵、水流累积矩阵的计算，了解

基于DEM 水文分析的基本原理，掌握“D8”算法的基本原理。理解DEM 可视性地

形分析原理。

第七章 数字高程模型应用实例解析（6 学时，实验4 学时）