作者: 中科图新技术团队 标签: #GIS #遥感 #高程数据 #DEM #地形分析 阅读时间: 9分钟
拿到一份高程数据，多数人会先看分辨率。真正决定这份数据能不能用的，是另外两句话：它含不含地物，高程依的是什么基准。这两句没问清，后面算出来的坡度、汇水、填挖量，都可能要重做一遍。
一、三个词不是三兄弟
DSM、DTM、DEM 常被并列着讲，好像是一组同级的分类。实际更接近「两种内容，加一个统称」。
DSM，数字表面模型。 它记的是地表最上层的表面——卫星或飞机先看到什么，就记什么。屋顶、树冠、桥面、堆场上的料堆，都会作为高程的一部分被记下来。这带来一个反直觉的结果：桥梁的桥面在 DSM 里是抬起来的一层，隧道反而看不见，DSM 上呈现的是洞顶以上的那层山体。地物越密的地方，DSM 离地面越远。
DTM，数字地形模型。 它记的是把地物拿掉之后的裸地。房屋、树、车、临时堆料都不算，只剩地面本身的起伏。所谓「拿掉」不是真的把房子移走，而是靠滤波与分类，把落在植被和建筑上的点判掉，只留地面点。判得准不准，取决于地物类型、坡度和数据本身的获取方式。
比较常见的方法是无人机航测激光点云，通过点云分类得到植被、建筑、裸地等，过滤仅保留点云里面的裸地，进而生成DTM
DEM，数字高程模型。 这是一个统称，不是一种具体内容。一个项目说「我们用 DEM」，只说明用了格网形式的高程，没说这张图含不含地物。但实际上，在中文语境里，DEM 常被用来指裸地高程（DTM）；英文资料里，DEM 既可以是表面，也可以是裸地。看到这三个字母，不能直接往下推，得看提供方在说明里怎么定义。
这一点在各类公开数据的说明页上写得很清楚。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）地球观测研究中心的 ALOS 全球数字表面模型数据集，产品名里就带着 Digital Surface Model，高程字段写的是 Height above sea level，海平面以上的高度，也就是我们平时说的海拔，而不是椭球高。这两行字，比一页参数表更值得先看。
二、一张对照表
| 对比项 | DSM 数字表面模型 | DTM 数字地形模型 | DEM 数字高程模型 |
|---|---|---|---|
| 含什么 | 地面，加上房屋、植被、桥面、堆料等地物的顶面 | 只有裸地地面，地物已被剔除 | 统称；但实际上国一般用于表达裸地（DTM） |
| 不含什么 | 被地物遮住的地面、洞身内部 | 建筑、植被、车辆、临时设施 | 不能一概而论，得看说明 |
| 常见用途 | 城市形态、楼高与间距、视线与遮挡、净空核查 | 汇水与流域、冲沟识别、坡度坡向、淹没范围 | 视口径而定：裸地口径做地形分析，表面口径做形态分析 |
| 取用时先问哪一句 | 这份数据是哪个季节观测的，落叶与常绿会不会混进来 | 剔除算法在陡坡与林下是否可靠，有没有留下假地面 | 提供方在说明里把自己归为 surface 还是 terrain |
三、三段用途分开看
看城市形态与遮挡关系，用表面。 楼有多高、楼与楼之间留了多宽、从某个位置能不能看到江面、一条航线下方有没有超高的塔吊——这类问题问的都是最高那一层，用 DSM 才对。拿裸地地形做视线分析，整片城区会被看成平地，算出来的通视结论没有意义。城市形态分析里常见的错误，是把建筑轮廓叠加在裸地地形上做三维，看起来像那么回事，实际楼高与地面高程对不上。
看地形与汇水，用裸地。 水往低处走，走的是地面，不是屋顶。流域划分、冲沟识别、积水范围推算，都要用剔除了地物的裸地地形。无锡市自然资源和规划局 11 月 2 日发布消息里提到的应用案例中，滑坡隐患识别一例写的就是「用 DEM 解译汇水、核清主冲沟」——先算清水往哪走，再看坡体的形态。这里起作用的，是 DEM 背后的裸地口径。
工程填挖与纵断面，用裸地。 路基设计要一条纵断面，土方平衡要一个挖填量，场地平整要一个设计面。这三件事的基准面都是地面。如果把树冠和房屋当成地面，土方里就凭空多出一批「要挖掉的树」和「要推平的房」，量算不准，方案也跟着偏。填挖计算对口径的敏感度高于对分辨率的敏感度：分辨率低一些，量算精度下降是渐进的；口径错了，误差是成片出现的。
四、「表面减去地物得裸地」，这句话要带前提
行业里常听到一句简化说法：表面模型减去地物，就得到裸地地形。这句话在小范围内、条件齐备时成立，但不能当成通用等式用。它至少需要三个前提同时满足。
- 同源。 两份数据来自同一次观测、同一套处理流程。不同来源的数据，成像时间、视角、几何特性都不同，相减得到的差值里混着两次观测的差异，分不清哪一部分是地物。
- 同网格。 格网大小、投影、原点一致，逐格才能对上。网格错开半格，地物边缘就会出现成排的假高差，看起来像一圈围墙。
- 同范围。 裁切边界一致，边界外按无数据处理，不能按零。按零处理会在边界上留下一道假陡坎。
三个前提都满足，减法才有意义。即便满足，得到的差值也只能当参考：植被区的差值随季节变化，建筑边缘有一圈过渡带，水面会因为成像方式不同出现负值。差值图能提示「这里有东西」，不能直接当「这里的地物高多少」来用。
五、取用时先问哪一句
三类数据问的不是同一句话。
问表面模型，先问时相：观测在哪个季节，植被是落叶还是常绿，同一片林子在两个季节能差出明显的高度。做净空核查和视线分析，时相错了，结论跟着错。
问裸地地形，先问剔除质量：陡坡、林下、桥下这些地方地面点少、容易混，算法容易把树顶当地面、把地面当噪声。拿到数据先看一眼沟谷与山脊是否连续，比翻参数表有效。
问 DEM，先问口径：提供方在说明里把自己写成 surface 还是 terrain，高程字段是海平面以上高度还是椭球高，单位是米还是英尺。这三件事说明页上一般都有，只是很少有人翻到那一页。
六、三个常见误用
一是拿表面模型算汇水。 水流经过楼房和树林时不会绕行，算法却会把它们当成挡水的坎，于是在建成区里算出成片的假洼地和假流向。做内涝分析时，这类错误最常出现，而且图面看起来很「合理」。
二是拿表面模型算填挖。 前面说过，树高和房高会进土方。更麻烦的是，这类错误在数字上看起来很正常——量级不离谱，所以不容易被发现，往往要等到现场对量才暴露。
三是只比分辨率，不比口径。 两份分辨率相同的数据，一份含地物、一份不含，在同一段坡地上算出来的坡度图可以完全不同。分辨率回答的是「多细」，口径回答的是「记的是什么」，后者才决定这份数据能不能回答你的问题。
🔧 工具推荐：文中的几类高程数据，如果要放在同一个三维场景里分层对照——表面与裸地叠着看、顺手做一次坡度或体积的测量分析——图新说提供了对应操作，详见产品文档。
七、先问两句，再问分辨率
回到开头那两句话。拿到一份高程数据，先问它含不含地物，再问它的高程依什么基准，这两句问完，才轮到分辨率。
基准这件事值得单独说一句。海平面以上的高度和椭球高，是两套不同的起算面；同一个点，用两套基准表达，数值不一样。它们的差别随位置变化，混着用不会报错，只会让整片区域整体偏高或偏低。这类偏差最难发现，因为图看起来完全正常，量出来的距离也是对的，只有高程系统性地错了一层。
分辨率和年份当然重要，但它们回答的是「细不细、新不新」；含不含地物、依什么基准，回答的是「是不是同一个东西」。后一句没问清，前一句问得再细，也只是在一个不确定的底子上做精算。
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参考来源： - ALOS World 3D 全球数字表面模型数据集说明页（JAXA／EORC） - 江苏省实景三维应用典型案例（无锡市自然资源和规划局，2026-11-02）