DEM除了包括地面gtdzh信息外，还可以派生地貌特性，包括坡度、坡向等，还可以计算地形特征参数，包括山峰、山脊、平原、位面、河道和沟谷等。在测绘中用于制作正射影像图以及地图的修测。在遥感应用中可作为分类的辅助数据。它还是地理信息系统的基础数据，作为三维GIS的基础地形数据。在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。
本文主要包括：
几个概念 表示模型 DEM获取途径 立体像对DEM提取数字gtdzh模型(Digital Elevation Model)，简称DEM，它是用一组有序数值阵列形式表示地面gtdzh的一种实体地面模型。
1. 几个概念
l 数字地形模型（DTM, Digital Terrain Model）
DTM利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。地形表面形态的属性信息一般包括gtdzh、坡度、坡向等。最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956）。此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。
l 数字gtdzh模型（DEM, Digital Elevation Model）
DEM是gtdzhZ关于平面坐标X，Y两个自变量的连续函数，DEM只是它的一个有限的离散表示。gtdzh模型最常见的表达是相对于海平面的海拔高度，或某个参考平面的相对高度。
l 数字表面模型（DSM，Digital Surface Model）
DSM是指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面gtdzh模型。和DEM相比，DEM只包含了地形的gtdzh信息，并未包含其它地表信息，DSM是在DEM的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的gtdzh。在一些对建筑物高度有需求的领域，得到了很大程度的重视。
我们可以看出三个定义相互有交集又有区别。DTM定义的范围最大，是一种广义的定义，用数字方式描述地形的统称。DEM是用gtdzh来描述地形的DTM。DSM可以看成是DEM的衍生，用的较多的是城市DSM和森林DSM。
实际上，在空间信息领域使用最多的是DEM。
2. 表示模型三个模型都是用数字的方式表达，主要有以下表示模型：
l 规则格网模型
规则网格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。规则网格将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值，这个数值就是gtdzh。数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。
规则格网的gtdzh矩阵，可以很容易地用计算机进行处理，特别是栅格数据结构的地理信息系统。它还可以很容易地计算等高线、坡度坡向、xqdbm阴影和自动提取流域地形，使得它成为DEM最广泛使用的格式，目前许多国家提供的DEM数据都是以规则格网的数据矩阵形式提供的。
这里我们可以看到，最常见的规则格网的存在形式就是图像。
l 等高线模型
等高线模型表示gtdzh，gtdzh值的集合是已知的，每一条等高线对应一个已知的gtdzh值，这样一系列等高线集合和它们的gtdzh值一起就构成了一种地面gtdzh模型。
最常见的等高线模型的存在形式是矢量数据，gtdzh值存放在矢量属性表中。
l 不规则三角网（TIN）模型
尽管规则格网DEM在计算和应用方面有许多优点，但也存在许多难以克服的缺陷：1）在地形平坦的地方，存在大量的数据冗余； 2）在不改变格网大小的情况下，难以表达复杂地形的突变现象；3）在某些计算，如通视问题，过分强调网格的轴方向。
不规则三角网（Triangulated Irregular Network, TIN）是另外一种表示数字gtdzh模型的方法[Peuker等，1978]，它既减少规则格网方法带来的数据冗余，同时在计算（如坡度）效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。
TIN模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的gtdzh值通常通过线性插值的方法得到（在边上用边的两个顶点的gtdzh，在三角形内则用三个顶点的gtdzh）。所以TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。
TIN的数据存储方式比格网DEM复杂，常见的有ArcGIS中TIN数据模型。
这三种表达模型中，使用最多也最简单的就是栅格图像（格网）。等高线模型往往在地形图或者线画图中表现。TIN由于数据存储较复杂，用的较少。值的注意的是，这三种模型很容易互相转换。
3. DEM获取途径建立DEM的方法有多种，从数据源及采集方式主要有：根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获；野外测量或者从现有地形图上采集gtdzh点或者等高线，后通过内插生成DEM等方法。如下表所示：
方法
优点
缺点
航空摄影测量
成熟的方法，精度高，可获取大比例尺DEM
成本高，周期长，且受航空管制
gtdzh点或者等高线差值
成本低，操作简单
受数据源限制大，很多地区无gtdzh点或等高线数据。
卫星遥感
可以大范围获取DEM。
受天气影响较大，目前可获取的比例尺较小。
干涉雷达技术
可以大范围获取DEM，不受天气影响。
目前获取大比例尺DEM较困难，随着德国高分辨率雷达卫星TanDEM-X的上天会有所突破。
激光雷达技术
精度高，可获取大比例尺DEM
起步阶段，技术门槛高
要想快速的获取大范围的DEM数据，卫星手段是一种好的方法。而且随着卫星传感器的发展，获取的DEM精度越来越高。如目前商业卫星最高分辨率的0.41米GeoEye-1，在使用高质量控制资料时，垂直精度的中误差可达到0.5米，可满足1:5000的地图比例尺生产。
目前具有单轨立体成像的卫星传感器主要有：
传感器
国家
分辨率（米）
重复周期(天)
Worldview
美国
0.5
1~4
GeoEye-1
美国
0.41/0.5
2~3
CartoSAT -1（P5）
印度
2.5
/
ALOS
日本
2.5
2
RapidEye
意大利
5
每天
EROS-B
以色列
0.7
5
天绘
中国
2
/
资源三号
中国
2.1
3~5
当然还有一些侧轨立体成像的卫星，包括IKONOS, KOMPSAT-2, OrbView-3, QuickBird, SPOT 5等。
4. 立体像对DEM提取下面介绍使用ENVI的DEM Extraction扩展模块，以CartoSAT -1（P5）数据为例，在ENVI5下介绍基于立体像对的方式提取DEM。
图1为基于立体像对的DEM提取流程图，总体上分为六步。
图1 DEM提取流程
第一步：输入立体像对
（1） 单击File->Open，打开BANDA.TIF和BANDF.TIF级数据。
（2） 选择Toolbox/ Terrain/DEM Extraction/DEM Extraction Wizard: New，单击Select Stereo Image按钮，选择BANDA.TIF左影像（left image ）， BANDF.TIF为右影像（right image），ENVI自动识别RPC文件，否则需要手动选择RPC文件（BANDA_RPC_ORG_bj.TXT和BANDF_RPC_ORG_bj.TXT）。
（3） 单击Next按钮。
图2 选择左右影像以及控制点方式
第二步：定义地面控制点
提供三种定义地面控制点方式：不定义、交互式定义和读取控制点文件。这里选择不定义控制点，单击Next按钮。
注：不定义地面控制点得到的DEM是相对gtdzh，即以卫星地势面为基准。
第三步：定义连接点
（1） 提供三种定义连接点方式：自动寻找、交互式手工定义和外部读取控制点文件。选择选择自动寻找，参数设置如下所示，
l 连接点数目（Number of Tie Points）：60。
l 搜索窗口大小（Search Windows Size）：481。
l 移动窗口大小（Moving Window Size）：41。
l 平均gtdzh（Region Elevation）：自动从影像读取。
l 是否检查连接点（Examine and Edit Tie Points）：Yes
（2） 单击Next按钮，进入查看/添加/编辑连接点步骤
（3） 单击Show Table，选择Sort Table By Error，误差大的点排在前面，逐个选择Tie点查看精度，将偏离较大的点进行微调或者直接删除。
（4） 自动寻找的Tie点分布有间隙，手动增加一些点，充分利用Predict Left（或Right）预测功能可以提高效率。
（5） 当误差达到一定范围（Maximum Y Parallax<10），单击Next按钮。
注：1、搜索窗口和移动窗口值设置的都比较大，原因用RPC文件定位的BANDA和BANDF，发现两个图像的地理位置偏差比较大，故这里设置的值都比较大，搜索窗口大小可以参照立体像对两个图像。
2、可先单击Delete ALL删除所有点，再单击Restore加载Tie.pts文件。
图3 Tie点的选择与调整
第四步：设定DEM提取参数
（1） ENVI会生成核线图像，可以用于立体观测，选择一个路径分别输出，单击Next。
（2） 设置DEM输出投影参数。这里直接设置为UTM坐标，输出像元大小为5m（记得回车自动计算输出像元行列数，否则结果会带很多黑背景），单击Next。
（3） 设置DEM输出参数，根据需求设置背景值，地形精细程度等参数。
图4输出核共线图像
图5 DEM输出投影与输出参数设置
第五步：输出DEM并检查结果
将得到的DEM在3D SurfaceView下查看。
第六步：编辑DEM
生成的DEM有些地方如厚云等，对获得的地形有影响，需要手动更改这些区域的gtdzh数据。
最好将整个流程保存为工程文件，以备下次使用。
图6 DEM的编辑