數值地形模型

DTM(Digital Terrain Model)數值地形模型，泛指任何以數值化(digital) 的方式來展現 3D 空間地形起伏變化的狀況。其應用範圍相當廣泛，在 地形分析上可用來進行坡度坡向計算、等高線製作，土木工方面用來做 挖填方計算、坡地或道路開挖，災害評估方面可用在災害崩塌容積計算，

其他常見可用來做三度空間展示等等。

一、數值地形模型定義

(1) 數值高程模型(Digital Elevation Model，DEM)

乃以數值化方式來展現三度空間地形起伏變化情形，為不含地表植 被及人工構造物時地球表面自然地貌起伏的數值模型。

(2) 數值地表模型(Digital Surface Model，DSM)：

為地表(含建築物、植被等)之三度空間數值模型。

(3) 數值地形模型(Digital Terrain Model，DTM)：

在此泛指數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)。

圖2-1 DEM 與 DSM 示意圖 資料來源：[3]

一般可取得的DEM 資料大多是儲存為紀錄 XYZ 的文字檔、或二維 矩陣的ASCII 格式，儲存檔案容量不但小，且流通性高。其二維矩陣如 圖2-2 所示，除了紀錄原點坐標、網格大小、X 軸和 Y 軸數目後，矩陣 中則記錄高程值：

圖2-2 DEM 與 DSM 檔案格式示意圖 資料來源：國土資訊系統

二、DEM 製作方法

測量 DEM 最經濟的方法是航空攝影測量，首先以人工或影像自動 匹配的方式，在立體模型內量測出地表上足夠密度的離散高程點及用以 描述地表特殊起伏形狀的地形特徵線(地形結構線、地形斷線)、特徵點 (局部最高或最低點)，然後以適當的運算法則將這些量測的數據，過濾量 測誤差後內差計算出等間距的網格。

近年來，由於空載光達的發明使得DEM 的測製又多一種方法。「光 達」(Lidar, Light Detection and Ranging) 有別於「雷達」(radar)使用微波，

光達是使用雷射去掃瞄地面來進行偵測與距離量測之系統，也可稱為「雷 射掃瞄儀」，藉由雷射掃瞄地面並解讀其回傳訊號得到高程資料。

由於光達採自動掃瞄，所以產製DEM 的速度比航空攝影測量快速。

但是光達偵測到的也是樹頂房頂之 DSM 資料，必須經由大量自動與人 工的 7 植生濾除過程以得到原始地表之 DEM 資料。光達對於較密的樹 林而言，能穿透樹林直接測到地表的光達點很少，因為人工要由此少數 點來估計真實地表也是一件困難的事。其 DEM 之精度受到兩個因素之 影響：

(1) 所量測到地表點的密度及量測的精度。

(2) 所量測的地形特徵線及特徵點的數量是否充分掌握地表起伏。

凡是量測點及線愈多則愈能表示出地表面較細緻的起伏，而應量測 的點密度與精度又與所期望的 DEM 網格間距有關。製作 5 公尺間格的 DEM 所期望能達到的精度當然比 10 公尺的網格間隔要高。

二、高精度及高解析度數值地形模型建置計畫

臺灣第一次製作DEM 是於 1983 年到 1985 年間，為 40 公尺間隔的 DEM。由於經費及技術的限制，該 DEM 製作時是以人工在解析測圖儀 內於預先設定好坐標的40 公尺間距網格點上，直接量測該點之地表高程 作DEM，如果預設好的網格點剛好有樹木或建物時要如何處理也不清楚。

一開始此版本並未開放使用，後來經過陸續的修測、提升精度後，才交 由中央大學太空及遙測中心管理，供各單位申請使用。長期以來，該DEM 資料是學術及工程界使用 DEM 的唯一來源，對臺灣地區的科學研究及 應用貢獻卓著。

隨著精度要求的提高，40 公尺網格的 DEM 間距太大，已不符合土 地利用密集的現況需求，加上福衛二號遙測衛星2 公尺高解析力影像之 需求，內政部於2004 年使用農航所所拍攝的比例尺 1：20,000 航空影像，

全面重測間格5 公尺的高精度高解析度 DEM，並同時產製 DSM 資料。

整體作業於2006 年完成。