地形数据下载和使用指南
**地形数据（Terrain / Elevation）**是描述地表的高程形态，通常以米为单位，配合水平坐标（经纬度或投影坐标）表达地表起伏。
概念解释
- DEM（Digital Elevation Model）：泛指栅格高程模型，有时不区分类型。
- DTM（Digital Terrain Model）：裸地高程（剔除树冠/建筑）。
- DSM（Digital Surface Model）：地表表面（包含树冠、建筑等最高物体）。
数据形态与格式
- 栅格（最常见）：GeoTIFF、Cloud-Optimized GeoTIFF、BIL；像元值=高程。
- 点云：LiDAR/摄影测量产生的 LAS/LAZ；可派生 DSM/DTM。
- 等高线/三角网：矢量等高线、TIN，用于制图或局部建模。
典型来源
- 卫星/雷达：SRTM、NASADEM、ASTER GDEM、ALOS AW3D、Copernicus DEM（GLO-30/90）、TanDEM-X（部分公开）。
- 航测/无人机摄影测量（SfM）：生成高密度点云与DSM/DTM。
- 机载/地面 LiDAR：精度高、分辨率高，多用于城市/工程。
- 海洋测深：GEBCO、EMODnet、各国水道测量；常与陆地 DEM 融合为“地形-地貌一体化”产品（如 ETOPO）。
中国地形数据
介绍
DEM是以规则格网点的高程值表达地面起伏的数据集。
通过DEM可以提取大量地形地貌数据,派生出坡度、坡向、水系等数据,建立三维模型,进行可视性分析与蜂窝电话的基站分析等;DEM也常被用与各种地形特征的定量分析、辅助规划建设工作。
并给出了一些DEM相关数据的用途：
- 坡度Slope：
- 定义：坡度是地表单元的陡缓程度。
- 坡度数据的用处利用坡度数据的值可将地形分类,如分为平原、丘陵、高山等。
- 坡向Aspect：
- 坡向定义为坡面法线在水平面上的投影的方向(也可以通俗理解为由高及低的方向)
- 坡向数据的用处:通常将坡向分为阴坡、阳坡、半阴坡、半阳坡，利用坡向数据可以进行农作物、植被等的趋光性分析，进行农作物种植区域划分，选择合适的坡度进行退耕还林等。
- 综合规划选址分析Based on the analysis of site selection planning
- 通过坡度、坡向的划分、结合区域内的基础地理信息数据叠加分析应用于不同的行业。如在规划城区建设的时候需要选择地势平坦的地方
- 水文分析Hydrological analysis
- 利用DEM通过填挖方等计算,还可以在水利方面进行河流水系网络提取以及流域的划分
- 可视域分析Analysis of the horizon
- 通过DEM数据进行视点可视域分析。由于DEM带有高程信息，部分区域被山体所遮挡无法看见，可将视域划分为可视域与不可视域。
提供的主要数据如下：
- 1:100万 对应网格间距400m
- 1:25万 对应网格间距100m
- 1:5万 对应网格间距25m和10m
下载
从上述链接进入网页后，可以看到右边列出的不同比例尺的数字高程模型数据：
下面分别是1:100万 、1:25万、1:5万 比例尺对应的图幅介绍。
加载
坐标系和高程基准
该地形数据使用2000国家大地坐标系和1985国家高程基准。
黄海高程系统和国家８５高程基准：我国于1956年规定以黄海(青岛)的多年平均海平面作为统一基面，叫"1956年黄海高程系统"，为中国第一个国家高程系统，从而结束了过去高程系统繁杂的局面。但由于计算这个基面所依据的青岛验潮站的资料系列（1950年～1956年）较短等原因，中国测绘主管部门决定重新计算黄海平均海面，以青岛验潮站1952年～1979年的潮汐观测资料为计算依据，叫"1985国家高程基准"，并用精密水准测量位于青岛的中华人民共和国水准原点，得出1985年国家高程基准高程和1956年黄海高程的关系为：1985年国家高程基准高程=1956年黄海高程-0.029m。1985年国家高程基准已于1987年5月开始启用，1956年黄海高程系同时废止。1956黄海高程水准原点的高程是72.289米。1985国家高程系统的水准原点的高程是72.260米。习惯说法是"新的比旧的低0.029m"，黄海平均海平面是"新的比旧的高"。来源：国家高程系统说明
1985国家高程基准是中国法定的国家统一高程系统，以黄海平均海水面为基准，用于全国范围内测量地面点海拔高度的标准。以下是其核心要点：
- 定义与基本概念
- 基准面：采用青岛验潮站1952—1979年共28年的潮汐观测数据，通过精密计算确定的黄海平均海水面作为高程零点。
- 水准原点：位于山东省青岛市观象山的“中华人民共和国水准原点”，其高程值为 72.260米（即该点高出1985基准面的垂直距离）。
- 技术原理
- 数据优化：相比1956年黄海高程系统（仅用1950—1956年数据），1985基准基于更长的潮汐周期（19年周期变化），通过滑动平均计算，减少了短期海平面波动误差。
- 换算关系：1985基准高程 = 1956黄海高程 - 0.029米。例如，同一位置在1956系统中若为100米，在1985系统中则为99.971米。
- 历史演变
- 替代旧系统：1987年5月经国务院批准正式启用，同时废止1956年黄海高程系统。
- 名意义**：虽仍以黄海为基准，但“1985国家高程基准”强调其权威性和全国统一性，避免与地方高程系统混淆。
- 实际应用
-
工程与测绘：广泛用于地形图测绘、工程建设（如桥梁、大坝）、机场净空管控（如北海机场净空区高度限定）等领域。
-
与其他系统关系：
-
吴淞高程 = 56黄海高程 + 1.688米
-
珠江高程 = 56黄海高程 - 0.586米。
需通过统一换算确保数据兼容性。
-
- 当前地位
作为中国唯一法定的国家高程基准，所有国家级测绘项目、地图制作、国土规划均需采用此系统。其参数由《国家大地测量基本技术规定》（GB 22021-2008）强制规范。
全球地形数据集
全球地形数据（Global Terrain Data） 指对整个地球（陆地或陆海一体）地表高程的数字化描述，通常以规则网格（栅格 DEM/DSM/DTM）或矢量等值面形式发布，用来表达 “某点海拔（或水深）是多少” 以及由此派生的坡度、坡向、可视域、阴影等地形信息。
| 概念 | 释义 |
|---|---|
| DEM (Digital Elevation Model) | 泛指高程栅格，既可包含植被建筑也可不含——视数据源而定 |
| DSM (Digital Surface Model) | 地表模型，保留树冠、建筑、冰盖等一切“表面”要素 |
| DTM / Bare-earth | 裸地模型，经算法或人工去除了非地形要素，适合水文/洪水/地貌分析 |
| Bathymetry | 海底测深（负高程），与陆地 DEM 融合可得海陆一体栅格 |
注：需要与地表覆盖数据相区别。
主要数据来源
| 获取手段 | 代表数据集 | 分辨率 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 合成孔径雷达 (SAR) 干涉测量 | SRTM 1″/3″、TanDEM-X 12 m/90 m | 12–90 m | 云雨不受限、穿透植被局部 |
| 光学立体摄影测量 | ASTER GDEM、ALOS AW3D30 | 30 m | 覆盖 83°N–83°S，部分山区因云雪有缺口 |
| 光学–激光融合 + 后处理 | Copernicus DEM GLO-30/90、FABDEM | 30–90 m | 全球公开精度最高（GLO-30）；FABDEM 去除植被建筑 |
| 激光测高 / 冰下雷达 | ICESat-2 补正、BedMachine | 区域级 2–15 m | 改善极区/冰盖 |
| 多波束 & 重力反演测深 | GEBCO、SRTM15+ | 15″ (~450 m) | 海底起伏；与陆上 DEM 拼接 |
| 众包/地图融合 (OSM) | MERIT DEM、EarthEnv-DEM90 | 90 m | 融合多源 + 误差校正，有水文一致性版本 |
一些可用的数据集
| 数据集 | 空间分辨率（赤道） | 类型* | 覆盖范围 | 发布/最新版本 | 许可与获取 |
|---|---|---|---|---|---|
| Copernicus DEM GLO‑30 / GLO‑90 | 30 m / 90 m | DSM | 全球陆域（极区含在内，30 m 个别国家尚未完全公开） | DGED 2023_1 | 免费注册即可下载 (Copernicus Data Space Ecosystem, portal.opentopography.org) |
| FABDEM | 30 m | DTM（树木/建筑移除） | 全球陆域 | 2022+ | 免费学术版 / 商用 FABDEM+ (fathom.global) |
| ALOS World 3D‑30 m (AW3D30) | 30 m | DSM | 全球陆域（缺云雪区） | v3.2（2023） | 免费公开 (eorc.jaxa.jp) |
| ASTER GDEM v3 | 30 m | DSM | 83° N – 83° S（≈99 %陆地） | 2019 | 免费公开 (asterweb.jpl.nasa.gov) |
| TanDEM‑X | 12 m（商用）/ 90 m（公开） | DSM | 全球陆域 | 90 m 版本 2023 | 90 m 免费，12 m 需许可 (geoservice.dlr.de) |
| NASADEM / SRTM V3 | 30 m（1″）/ 90 m（3″） | DSM | 60° N – 56° S（≈80 %陆地） | 2020 | 免费公开 (portal.opentopography.org, USGS) |
| MERIT DEM | 90 m | DTM（误差/树高校正） | 90° N – 60° S | 2019 | 研究用途免费 (Global Hydrology Group) |
| EarthEnv‑DEM90 | 90 m | DTM（平滑融合） | 90° N – 60° S | 2014 | 免费公开 (earthenv.org) |
| IC2‑GDEM | 30 m | DTM（ASTER + ICESat‑2 校正） | 83° N – 83° S | 2025 论文发布 | 研究获取 (essd.copernicus.org) |
| GMTED2010 | 250 m / 7.5″ | 多尺度统计 | 全球陆域 | 2010 | 免费公开 (USGS) |
| GTOPO30 | 1 km | DEM | 全球陆域 | 1996 | 免费公开 (USGS) |
| GEBCO | 15″（≈ 450 m） | 陆+海底 | 全球陆海 | 2023 | 免费公开 (GEBCO) |
* DSM (Digital Surface Model): 包含地表植被与建筑；DTM/“bare‑earth”: 已去除树木与建筑，适合水文、洪水、水系模拟等分析。
选型与使用小贴士
- 30 m 级别首选
- Copernicus GLO‑30：整体精度与一致性目前最好，下载门槛低；如需“裸地”可直接用 FABDEM（已基于 GLO‑30 消除建筑/林冠误差）。
- ALOS AW3D30 可作为备选或在云雪遮挡严重地区与 ASTER 互补。
- 最新 IC2‑GDEM 在高纬度山地改进显著，但尚处论文阶段，获取渠道有限。
- 90 m 级别
- Copernicus GLO‑90 与 TanDEM‑X 90 m 在高纬度与荒漠地区整体质量优于传统 SRTM。
- MERIT DEM 与 EarthEnv‑DEM90 做了系统误差校正，适合大流域水文或生态建模。
- 海陆统一地形
- 如果分析需要包含海底（如全球可视化、海平面上升场景），直接使用 GEBCO 的 15″ 全球格网，可与陆上 DEM 拼接一致。
- 极区或高精度需求
- 极区可结合 TanDEM‑X 12 m（商业）或区域性 ArcticDEM/REMA 2 m； 若专注冰盖厚度与基底，可用 BedMachine 数据集（覆盖格陵兰/南极）。
- 数据融合与误差控制
- 不同 DEM 像元基准面（椭球 vs. EGM96 geoid）、数据年代、DSM/DTM 差异都会带来高差偏移。跨数据集拼接前需统一高程基准并做平滑或 bias‑correction。
- 大规模水文或洪泛模拟时，推荐先用 MERIT Hydro/FABDEM 这类“水文校正”版本，减少河网断流与洼地虚假滞水问题。
全球海陆一体化栅格地形模型GEBCO
什么是 GEBCO？
GEBCO（General Bathymetric Chart of the Oceans） 是由国际海道测量组织 (IHO) 与联合国教科文组织政府间海洋学委员会 (IOC) 联合主持的百年项目，目标是在 2030 年前完成全球海底高精度测绘（“Seabed 2030” 计划）。GEBCO 的核心产品是一套每年更新的 全球海陆一体化栅格地形模型（GEBCO Grid），免费向公众开放，用于科研、工程、制图与教育等广泛场景。GEBCO
最新版本一览
| 版本 | 发布时间 | 空间分辨率 | 数据量 | 亮点 |
|---|---|---|---|---|
| GEBCO_2025 Grid | 2025-06-06 | 15″（约 500 m） | 3.7 × 10⁹ 像元 | • 采用 SRTM15+ v2.7 作为陆地及 50° S–60° N 海域基底• 引入四大 Seabed 2030 区域中心最新多波束测深成果• 已有 27.3 % 海底达到现代测深标准 |
| GEBCO_2024 Grid | 2024-07-24 | 15″ | 同上 | 新增 4.34 × 10⁶ km² 数据；首次提供格陵兰和南极“冰下”版本 |
| GEBCO_2023 Grid | 2023-07-12 | 15″ | 同上 | 继续整合区域中心与众包测深（CSB）数据 |
数据组成
- 主栅格（Elevation Grid） 以米为单位，正值表示陆地高程，负值表示水深。
- TID Grid 每个栅格像元对应一个 Type Identifier，揭示其数据来源（多波束、单波束、卫星引导重构、插值等）。GEBCO
- 冰下版本 格陵兰与南极额外提供“冰盖下地形”栅格
下载与格式
| 方式 | 内容 | 格式 |
|---|---|---|
| 全球整幅 | 1 个 NetCDF / GeoTIFF / Esri ASCII | 单文件 ~ 7.5 GB |
| 8 块切片 | 90° × 90° 瓦片 | 同上 |
| 在线裁剪 | 自定义范围下载 | GeoTIFF / NetCDF / ASCII |
| Web 服务 | WMS, WMTS, TileXYZ | 适合在线底图加载 |
一般我们采用GeoTIFF 格式，GEBCO_2024 Grid下载地址 。
许可与引用
- 免费：商业/学术不限。
- 要求：在成果中注明 “© GEBCO Year” 并附 DOI（如 GEBCO_2025：
10.5285/37c52e96-24ea-67ce-e063-7086abc05f29）。British Oceanographic Data Centre - 免责声明：GEBCO 不对由数据使用导致的任何损失负责。
详细信息
每个年份的数据详细说明可以参考给出DOI信息。
使用
下载GeoTIFF格式后，将其上传到云资源管理器。
对于这个数据，可以采用全球标准地形填色。
| 区段 | 分级（m） | 颜色 RGB | 说明 |
|---|---|---|---|
| 超深海沟 | ≤ -8000 | 0 , 0 , 50 | 世界最深海沟，马里亚纳等 |
| 深海盆 | -8000 → -6000 | 0 , 40 , 130 | 深海平原—盆地 |
| 深海平原 | -6000 → -4000 | 0 , 80 , 200 | 深海平原—海岭坡脚 |
| 大洋斜坡 | -4000 → -2000 | 0 , 120 , 240 | 大陆坡 / 大洋中脊坡体 |
| 大陆架外缘 | -2000 → -200 | 70 , 170 , 255 | 浅海—陆坡过渡 |
| 大陆架 & 滩涂 | -200 → 0 | 172 , 220 , 255 | 近岸浅滩 / 三角洲 |
| 海岸线 / 低地 | 0 → 200 | 0 , 120 , 0 | 低海拔沿海平原、河口 |
| 低丘陵 | 200 → 1000 | 80 , 160 , 0 | 起伏丘陵、低山 |
| 中山地 | 1000 → 2000 | 172 , 172 , 0 | 高原边缘、农牧高地 |
| 高原 | 2000 → 3000 | 200 , 150 , 0 | 内陆高原、台地 |
| 低山脊 | 3000 → 4000 | 210 , 110 , 35 | 山地丘脊—岩壁裸露 |
| 高山 | 4000 → 5000 | 220 , 170 , 130 | 高寒山谷—冰雪始现 |
| 极高山 | 5000 → 6000 | 240 , 220 , 200 | 高海拔冰川区 |
| 雪线 | 6000 → 8848 | 250 , 250 , 250 | 终年积雪 / 冰帽 |
| 最高峰 | ≥ 8848 | 255 , 255 , 255 | 珠峰等极端高程 |
在XinGEO可以使用拉伸填色，也可以使用分级填色，此时可以使用山体阴影。
ASTER GDEM v3
2009 年 6 月 30 日，美国航天局（NASA）与日本经济产业省（METI）共 同推出了最新的地球电子地形数据 ASTER GDEM（先进星载热发射和反射辐射 仪全球数字高程模型），该数据是根据 NASA 的新一代对地观测卫星 TERRA 的详尽观测结果制作完成的。这一全新地球数字高程模型包含了先进星载热发射 和反辐射计（ASTER）搜集的 130 万个立体图像。 ASTER 测绘数据覆盖范围为北纬 83°到南纬 83°之间的所有陆地区域，比 以往任何地形图都要广得多，达到了地球陆地表面的 99%。此前，最完整的地 形数据是由 NASA 的航天飞机雷达地形测绘任务（SRTM）提供的，此项任务对 位于北纬 60°和南纬 57°间地球 80%的陆地进行了测绘。
（目前，SRTM 90 米分辨率地形数据可以通过中国科学院计算机网络信息 中心国际科学数据服务平台免费获得（http://srtm.datamirror.csdb.cn/）） 备注：现在已不可下载。
生产流程
ASTER GDEM 是采用全自动化的方法对 150 万景的 ASTER存档数据进行 处理生成的，其中包括通过立体相关生成的 1264118 个基于独立场景的 ASTER DEM 数据，再经过去云处理，除去残余的异常值，取平均值，并以此作为 ASTER GDEM 对应区域的最后像素值。纠正剩余的异常数据，再按 1°×1°分片，生 成全球 ASTER GDEM 数据。 基本流程如下：
数据获得
目前，ASTER GDEM 数据可以在网上免费获取。用户通过日本的 ERSDAC （Earth Remote Sensing Data Analysis Center，地球遥感数据分析中心） （http://www.gdem.aster.ersdac.or.jp）或美国 NASA 的 LP DAAC（Land Processes Distributed Active Archive Center，美国陆地过程分布式活动档案中 心）（http://www.gdem.aster.ersdac.or.jp/index.jsp）免费下载这些数据。当然， 拥有数据下载权限之前都需要进行相关网站的用户注册和所需数据的申请。
现在ASTER已经更新到V3版本，可从以下网站下载 Earthdata Search (nasa.gov)
NASADEM / SRTM V3
NASADEM（NASA Digital Elevation Model）是美国航天局（NASA）基于 SRTM V3（Shuttle Radar Topography Mission, Version 3） 数据开发的高精度全球数字高程数据产品。SRTM 是 2000 年由美国航天飞机奋进号（Endeavour）搭载雷达干涉仪获取的地球表面三维地形数据，覆盖纬度 60°N – 56°S 的大部分陆地区域，约占全球陆地的 80% 以上。
NASADEM 在 SRTM 的基础上进行了全面的再处理与增强，结合了多源数据（如 ASTER GDEM、ICESat、NED/3DEP、GTOPO30 等）和改进的处理算法，以提高数据的精度、完整性和一致性。
数据特征
- 覆盖范围 全球 60°N–56°S，大部分有人类活动的陆地区域。
- 空间分辨率
- 1 弧秒 (~30 m) 全球覆盖（SRTM1）
- 3 弧秒 (~90 m) 全球覆盖（SRTM3，部分历史版本）
- 垂直精度
绝对垂直精度约
<10 m，相对精度优于 5 m。NASADEM 的重处理进一步降低了误差。 - 投影与格式
- WGS84 椭球
- 经纬度投影（地理坐标系 EPSG:4326）
- GeoTIFF 格式切片（1°×1°）
- 处理改进（相对 SRTM V2 与 CGIAR-CSI SRTM）
- 使用 NASA JPL 新算法填补了原始数据的空洞。
- 融合了多源高程数据（ASTER GDEM, NED/3DEP, ICESat 等）进行校正。
- 提供更完整的全球无缝覆盖。
- 输出数据更适合与其他 NASA/USGS 数据集集成（如 Landsat, MODIS）。
获取方式
- NASA Earthdata（LP DAAC） https://lpdaac.usgs.gov/
- USGS EarthExplorer https://earthexplorer.usgs.gov/
AW3D30-DSM
AW3D30 是由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）基于搭载在“先进陆地观测卫星 ALOS”（代号 DAICHI）上的 PRISM（ Panchromatic Remote-sensing Instrument for Stereo Mapping）光学立体测绘仪所获取的影像，生成的全球数字地表模型（DSM）。
- 空间分辨率：约 30 米（1 秒弧网格） 。
- 覆盖范围：全球陆地区域，具体覆盖情况按版本有所不同
- 使用许可：数据集可免费用于商业和非商业目的，但需遵守相应的“使用条款
获取方式
-
可以通过 JAXA 的 EORC 官方网站注册并下载瓦片包（通常以 *.tar.gz 格式提供） 。
-
还支持在 Google Earth Engine 上进行访问与分析，例如可使用 ImageCollection
"JAXA/ALOS/AW3D30/V4_1"，并调用 DSM 波段进行可视化或坡度计算 -
使用邮箱注册后，可以下载分块好的文件
上传和下载
AW3D30 数据以 1°×1° 的经纬度瓦片形式组织，主要文件如下：
- DSM 文件：地表高度（海拔），使用 16 位带符号数表示。
- MSK 文件：8 位掩模图，标记云雪、海水、低质量区域等
- STK 文件：表示用于生成 DSM 的场景 stacking 次数 。
- QAI 文件：质量保证信息，描述产品属性与数据质量
- HDR 文件：元数据文件，包含投影、数据格式等信息
加载 *DSM.tif 文件
