Tra le informazioni che si possono ottenere dal telerilevamento, stanno avendo molta importanza i modelli digitali di elevazione o DEM. Che, in particolare, se trattano della superficie fisica terrestre vengono distinti in digital terrain model DTM e digital surface model DSM.

Il sempre maggiore successso del "tridimensionale" è dovuto dal fatto che introducendo la dimensione dell'altezza, con essa è possibile produrre analisi molto accurate in diversi campi applicativi. E' infatti possibile generare numerosi tematismi derivati che meglio possono modellare la rappresentazione di molte grandezze oltre alla simulazione di fenomeni.

Nella sostanza le metodologie rappresentative si basano su tecniche di interpolazione spaziale di punti, usando algoritmi più o meno complessi. I DEM sono generalmente raster, ma possono essere anche vettoriali o numerici. Tale superficie viene generalizzata da tutti i punti dello spazio ad una matrice spaziale di celle che possono essere quadrate GRID o triangolari TIN.

Le operazioni di maggiore utilità che è possibile ottenere da queste superfici sono quelle permettono di calcolare l'insieme globale delle quote, delle pendenze, dell'esposizione e delle forme dell'intero modello, che dovrebbe essere il più possibile interpretativo della realtà.

I primi modelli altimetrici nacquero da interpretazioni cartografiche delle isoipse digitalizzate dalle carte topografiche, in seguito integrate da campagne strumentali di rilevamento sul terreno. In una fase successiva, grazie alle tecniche di fotogrammetria da aereo si cominciò ad avere una visione stereografica della superficie terrestre.

Una nuova era di produzione di DEM avvenne per mezzo dell'avvento di tecnologie RADAR, accennate nella sezione del telerilevamento, impiegate sui vettori satellitari. Furono organizzate missioni spaziali di copertura globale che realizzarono nuovi rilievi della superficie terrestre. Queste campagne videro sempre la partecipazione della NASA furono la SRTM e la ASTER. Le missoni avevano come obiettivi quello della realizzazione di DTM di dettaglio con risoluzioni a terra sempre maggiori. Partendo dai 90 metri fino ai 15 metri, su una determinata banda di frequenza.

Una nuova tecnica di generazione di DEM ad alto dettaglio si sta avendo grazie all'avvento dei laser scanner utilizzati sia da terra che da aeromobile. Questi strumenti consentono la possibilità di rilievo di oggetti con un ordine di grandezza, in funzione della distanza di applicazione, anche al di sotto del centimetro.