生产DEM数据的两种方法浅析

　　摘要：数字高程模型在生产中越来越多，在实际应用中也越来越广泛，本文介绍了航摄法与用地形图生产DEM两种方法的作业流程，并对DEM的质量检查进行了介绍。
　　关键词：数字高程模型，航摄法，用地形图生产DEM数据，质量检查
　　0 引言
　　数值逼近、计算几何、图论和数学形态学的有关理论和方法则奠定了数字高程模型的数学基础，计算机科学的前进推动了数字高程模型技术理论的发展。数字高程模型(DigitalElevationModels)简称DEM，是一种用X、Y、Z坐标表达地表形态的数字表达形式，在生产中具有很高的利用价值。在测绘中可用于绘制等高线、坡度图、立体透视图、立体景观图，制作正射影像等；在军事上可用于导航、通讯、军事指挥和模型演示等；在工程中可用于体积和面积的计算、各种剖面图的绘制及线路设计等；还可用它制作沙盘、用于农业部门的农田水利规划等等，可以说DEM数据具有广泛的应用潜力。
　　1 两种方法的生产过程
　　生产DEM数据一般有两种方法:一种是用航摄法，另一种是用地形图生产DEM数据。航摄法一直是地形图测绘和更新最有效也是最主要的方法，采用该方法进行生产，相对来说资料的时效性较好，能达到很高的数据精度,但是该方法使用的原始资料成本太高,如果研究地区有航片，可以购买航片，如果没有航片，临时航飞代价太高。而用地形图生产DEM数据，则地形图相对较为便宜，也容易得到，地形图上的等高线含有丰富的高程信息，利用这些高程信息生产DEM数据，可以极大地发挥地形图的作用。
　　1.1利用全数字摄影测量系统生产DEM数据（航摄法）
　　这是当前普遍采用的一种方法,它精度高,自动化程度高,速度快,适用于大批量的DEM生产,它的基本作业流程如下:
　　(1)原始航片的扫描。
　　(2)外业控制测量。
　　(3)全数字摄影测量的“三定向”或空中三角测量得到每个像对的立体模型。
　　内定向:利用框标检校坐标与定位坐标,得到扫描坐标系与像片坐标系间的变换关系。
　　相对定向:恢复构成立体像对的两张像片的相对方位,建立被摄物体的立体模型。
　　绝对定向:由人工立体观测在左右影像上定位控制点,建立起像平面坐标系和大地坐标系的对应关系。
　　如果是空中三角测量,则上面的“三定向”可以不做，直接采用自动空三导入。
　　(4)按核线方向排列生成核线影像。
　　(5)影像匹配。
　　(6)影像匹配结果的人工交互立体编辑,自动生成每个像对的数字高程模型DEM。
　　（7）测区像对的数字高程模型DEM接边，按设计要求输出单幅图的DEM。
　　1.2用地形图生产DEM数据
　　通过全数字摄影测量系统可生成绝大部分地区的DEM,但对于悬崖绝壁,地形复杂处的DEM,用全数字摄影测量系统就很难生成满足精度要求、与实地相吻合的DEM。在这种情况下,我们使用扫描矢量化地形图的等高线数据生成DEM。
　　(1) 地形图的扫描和纠正。
　　(2) 在栅格底图上进行数字化，以获取生成DEM所必须的高程信息。
　　(3) 对这些矢量化产品进行标赋高程、检查、拼接以生成拓扑关系完整的矢量图。
　　(4) 将生成的矢量图在ARC/INFO软件中利用不规则三角网(TIN)进行内插生成DEM，或在全数字摄影测量系统中导入矢量化的*.DXF数据进行内插生成DEM。
　　2DEM质量检查
　　影响DEM精度的主要因素取决于原始数据的采集误差和高程内插误差。不同的DEM生产工艺流程导致DEM质量检查方法有很大差异，但DEM的质量检查均应包括以下基本内容：
　　（1）检查DEM的数学基础。
　　（2）检查DEM数据起止点坐标的正确性。
　　（3）检查原始资料的质量。
　　（4）检查DEM高程值有效范围区是否正确。
　　（5）检查DEM高程内插质量。
　　（6）检查生成DEM产品的质量。
　　（7）检查DEM元数据文件是否正确。
　　在这几项检查中检查DEM产品的质量比较复杂，而且方法较多，这里介绍几种常用的方法：（1）在立体影像上进行DEM的检查
　　这是一种最基本的检测方法，打开立体像对，将DEM格网点显示至立体像对，通过立体观察检查格网点和立体模型的套合情况。
　　（2）在ARCMAP下进行DEM的检查
　　将生成的DEM导入到ARCMAP软件里，通过同高程显示同颜色的分色显示方式，对高程异常变化的地方进行检查修改，尤其是相对接边处。
　　（3）等高线套合检查
　　我们用DEM数据生成等高线，将生成的等高线与DLG等高线进行套合检查，或将等高线与立体模型套合检查，也可把等高线与正射影像进行叠加，目视检查等高线是否有较大突变。
　　3结束语
　　近年来，空间数据基础设施的建设和数字地球的实施，加快了DEM与地理信息系统、遥感的一体化进程，为DEM的应用开辟了更广阔的天地。我们通过长时间的实际工作，在生产DEM数据的项目中积累了一定的经验，在这里和大家共同讨论学习，不足之处希望大家多提宝贵意见。
　　
　　参考文献
　　[1]张祖勋、张剑清，数字摄影测量学，武汉测绘科技大学出版社，1996
　　[2]李志林、朱庆，数字高程模型，武汉测绘科技大学出版社，2000