周利利

（安徽建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，合肥 230601）

數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model），簡稱DEM。它是用一組有序數(shù)值陳列形式表示地面高度的一種實(shí)體地面模型，是數(shù)字地面模型（Digital Terrain Model，簡稱DTM）的一個分支。DEM是表示區(qū)域D上的3維向量有限序列Vi＝（Xi，Yi，Zi），（i＝1，2，3，…，n），當(dāng)該序列中各平面向量的平面位置呈規(guī)則格網(wǎng)排列時，其平面坐標(biāo)可省略，此時DEM就簡化為1維向量序列．｛Vi，i＝1，2，3，…，n｝［1］。（見圖1）

DEM數(shù)據(jù)獲取方法有很多種，如:實(shí)地測繪法、地圖數(shù)字化、遙感與航空攝影測量法?，F(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)中常采用數(shù)字?jǐn)z影測量的方法獲取DEM數(shù)據(jù)，該方法通過立體量測系統(tǒng)對立體模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、編輯和修改［2］。

圖1 數(shù)字高程模型（DEM）的規(guī)則格網(wǎng)

2 JX4攝影測量工作站生產(chǎn)DEM的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)通過對立體影像的量測，獲取各種地形、地貌的數(shù)據(jù)，對特征點(diǎn)、線進(jìn)行采集，然后由采集獲取的地面三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)生成不規(guī)則三角形，即構(gòu)成TIN，然后內(nèi)插生成DEM。

利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)生產(chǎn)DEM的技術(shù)流程如圖2:

圖2 數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)生產(chǎn)DEM的技術(shù)流程圖

JX4全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中，特征點(diǎn)、線的量測必須要精確，其測量方法應(yīng)準(zhǔn)確把握。（1）特征點(diǎn)、線采集時應(yīng)切準(zhǔn)立體模型，避免采集在地物表面上，如房頂、樹頂?shù)忍?。?）采集山區(qū)時，應(yīng)注意采集分水線（山頭、山脊、鞍部點(diǎn)）、集水線（河谷）、地形變換處等。（3）陡坎、斜坡的上下邊緣應(yīng)分別采集。（4）面狀水系攝影時的水涯線，并且靜止水域特征線的高程值應(yīng)一致，保證無等高線穿越靜止水面，雙線河流的高程應(yīng)自上而下緩慢變化，保證等高線與水流方向不矛盾。山區(qū)的等高線應(yīng)與山形保持一致。

足夠的特征點(diǎn)、特征線能夠構(gòu)成符合精度要求的TIN，當(dāng)立體檢查發(fā)現(xiàn)TIN不能與地面較好吻合時，應(yīng)修改對應(yīng)的特征點(diǎn)、特征線，使TIN與地面較好吻合，并通過零立體檢查TIN是否合理正確。TIN的質(zhì)量及最終DEM質(zhì)量和特征點(diǎn)線的測量精度有直接關(guān)系，應(yīng)避免三維特征線相交，避免同一個平面位置上有兩個或更多的高程值，不應(yīng)出現(xiàn)矛盾的特征點(diǎn)和特征線。TIN的質(zhì)量是影響DEM成果的最主要因素，因此在DEM生產(chǎn)過程中一定要注重對TIN的檢查。

3 DEM質(zhì)量控制

DEM質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到DEM的應(yīng)用效果。常見的檢查DEM質(zhì)量的方法主要有立體模型檢查、零立體正射影像檢查、利用外業(yè)采集點(diǎn)和內(nèi)業(yè)加密樁點(diǎn)對DEM進(jìn)行精度檢查，利用DEM數(shù)據(jù)反生成等高線與對應(yīng)地形圖內(nèi)的等高線進(jìn)行套合檢查。

（1）立體模型檢查主要是將DEM的點(diǎn)位通過JX4軟件讀取并映射到立體顯示窗口，通過在立體漫游對各點(diǎn)位進(jìn)行立體檢查其是否在允許限差內(nèi)。

（2）零立體正射影像檢查法是利用DEM進(jìn)行影像數(shù)字微分糾正，若發(fā)現(xiàn)影像扭曲、變形時，應(yīng)修改、編輯DEM，直到糾正后的影像無扭曲、變形，DEM精度達(dá)到規(guī)范規(guī)定的精度要求。理論上，零立體正射影像所反映的模型是平面，當(dāng)DEM數(shù)據(jù)存在較大的誤差，利用該DEM數(shù)據(jù)糾正得到的正射影像（DOM）就會存在一定的投影差，以此在進(jìn)行零立體檢查時會發(fā)現(xiàn)地面有起伏現(xiàn)象。

（3）檢查點(diǎn)法是利用空三加密的檢查點(diǎn)及外業(yè)實(shí)測的點(diǎn)位信息與DEM的點(diǎn)位信息進(jìn)行比對，求出各點(diǎn)誤差，并計(jì)算出其中誤差。攝影測量生產(chǎn)相關(guān)規(guī)范要求在空三加密時每圖幅內(nèi)應(yīng)至少選取28個平面點(diǎn)和20個高程點(diǎn)作為加密樁點(diǎn)，即保密點(diǎn)，用來對后續(xù)工作進(jìn)行精度檢查，這些點(diǎn)選在較易辨認(rèn)且分布合理的地方。利用JX4系統(tǒng)進(jìn)行檢查時，應(yīng)按“點(diǎn)號X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、Z坐標(biāo)”的格式編輯，并存儲為CHK文件，軟件將實(shí)際高程值與內(nèi)插高程值進(jìn)行比較，并計(jì)算統(tǒng)計(jì)其中誤差及誤差分布區(qū)間，獲取該幅圖DEM精度檢查報告［3］。

（4）基于人工目視判別的等高線回放檢查法是當(dāng)前DEM粗差檢查的主要方法。該方法能有效剔除局部粗差，并能很好地保證DEM 數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量，缺點(diǎn)是工作量較大，且多為定性描述，欠缺定量描述指標(biāo)，受人為經(jīng)驗(yàn)因素影響較大［4］。該方法首先對檢查的DEM反生成等高線，并與原始的等高線進(jìn)行目視比對，查看整體吻合程度，同名等高線的走勢應(yīng)一致，吻合差不應(yīng)超過1／2等高距。具體可參見下圖3及圖4所示。

圖3 反生成后與DLG等高線矛盾的套合圖

4 結(jié) 論

文中對使用JX4攝影測量工作站生產(chǎn)DEM的關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制方法進(jìn)行了闡述及總結(jié)，文中所述均在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行了運(yùn)用檢驗(yàn)，所生產(chǎn)的DEM數(shù)據(jù)滿足相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

圖4 反生成后與DLG等高線吻合好的套合圖

1 王樹根．?dāng)z影測量學(xué)原理與應(yīng)用［M］．武漢:武漢大學(xué)出版社，2009:169．

2 婁純柱．一種基于數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)制作高精度DEM 的方法 ［J］．勘察科學(xué)技術(shù)，2005（6）:56－58．

3 北京四維遠(yuǎn)見有限公司．全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)JX4G使用手冊［Z］．2008．

4 湯國安．等高線套合差及在DEM 質(zhì)量評價中的應(yīng)用研究［J］．測繪通報，2007（7）:65－67．