蔡建德　陳彥軍

（1.河南省測(cè)繪發(fā)展研究中心，河南 鄭州 450008; 2.河南省遙感測(cè)繪院，河南 鄭州 450008）

1　前言

現(xiàn)代數(shù)字地圖主要由數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字柵格地圖（DRG）、數(shù)字線劃地圖（DLG）以及復(fù)合模式組成。目前，基礎(chǔ)測(cè)繪全面完成了從模擬時(shí)代向數(shù)字化時(shí)代跨越，形成了以“4D”為代表的新一代基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品，極大地豐富了基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品形式，顯著提升了基礎(chǔ)測(cè)繪保障服務(wù)的能力和水平。對(duì)DEM 、DOM、DLG產(chǎn)品的獲取方式、應(yīng)用范圍的分析，可指導(dǎo)測(cè)繪地理信息行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，滿足各行各業(yè)對(duì)測(cè)繪服務(wù)的不同需求。

2　DEM、DOM、DLG產(chǎn)品的獲取方式

2.1　DEM數(shù)據(jù)

數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，簡(jiǎn)稱(chēng)DEM）是一定區(qū)域范圍內(nèi)規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)（X，Y）及其高程（Z）的數(shù)據(jù)集或是經(jīng)度λ、緯度φ和海拔h的數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集從數(shù)學(xué)上描述了區(qū)域地貌形態(tài)的空間分布[1]。DEM描述的是地面高程信息，在水文、測(cè)繪、氣象、地貌、地質(zhì)、工程建設(shè)、通信等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。如在工程建設(shè)上，可用于土方量計(jì)算、通視分析等；在無(wú)線通信上，可用于蜂窩電話的基站分析等；在防洪減災(zāi)方面，DEM是進(jìn)行匯水區(qū)分析、降水分析、蓄洪計(jì)算、水系網(wǎng)絡(luò)分析、淹沒(méi)分析等水文分析的基礎(chǔ)。

獲取DEM數(shù)據(jù)的常用方法有：地形圖手扶跟蹤數(shù)字化、地面測(cè)量、攝影測(cè)量、機(jī)載激光雷達(dá)等。地形圖手扶跟蹤數(shù)字化，是利用數(shù)字化儀和相應(yīng)的圖形處理軟件制作DEM數(shù)據(jù)。地面測(cè)量是指運(yùn)用GPS、全站儀、電子平板儀等儀器，對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行三維坐標(biāo)實(shí)測(cè)，以此作為DEM的數(shù)據(jù)源。攝影測(cè)量法是在獲取影像圖的基礎(chǔ)上，恢復(fù)地面立體模型，以達(dá)到從二維影像到三維立體模型的轉(zhuǎn)變。如果采用原有地形圖，或使用未經(jīng)改造的模擬精密立體測(cè)圖儀獲得等高線，可以掃描進(jìn)行矢量化，得到等高線后再內(nèi)插成DEM[2]。激光雷達(dá)大致分為機(jī)載和地面兩大類(lèi)。其中機(jī)載激光雷達(dá)集激光測(cè)距技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、慣性測(cè)量單元(IMU) /DGPS差分定位技術(shù)于一體，其所測(cè)得的數(shù)據(jù)為數(shù)字表面模型（Digital Surface Model，簡(jiǎn)稱(chēng)DSM） 的離散點(diǎn)表示，含有空間三維信息和激光強(qiáng)度信息。通過(guò)應(yīng)用分類(lèi)技術(shù)在原始數(shù)字表面模型中移除建筑物、人造物、覆蓋植物等測(cè)點(diǎn)，即可獲得DEM，并同時(shí)得到地面覆蓋物的高度。機(jī)載激光雷達(dá)具有自動(dòng)化程度高、受天氣影響小、數(shù)據(jù)生產(chǎn)周期短、精度高等特點(diǎn)。DEM數(shù)據(jù)獲取方式間的比較如表1所示。

表1　DEM數(shù)據(jù)獲取方式間的比較

隨著測(cè)繪信息技術(shù)的不斷發(fā)展，僅提供地物的地面高程信息難以滿足測(cè)繪地理信息業(yè)務(wù)需求，DSM產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。DSM的獲取方式主要是激光掃描，它是在DEM基礎(chǔ)上，涵蓋了除地面以外的其他地表信息的高程，能真實(shí)表達(dá)地面起伏情況，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。比如，在森林地區(qū)，DSM可用于檢測(cè)森林的生長(zhǎng)情況；在城區(qū)，可用于檢查城市的發(fā)展情況。

2.2　DOM數(shù)據(jù)

數(shù)字正射影像圖（Digital Orthophoto Map，簡(jiǎn)稱(chēng)DOM）是利用遙感影像，通過(guò)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的原理及方法，對(duì)航片進(jìn)行控制、定向、糾正生成的影像圖[3]。DOM同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征，精度高、信息豐富、制作周期短。它可作為底圖信息評(píng)價(jià)其他數(shù)據(jù)的精度和完整性，也可從中提取自然資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展信息，為防治災(zāi)害和公共設(shè)施建設(shè)等提供依據(jù)。

D0M獲取方式主要為：全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量和航天遙感影像處理。這兩種方式的最大差別在于獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的方式，全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量通過(guò)航攝獲取負(fù)片，而航天遙感影像則通過(guò)遙感方式獲取數(shù)據(jù)。隨著航天遙感技術(shù)的發(fā)展，高分辨率的影像可以用作數(shù)字正射影像的數(shù)據(jù)源[4]。內(nèi)業(yè)人員可以通過(guò)使用遙感數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行幾何糾正，在對(duì)數(shù)字影像進(jìn)行處理融合和鑲嵌后，即可更新入庫(kù)。

2.3　DLG數(shù)據(jù)

數(shù)字線劃地圖（Digital Line Graphic，簡(jiǎn)稱(chēng)DLG）是現(xiàn)有地形圖上基礎(chǔ)地理信息要素的矢量數(shù)據(jù)集，通過(guò)各種矢量數(shù)據(jù)采集手段將地表各要素的空間關(guān)系和相關(guān)屬性信息分層提取、編輯、保存，因而可以全面描述地表目標(biāo)[5]。DLG是一種放大、漫游、查詢、檢查、量測(cè)、疊加地圖，數(shù)據(jù)量小，便于分層，能快速生成專(zhuān)題地圖，亦被稱(chēng)作矢量專(zhuān)題信息。

DLG數(shù)據(jù)能滿足GIS進(jìn)行各種空間分析的要求，可隨機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)選取和顯示，與其他幾種產(chǎn)品疊加，便于分析、決策。DLG的技術(shù)特征為：地圖地理內(nèi)容、分幅、投影、精度、坐標(biāo)系統(tǒng)與同比例尺地形圖一致，圖形輸出為矢量格式，任意縮放均不變形。

目前，常用的DLG獲取方式有以下幾種：

（1）原圖數(shù)字化

原圖數(shù)字化主要包括手扶跟蹤數(shù)字化和地圖掃描矢量化，兩者都常以舊的地形圖為底圖進(jìn)行數(shù)字化。手扶跟蹤數(shù)字化需要用數(shù)字化儀對(duì)原圖的地形特點(diǎn)逐點(diǎn)進(jìn)行跟蹤采集，精度較低，而地圖掃描矢量化可以用掃描儀直接掃描原圖，精度較高。地圖掃描矢量化借用計(jì)算機(jī)軟件中原有的柵格地圖或直接對(duì)掃描后的紙質(zhì)地圖進(jìn)行矢量化，對(duì)地形圖中新產(chǎn)生的管線、道路、居民地等要素，進(jìn)行分層編輯，產(chǎn)生DLG。

（2）全野外數(shù)字測(cè)圖

全野外數(shù)字測(cè)圖通過(guò)使用全站儀、GPS接收機(jī)等測(cè)量?jī)x器，在野外進(jìn)行實(shí)地測(cè)量獲取數(shù)據(jù)，具有高精度、高費(fèi)用特點(diǎn)，多用于沒(méi)有底圖的地區(qū)。

（3）修改現(xiàn)有DLG數(shù)據(jù)

該方法是基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新中的常用方法，在現(xiàn)有的DLG數(shù)據(jù)上根據(jù)最新的數(shù)字正射影像圖進(jìn)行修改、保存。

（4）數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量

攝影測(cè)量在基本比例圖生產(chǎn)中占據(jù)著重要位置，經(jīng)歷了模擬攝影測(cè)量和解析攝影測(cè)量階段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、專(zhuān)家系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等學(xué)科的發(fā)展，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的內(nèi)涵已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)攝影測(cè)量的范圍，現(xiàn)已被公認(rèn)為攝影測(cè)量的第三個(gè)發(fā)展階段。

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量與模擬攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量的最大區(qū)別在于：它處理的原始信息不僅可以是像片，更主要的是數(shù)字影像（如SPOT影像）或數(shù)字化影像；它最終是以計(jì)算機(jī)視覺(jué)代替人眼的立體觀測(cè)，因而它所使用的儀器最終將是通用計(jì)算機(jī)及其相應(yīng)外部設(shè)備；其產(chǎn)品是數(shù)字形式的，傳統(tǒng)產(chǎn)品只是該數(shù)字產(chǎn)品的模擬輸出[5]。

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量作為一門(mén)由二維影像到三維空間的學(xué)科，主要通過(guò)提取物體特征點(diǎn)的方式確定物體坐標(biāo)，然后將收集到的遙感影像進(jìn)行立體測(cè)圖，減輕了野外測(cè)圖的工作量，降低了生產(chǎn)成本，得到的數(shù)據(jù)源精度高[6]。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量以其高效快速、生成數(shù)據(jù)產(chǎn)品齊全而發(fā)揮著其他測(cè)量手段無(wú)法比擬的作用。

3　結(jié)束語(yǔ)

深入分析和研究DEM 、DOM、DLG產(chǎn)品的獲取方式、應(yīng)用范圍，有利于提高測(cè)繪項(xiàng)目管理水平，優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃，加快推進(jìn)基礎(chǔ)測(cè)繪轉(zhuǎn)型，推動(dòng)數(shù)字 化測(cè)繪向信息化測(cè)繪升級(jí)，為服務(wù)國(guó)計(jì)民生提供更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)測(cè)繪保障。

[1]張瑞軍,楊武年,劉漢湖,等．?dāng)?shù)字高程模型的構(gòu)建及其應(yīng)用[J].工程勘察,2005,(3):61-64.

[2]賈亞紅,白潔,賈敬亭,等.數(shù)字高程模型的制作與應(yīng)用[J].西部資源,2011(1):58-61.

[3]于雷,商博,周琦.數(shù)字正射影像圖的制作方法和應(yīng)用研究[J].測(cè)繪與空間地理信息,2009,32(3):176-178.

[4]孫馳,王小平.影像地圖的發(fā)展及作用[EB/OL].(2012-10-09)．http://www.docin.com/p-494692355.html

[5]張序.測(cè)量學(xué)[M].南京:東南大學(xué)出版社,2007.

[6]修文群.城市地理信息系統(tǒng)[M].北京:北京希望電子出版社,2001.