李晉

摘 ? 要：數(shù)字高程模型（ Digital Elevation Model，DEM） 是地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中最為重要的空間信息資料之一，是構(gòu)建國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的重要框架數(shù)據(jù)。本文結(jié)合蕪湖市 1∶1 000 高精度DEM 制作的生產(chǎn)實(shí)踐，討論了高精度DEM 的制作方法，為制作高精度DEM 指出了一條非常有效的途徑，也為今后建立城市精細(xì)三維模型奠定了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：DEM ?高精度 ?大范圍 ?WHCORS

中圖分類號(hào)：P208 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）06（a）-0019-02

近年來(lái)，隨著城市建設(shè)步伐的不斷加快和建設(shè)范圍的不斷擴(kuò)展，各相關(guān)部門對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的需求也越來(lái)越多。數(shù)字高程模型（DEM）作為城市基礎(chǔ)地理空間框架的數(shù)據(jù)組成之一，在城市規(guī)劃和各項(xiàng)管理過(guò)程中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，作者結(jié)合在安徽省蕪湖市城市地理空間框架更新項(xiàng)目中的要求，通過(guò)選擇比較，確定技術(shù)路線，選擇構(gòu)建了蕪湖市區(qū)1400km2范圍內(nèi)高精度1：1000DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)，為快速準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)高精度、大范圍DEM數(shù)據(jù)的批量生產(chǎn)提供一些經(jīng)驗(yàn)。

1 ?生產(chǎn)項(xiàng)目、作業(yè)區(qū)的主要情況及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)生產(chǎn)項(xiàng)目的范圍要求為蕪湖市城區(qū)1400km2，項(xiàng)目計(jì)劃時(shí)間為4個(gè)月，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)若干。1：1000DEM數(shù)據(jù)采樣間隔為1.0m，精度要求參照國(guó)家規(guī)范要求。作業(yè)區(qū)所在的蕪湖市位于安徽省東南部，地處長(zhǎng)江下游，南倚皖南山系，北望江淮平原。北與合肥市、馬鞍山市毗鄰，南與宣城市、池州市接壤，東與馬鞍山市、宣城市相連，西與銅陵市、安慶市交界。地勢(shì)南高北低，地形呈不規(guī)則長(zhǎng)條狀;地貌類型多樣，平原丘陵，河湖水網(wǎng)密布。

在區(qū)域范圍內(nèi)，已有的資料包含蕪湖市連續(xù)運(yùn)行參考站綜合服務(wù)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱WHCORS），蕪湖市似大地水準(zhǔn)面精化成果，蕪湖市區(qū)域1：1000基礎(chǔ)地形圖，可為本項(xiàng)目實(shí)施提供測(cè)繪基準(zhǔn)服務(wù)和參考數(shù)據(jù)。

2 ?DEM數(shù)據(jù)獲取方式比較

2.1 DEM數(shù)據(jù)源的選擇

DEM數(shù)據(jù)成產(chǎn)過(guò)程中，DEM的數(shù)據(jù)來(lái)源主要有3種方式，第一種，利用原有1：1000地形圖的方式。這種方法，生產(chǎn)速度快，成本低，工序較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)在于地形圖現(xiàn)勢(shì)性及圖面要素承載量的限制，數(shù)據(jù)成果的精度難以達(dá)到大比例尺DEM的精度要求。第二種，采用地面測(cè)量數(shù)據(jù)。這種方法的數(shù)據(jù)成果精度很高，但是效率很低，野外工作太多，成本也較高，不建議使用。第三種采用影像及電子數(shù)據(jù)包含航空攝影測(cè)量、航天遙感影像，及激光掃描、干涉雷達(dá)等方式。這種數(shù)據(jù)源所獲得的DEM數(shù)據(jù)，有速度快，可大范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。其中采用航天遙感影像數(shù)據(jù)，生產(chǎn)成本較低，生成高精度1：1000DEM成果的難度較大，在精度上很難滿足要求。采用激光掃描、干涉雷達(dá)等新型方式，在實(shí)際操作過(guò)程中，經(jīng)測(cè)算，每平方公里生產(chǎn)的成本費(fèi)非常高，而且對(duì)于后期數(shù)據(jù)處理人員的技術(shù)要求也比較高，提高了人力成本，不適合本項(xiàng)目的實(shí)際生產(chǎn)情況。采用航空攝影測(cè)量的方式，通過(guò)新航攝不低于0.10m分辨率的航空影像做為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從精度、成本、效率等多方面的選擇，效果較優(yōu)。

通過(guò)多種測(cè)算，考慮實(shí)際生產(chǎn)的可操作性等方面要求，我們選用進(jìn)行航空攝影測(cè)量的方式，做為DEM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。

2.2 DEM數(shù)據(jù)采集方法的選擇

DEM數(shù)據(jù)的采樣及采集方法較多，常用的方式有沿等高線采樣、規(guī)則格網(wǎng)采樣、選擇性采樣等方式。由于本次處理的數(shù)據(jù)涉及蕪湖市區(qū)1400km2，并且區(qū)域內(nèi)地貌類型多樣，有平原丘陵，且河湖水網(wǎng)密布，采用單一的采樣方式，將難以保證數(shù)據(jù)采集的精度。根據(jù)所選用的航測(cè)數(shù)據(jù)做為數(shù)據(jù)源的方式，對(duì)于采用多種采樣方式進(jìn)行結(jié)合，創(chuàng)造了條件，因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)中，采用的是將規(guī)則網(wǎng)格采樣與選擇性采樣進(jìn)行相結(jié)合的方式，將部分山地的等高線成果，做為預(yù)處理的計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合采樣。

2.3 技術(shù)路線確定

根據(jù)前面的分析與研究，在項(xiàng)目的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中建立了具體的技術(shù)路線：采用航攝不低于0.10m分辨率的航空影像成果進(jìn)行模型建立，收集區(qū)域內(nèi)部分山地區(qū)域的等高線成果，及在航測(cè)立體模型下采集封閉水面的成果，做為匹配預(yù)處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行規(guī)則格網(wǎng)采樣后生成初步DEM成果后，導(dǎo)入立體模型下，對(duì)不符合地貌特征的區(qū)域進(jìn)行特征線、特征點(diǎn)的采集，并根據(jù)成果構(gòu)建TIN，生成DEM成果數(shù)據(jù)。

3 ?DEM數(shù)據(jù)主要生產(chǎn)過(guò)程及技術(shù)要點(diǎn)

3.1 主要成產(chǎn)過(guò)程

見圖1所示。

3.2 特征數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要點(diǎn)

特征點(diǎn)主要采集反映地面起伏的高程點(diǎn)，特征線主要指等高線、斷裂線、地形突變線、道路邊線、水域邊界線等地貌突變線。特征要素的采集以1：1000比例尺圖幅為單位存儲(chǔ)，圖幅內(nèi)模型之間特征要素接邊，對(duì)于測(cè)區(qū)外圍圖邊，要求相應(yīng)圖幅的對(duì)應(yīng)圖廓邊的范圍外擴(kuò)10m，同時(shí)要求在該外擴(kuò)圖廓邊上適當(dāng)加測(cè)一些特征點(diǎn)、線，以保證構(gòu)建不規(guī)則三角格網(wǎng)（TIN）的需要。

進(jìn)行城市區(qū)域采集時(shí)，人工建筑不參與DEM特征采集，河堤大壩需要采集河堤上下坡坎線，反映堤壩特征。高速鐵路采集鐵路線兩側(cè)加固或未加固陡坎，反映地面特征，如無(wú)坎則以常規(guī)地形采集，鐵軌不參與DEM采集。公路兩側(cè)采集路肩路塹線，反映公路特征，在未能完整表達(dá)地表特征的區(qū)域，需要加測(cè)特征點(diǎn)或特征線。坡坎需加測(cè)上下高程。

進(jìn)行水系要素采集時(shí)，可區(qū)分流動(dòng)水域和靜止水域。流動(dòng)水域主要指河流，河流測(cè)出岸邊線（可以用坎表示）和水涯線，如果岸邊線為陡坎或斜坡的按陡坎、斜坡處理，如果河流岸邊坡度變化平緩時(shí)，即便有等高線也要視情況適當(dāng)加測(cè)一些特征線，流動(dòng)水域最重要的是要保證其上、下游高程呈梯度下降，關(guān)系合理。靜止水域主要包括湖泊、水庫(kù)和塘等，靜止水域要加測(cè)水面線并保證其閉合且采集數(shù)據(jù)的高程點(diǎn)要一致。水域中有小島的把水域分為兩塊勾繪，但也要保證每塊都閉合。測(cè)水面線在不能把握是同一高度測(cè)的情況下，可以將鎖定打開。

4 ?產(chǎn)品質(zhì)量控制

為了檢核大面積DEM的高程精度，采取通過(guò)已有DLG數(shù)據(jù)提取高程點(diǎn)，結(jié)合外業(yè)實(shí)測(cè)檢查點(diǎn)等高程數(shù)據(jù)展點(diǎn)插入DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行高程值比對(duì)的方式，對(duì)數(shù)據(jù)精度進(jìn)行檢查和統(tǒng)計(jì)。如圖2經(jīng)檢查圖幅DLG與DEM同名地形點(diǎn)的高程較差，平均±0.250m，圖幅最大±0.456m，圖幅最小±0.065m，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良品率為96.8%，總體精度符合要求。

5 ?結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)踐表明，通過(guò)航空攝影測(cè)量的方式，合理編制技術(shù)方案，可以從時(shí)效上、精度上及成本上滿足目前城市中大面積、高精度DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)要求的，也是當(dāng)前測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn)的主要方式。但是相信，隨著雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)采集等新型數(shù)據(jù)采集方式的進(jìn)一步普及與提高，DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效率與成果精度還有較多的上升空間，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)也將為城市發(fā)展提供更多、更廣及全方位的服務(wù)。

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