航空攝影測量法制作數字高程模型工藝流程探討

許曉慶

摘 要 通過筆者在實際工作中的總結，探討采用航空攝影測量方法采集DEM過程中，在特征點線采集和編輯環節所遇到問題及解決方法。

關鍵詞 數字高程模型；流程；征點線采集

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0133-01

1 數字高程模型（DEM）概念及應用

數字高程模型（digital elevation model，DEM）是在一定范圍內通過規則格網點描述地面高程信息的數據集，用于反映區域地貌形態的空間分布。數字高程模型是國家基礎地理信息數字成果的主要組成部分。在實際生產中，DEM可以用來計算土方量，坡度，坡向，繪制坡度圖，暈渲圖等。在通信領域，可以用于蜂窩基站的分析。

2 航空攝影測量法采集DEM設備狀況

DEM的采集有航空攝影測量法，空間傳感器法，地形圖掃描矢量化法，野外采集法等。其中，航空攝影測量法是最常見的一種方法，具有效率高，勞動強度低等優點，它主要是通過全數字攝影測量工作站來進行，主要有JX4-C全數字攝影測量工作站，Virtuo Zo NT全數字攝影測量工作站，MapMatrix多源空間信息綜合處理平臺等。

3 數字高程模型的生產工藝流程

1）資料準備。主要有航空攝影像片，空三加密結果，外業控制點成果，技術設計書等。

2）像對定向。順序為內定向，相對定向，核線重采樣，絕對定向。內定向限差≤0.01 mm，相對定向≤0.005 mm，平面坐標≤0.0002 Mm，高程定向≤0.3 m。數字高程模型的格網尺寸根據比例尺選擇，通常1：500至1：2000的格網尺寸不應大于0.001M圖（M圖為成圖比例尺分母），1：5000至1：10萬不大于0.0005M圖。

3）特征點線采集。以1：10000地形圖黃土地貌為例，數據采集時應特別注意塬、梁、峁的特征，其上比較平坦，以散點表示；邊緣地貌特征比較明顯，采集塬、梁、峁邊緣線配合散點表示，采集應確保準確反映地貌形態。明顯的地形特征線如山谷線，山脊線，斷裂線，盡量用折線方式采集，數據點過密的話會增加不必要的存儲量，影響數據的提取和處理，測池塘一般以塘坎內邊沿采集，塘坎線與水邊線投影較大，可以明顯分開時，水邊線采集時第一點要測準，保持水邊線高程一致。碎步點選在地形特征點上，如路交叉口，坎頂，坎底，鞍部，山頂，池塘邊，河邊等，河流、水渠的采集應按從下游向上游的方向進行采集。采集依比例的雙線時，應注意兩岸水涯線的深度保持一致。采集道路時必須切準，保證道路邊線的高程精度，防止道路飛離地表。路堤、路塹、陡坎采集斷裂線，但應測注碎部點，以反映地形變化。進行地物取舍時，要注意像對之間的接邊。路堤和路塹采集時，一定要切準上邊線和坡腳線，保證道路不扭曲。特征線要測出工作邊界，相關匹配計算時邊界有時會出一片粗差點，俗稱“大巴叉”，此時特征點線超出工作邊界一點，在計算相關匹配，“飛點”就沒有了。相鄰相對的采集數據要接邊，不出現漏洞，接邊處的高程應符合高程連續的特征。溝緣線指的是從坡面到溝道的突變邊緣線，每條流域的溝緣線應是一條封閉的多邊形。在采集時特意把溝緣線和溝道里的斷裂線在數據上區分其他斷裂線，這樣可以按用戶要求提交溝緣線專題數據。溝寬大于10米的溝緣需采集。若溝緣線被人工地物切斷比如：公路、堤壩等，溝緣線跨越公路或堤壩表示，以體現出自然地形為原則，難以表示時也可沿公路或堤壩采集，這時將人工地貌作為自然地貌看待。

4）構建TIN。TIN的構建主要有線性內插法，雙線性多項式內插法，分塊雙三次多項式內插法，移動曲面擬合內插方法等，然后在TIN的基礎上通過線性和雙線性內插件DEM。當下常用的方法是通過等高線和高程點構建TIN，在TIN的基礎上通過線性和雙線性內插DEM。

5）DEM數據編輯中，在相關匹配前，水域線先采集出來，這樣區域內的點不用做相關匹配了，創建物方DEM時采集水域的第一點的高程沖到該區域，此時水域內不會有曲線通過，所以，在采集水域時第一點很重要，要測準確。以后的點就可切準立體放松些。對于平坦地區，可以用非相關區把平地范圍采集出來，在范圍內高倍人工打樁點后構TIN，這樣精度可以提高。對于出現的深溝立體采集特征線是比較模糊，這時可以用反立體使深溝變成山脊，把腳盤打反可以得到好的立體觀測效果，水域中的小島是要吧水域分為兩塊勾繪，不要讓任何一個水域內出現小島。對于大片森林，要加樹高改正，先測樹高，測森林邊界要測在地面，森林內部匹配點全部編輯在數頂，在創建物方DEM時程序時自動把這些點減去樹高在構建TIN。對于大比例尺有散樹散房的地方，由于大比例尺精度要求高，采用密集相關匹配會增加立體編輯的工作量，因為太多點要從房頂樹頂壓到地面，此時比較適合用中等密度相關，然后上立體點點編象方格網點，并加測特征線來滿足精度要求。對于特寬角高山區看不了立體，可以采用：①把重疊度改大到70%或75%；②把無立體，陰影區用非相關區內部估計立體打點成圖；③縮小一倍編輯；④平滑挑粗差增至0.4-0.5；⑤外推象元數增至300等方法來解決。

6）DEM數據接邊，相鄰的DEM數據檢查接邊高程差大于2倍中誤差的格網點，則為超限，需要重新編輯，再接邊。

7）DEM數據鑲嵌和裁切，需要外擴一排或多排DEM格網，防止圖幅邊無效值。

8）質量檢查。從以下幾方面進行大地基準：高程基準，地圖投影，格網點精度，相鄰DEM接邊精度，數據格式，數據文件名，元數據，質量檢查記錄，驗收報告，技術總結。檢查DEM可以通過內插等高線的方法，目視等高線是否有突變的地方，或者與已經做好的地形圖比較，當地貌形狀高程差異較大時，可以判斷可能有的質量問題，進行修改。在MapMatrix多源空間信息綜合處理平臺中，可以對其他系統的拼接質量報告文件進行檢查，以直觀的方式表示出來，便于檢查拼接質量，系統將自動在作業區內把外系統的文本文件中的點用不同顏色的點標在示意圖上，這樣可以很方便的看到哪些區域的點誤差大，即可方便直觀的對該區域進行下一步編輯。

9）成果整理與提交。項目完成后需要提交的成果包含，DEM數據文件、特征點、線文件、元數據、DEM數據文件結合表、質量檢查記錄、驗收報告、技術總結等。數字高程模型的主要存儲介質為光盤。DEM的格式可以根據甲方的要求轉換多種格式。可以生產ArcGIS的grid數據，再生成txt格式數據。利用FME軟件可以轉成dgn格式等。

參考文獻

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