談峽山水庫庫區高精度DEM 制作方法

杜 藝，董 康，謝琳琳

（山東省水利勘測設計院，山東 濟南250014）

近年來，隨著數字航空攝影測量技術的快速發展，數字高程模型DEM 在測繪、水文、氣象、地貌、地質、土壤、工程建設、通訊、軍事等國民經濟和國防建設以及人文和自然科學領域有著廣泛的應用。如在工程建設上，可用于如土方量計算、通視分析等；在防洪減災方面，可以作為進行水文分析如匯水區分析、水系網絡分析、降雨分析、蓄洪計算、淹沒分析等的基礎數據。

1 無人機航空影像獲取

無人機航測是傳統航空攝影測量手段的有力補充，具有機動、靈活、快速、經濟等特點，在小區域和飛行困難地區高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優勢，因此無人機低空攝影測量成為該項目首選。峽山水庫提高興利水位測量工程的1∶2 000 地形圖測量航拍時間為2013 年10 月，航攝比例尺1∶30 625，地面分辨率0.15 m，飛行高度720 m，飛行時間約480 min，測區總共劃分4 個區域，飛行4 個架次，作業面積約350 km2，共獲取影像3 038 張。拍攝的無人機低空攝影照片，現勢性較好，航攝資料已經通過驗收。野外控制點逐條航線布設，航線內每隔四張片即五條基線有一個像控點。

2 獲取DEM 的技術方法

2.1 特征點線采集

采集的三維DLG 數據是全要素線劃圖，只需要保留反映地形地貌的特征數據，比如等高線、道路、水系等。但是這些數據不足以充分表現地貌特征及細節，還需要在立體環境下采集特征要素，包括特征線，水涯線、水面高程點、模糊區等，采集的所有特征點線要保證高程精度。最后將全外業高程點與采集的特征點線一起構建TIN、內插DEM。

2.2 引入全野外采集的高程點

考慮到水利工程項目對于高程的特殊要求，圖面高程點進行全野外數字化方式采集，最后利用碎部點進行數字高程模型精化編輯，將全野外高程點引入三維DLG 中。

2.3 內插DEM

目前常用的算法是TIN，然后在TIN 基礎上通過線性和雙線性內插建DEM。主要指利用三維特征線構成的不規則三角網來內插數字高程模型，這些特征點包括等高線、高程注記點、沿地貌結構線和邊界線分布的點。圖1 是基于DLG構建的不規則三角網，地面采樣間隔為2 m。

圖1 不規則三角網TIN

2.4 DEM 編輯

如果是自動匹配方法生產的DEM，編輯工作量較大，特別是對于大面積的具有一定高度的植被區域和房屋建筑物等，DEM 的格網點都需要編輯到地面上。本項目已經采集完DLG，用基于DLG 的DEM 生成就可以提高效率，減少編輯量。

2.5 DEM 接邊

選擇相鄰模型的DEM 數據，檢查接邊后重疊區域內同名格網點的高程；如果存在高程較差大于2 倍高程中誤差的格網點，則認定為粗差點，需要重新構建立體模型；對出現粗差點的DEM 數據進行接邊區域修測后重新接邊。

2.6 DEM 鑲嵌與裁切

按照1:2 000 的圖幅結合表對DEM 進行裁切，保證有部分重疊就可以進行DEM 拼接處理。

3 DEM 精度評定

根據項目要求，比例尺為1∶2 000，DEM 的格網間距采用2 m×2 m，精度要求按照表1 中所示。為了驗證數字高程模型的高程精度，將全野外碎部點處數字高程模型所測高程與全野外碎部點高程比較，截取其部分結果如表1。

表1 全野外高程點與數字高程模型高程對比

依據中誤差統計公式，所得數字高程模型之高程相對于全野外碎部點高程中誤差為0.34 m，符合一級平面高程中誤差的要求。