航空摄影测量法制作数字高程模型工艺流程

摘 要 通过笔者在实际工作中的总结,探讨采用航空摄影测量方法采集DEM过程中,在特征点线采集和编辑环节所遇到问题及解决方法.

关 键 词 数字高程模型；流程；征点线采集

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0133-01

1.数字高程模型（DEM）概念及应用

数字高程模型（digital elevation model,DEM）是在一定范围内通过规则格网点描述地面高程信息的数据集,用于反映区域地貌形态的空间分布.数字高程模型是国家基础地理信息数字成果的主要组成部分.在实际生产中,DEM可以用来计算土方量,坡度,坡向,绘制坡度图,晕渲图等.在通信领域,可以用于蜂窝基站的分析.

2.航空摄影测量法采集DEM设备状况

DEM的采集有航空摄影测量法,空间传感器法,地形图扫描矢量化法,野外采集法等.其中,航空摄影测量法是最常见的一种方法,具有效率高,劳动强度低等优点,它主要是通过全数字摄影测量工作站来进行,主要有JX4-C全数字摄影测量工作站,Virtuo Zo NT全数字摄影测量工作站,MapMatrix多源空间信息综合处理平台等.

3.数字高程模型的生产工艺流程

1）资料准备.主要有航空摄影像片,空三加密结果,外业控制点成果,技术设计书等.

2）像对定向.顺序为内定向,相对定向,核线重采样,绝对定向.内定向限差≤0.01 mm,相对定向≤0.005 mm,平面坐标≤0.0002 Mm,高程定向≤0.3 m.数字高程模型的格网尺寸根据比例尺选择,通常1：500至1：2000的格网尺寸不应大于0.001M图（M图为成图比例尺分母）,1：5000至1：10万不大于0.0005M图.

3）特征点线采集.以1：10000地形图黄土地貌为例,数据采集时应特别注意塬、梁、峁的特征,其上比较平坦,以散点表示；边缘地貌特征比较明显,采集塬、梁、峁边缘线配合散点表示,采集应确保准确反映地貌形态.明显的地形特征线如山谷线,山脊线,断裂线,尽量用折线方式采集,数据点过密的话会增加不必要的存储量,影响数据的提取和处理,测池塘一般以塘坎内边沿采集,塘坎线与水边线投影较大,可以明显分开时,水边线采集时第一点要测准,保持水边线高程一致.碎步点选在地形特征点上,如路交叉口,坎顶,坎底,鞍部,山顶,池塘边,河边等,河流、水渠的采集应按从下游向上游的方向进行采集.采集依比例的双线时,应注意两岸水涯线的深度保持一致.采集道路时必须切准,保证道路边线的高程精度,防止道路飞离地表.路堤、路堑、陡坎采集断裂线,但应测注碎部点,以反映地形变化.进行地物取舍时,要注意像对之间的接边.路堤和路堑采集时,一定要切准上边线和坡脚线,保证道路不扭曲.特征线要测出工作边界,相关匹配计算时边界有时会出一片粗差点,俗称“大巴叉”,此时特征点线超出工作边界一点,在计算相关匹配,“飞点”就没有了.相邻相对的采集数据要接边,不出现漏洞,接边处的高程应符合高程连续的特征.沟缘线指的是从坡面到沟道的突变边缘线,每条流域的沟缘线应是一条封闭的多边形.在采集时特意把沟缘线和沟道里的断裂线在数据上区分其他断裂线,这样可以按用户要求提交沟缘线专题数据.沟宽大于10米的沟缘需采集.若沟缘线被人工地物切断比如：公路、堤坝等,沟缘线跨越公路或堤坝表示,以体现出自然地形为原则,难以表示时也可沿公路或堤坝采集,这时将人工地貌作为自然地貌看待.

4）构建TIN.TIN的构建主要有线性内插法,双线性多项式内插法,分块双三次多项式内插法,移动曲面拟合内插方法等,然后在TIN的基础上通过线性和双线性内插件DEM.当下常用的方法是通过等高线和高程点构建TIN,在TIN的基础上通过线性和双线性内插DEM.

5）DEM数据编辑中,在相关匹配前,水域线先采集出来,这样区域内的点不用做相关匹配了,创建物方DEM时采集水域的第一点的高程冲到该区域,此时水域内不会有曲线通过,所以,在采集水域时第一点很重要,要测准确.以后的点就可切准立体放松些.对于平坦地区,可以用非相关区把平地范围采集出来,在范围内高倍人工打桩点后构TIN,这样精度可以提高.对于出现的深沟立体采集特征线是比较模糊,这时可以用反立体使深沟变成山脊,把脚盘打反可以得到好的立体观测效果,水域中的小岛是要吧水域分为两块勾绘,不要让任何一个水域内出现小岛.对于大片森林,要加树高改正,先测树高,测森林边界要测在地面,森林内部匹配点全部编辑在数顶,在创建物方DEM时程序时自动把这些点减去树高在构建TIN.对于大比例尺有散树散房的地方,由于大比例尺精度要求高,采用密集相关匹配会增加立体编辑的工作量,因为太多点要从房顶树顶压到地面,此时比较适合用中等密度相关,然后上立体点点编象方格网点,并加测特征线来满足精度要求.对于特宽角高山区看不了立体,可以采用：①把重叠度改大到70%或75%；②把无立体,阴影区用非相关区内部估计立体打点成图；③缩小一倍编辑；④平滑挑粗差增至0.4-0.5；⑤外推象元数增至300等方法来解决.

6）DEM数据接边,相邻的DEM数据检查接边高程差大于2倍中误差的格网点,则为超限,需要重新编辑,再接边.

7）DEM数据镶嵌和裁切,需要外扩一排或多排DEM格网,防止图幅边无效值.

8）质量检查.从以下几方面进行大地基准：高程基准,地图投影,格网点精度,相邻DEM接边精度,数据格式,数据文件名,元数据,质量检查记录,验收报告,技术总结.检查DEM可以通过内插等高线的方法,目视等高线是否有突变的地方,或者与已经做好的地形图比较,当地貌形状高程差异较大时,可以判断可能有的质量问题,进行修改.在MapMatrix多源空间信息综合处理平台中,可以对其他系统的拼接质量报告文件进行检查,以直观的方式表示出来,便于检查拼接质量,系统将自动在作业区内把外系统的文本文件中的点用不同颜色的点标在示意图上,这样可以很方便的看到哪些区域的点误差大,即可方便直观的对该区域进行下一步编辑.

9）成果整理与提交.项目完成后需要提交的成果包含,DEM数据文件、特征点、线文件、元数据、DEM数据文件结合表、质量检查记录、验收报告、技术总结等.数字高程模型的主要存储介质为光盘.DEM的格式可以根据甲方的要求转换多种格式.可以生产ArcGIS的grid数据,再生成txt格式数据.利用FME软件可以转成dgn格式等.