张雪玲1 谢积鉴2
1.广西壮族自治区地图院；2.广西壮族自治区科学技术情报研究所 广西 530022
摘要：随着航空摄影测量技术和三维数字城市的发展，数字高程模型作为一种基础数据已经被广泛应用在各个领域。它可以形象的表达地势地形，可以用于高程分析、等高线生成，可以作坡度分析、生成剖面图，可以制作透视图、断面图等，是洪水淹没分析、通视性分析等必不可少的数据，是制作正射影像图的基础，是三维数字城市建设必不可少的元素。本文就针对制作1:10000数字高程模型的相关过程进行探析，仅供参考。
关键词：制作；1:10000；数字高程模型
1数字高程模型的概述
1.1数字高程模型的含义
数字高程模型（DigitalElevationModel，简称DEM）是一种用一组有序数值阵列的形式来表示地面高程的实体地面模型。是针对地形地貌进行建模，将地表的形态通过该模型真实地反映出来。数字高程模型是测绘生产的基础数据之一，在测绘、工程、地质、规划、军事等领域都有广泛的应用。此外，从DEM数据还能产生许多产品如：平面等高线图、立体等高线图、纵横断面图、三维立体透视图、晕渲图、等坡度图等。
1.2常见DEM的获取方法
1）地面测量：地面测量是测绘中最常用的DEM获取方法，利用自动记录的全站仪在野外实测三维坐标点，将数据通过串行通讯方式输入计算机，再利用某种软件，生成DEM数据。2）从已有地形图上获取：利用数字化仪对已有地图上的信息（如等高线、地形线等）进行数字化的方法，生成DEM数据，也可以从解析摄影测量和数字摄影测量得到。如果项目任务中包含3D产品，可以直接将道路、水系、等高线、高程点及陡坎从原始三维数据中提取出来，再在立体模型下采集必要的断裂线和坎下线，这样就满足了DEM数据的获取。3）INSAＲ测量技术：其原理就是利用SAＲ的2部天线（或1部天线2次经过），获取同一地区具有一定视角差的2幅具有相干性的SLC（SingleLookComplex，单视复数)SAＲ图像，并根据其干涉相位数据来提取地表的DEM数据。4）机载激光Lidar技术：其原理是通过安装在飞机上的机载激光探测和测距系统量测地面物体的三维坐标，生成LiDAＲ数据影像。Lidar数据经过相关软件数据处理后，可以生成高精度DEM。5）立体遥感数据：其原理是在天空两点（P1和P2）拍摄地面同一点A时形成一∠P1AP2夹角，当P1和P2空间位置确定后，该角度越大地物点越高;反之，角度越小地物越低。将地面所有点的高程解算后就得到了数字地面模型。6）数字摄影测量：摄影测量是DEM数据采集最有效也是最常用的方法之一，用计算机自动相关和人工交互相结合的方法，一种是人工直接切准标准格网点，直接生产DEM;另一种是人工测绘等高线和地形特征点，通过内插获得DEM。
2、制作1:10000数字高程模型过程的分析
近年来1:10000地形图的更新需要提交DLG、DOM、DEM和入库成果等多套产品。利用已有测图成果中具有高程信息的三维数据，如等高线（等高线是表示地形最常见的形式，对地形形态的变化具有很好的反映；它是通过对地球表面的水平切割而产生的连续曲线，通过等高线组表示地貌形态；单条等高线无法直接反映地貌形态）、高程点等地貌要素以及道路、水涯线（根据实际情况采集上、下沿线）、水域面和地貌坎等反映地表信息的实测现势数据，能够保证DEM的产品精度和质量以及DEM数据与DLG数据的套合。由于实地的特征是千变万化的，为了使DEM能更加准确、逼真地反映实际地形特征（是对地形形态描述具有重要意义的点、线、面；它是地形形态的骨架，决定着地形的类型、空间分布状况，是地形描述的核心）还需要在地形变化处增补添加一定量的特征点、特征线，最后生成DEM。
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2.1 DEM制作流程
应用全数字摄影测量Virtuozo已有测图数据制作DEM的流程如下：打开原有测区模型→提取可用测图数据→采集特征点、线→DEM数据精度检查→编辑DEM数据并自查→DEM接边→提交DEM成果
2.2 采集注意事项
从现有的Virtuozo测图成果中提取的参与DEM生产的地形数据，如道路、水域线面和人工地貌等，更加丰富了DEM数据的内容，保证了DEM精度。但对特殊地形如山顶、鞍部、洼地、沟底等地形特征点，特征线（包括山脊线、山谷线、坡度变换线等）进行立体三维数据采集以控制地形。采集时需要注意以下几点：（1）高于地面的道路（如公路和铁路）的DEM特征线应采集道路的路肩以及路堤与地面的变换处；（2）堤坝、陡坎、斜坡、冲沟等人工地貌应在地形变化处采集下边缘线或是沟底线等特征线控制其地形走势、真实反映地形特点；（3）利用立体测图矢量文件数据作为特征点、线生成DEM时，要对该文件数据中高于地面的点、线进行处理，如：桥、涵洞、下跨道和堤坝上的高程点以及高于地面的地物边线等，尽量避免后期DEM生成时出现不合理的情况；（4）对于面状静止水域的水涯线（如池塘、湖泊和水库），要赋统一高程值，置平水面；（5）在山顶、山谷、洼地、山脊等高程信息薄弱的地区补充特征点线。切准地面采集的特征点、线可以更详细有效如实地描述地貌形态，有效利用每一特征点线参与构TIN并生成DEM，这样可以直接、有效地提高DEM的产品质量，也是提高作业效率的重要措施。
2.3 DEM精度
高精度DEM数据能精准地表示地球表面空间连续起伏状态，DEM的保真性是地形模拟表达的基本标准，因此对DEM成果的精度有较高的要求。DEM精度指DEM地形表述的准确性，它取决于地形图上地貌要素的高程精度。对于1:1万图幅的DEM，精度不可超过1/3等高距，精度越高，产品质量越好。要提高DEM的绝对精度应该结合数字摄影测量，补采添加重要的特征线、特征点等表达地面高程的重要信息源来补充特殊地形特征细节以消除构TIN产生的“平台效应”，更好地逼近真实地形。DEM数据的质量（是指DEM地形描述的准确程度）直接影响应用DEM进行分析的结果及其可靠性。
2.4 DEM数据自查
在CASS下将所有参与DEM制作的已有测图数据和新补好的高程数据再次导入进来，利用一系列程序和操作步骤进行图层内及图层间的要素检查，有点线矛盾检查（保证高程点、等高线值之间关系是否合理、协调，等高线无明显打折、自相交）、水面置平检查、水系倒流检查（如河流要顺势自上游流向下游，上下游不可能高程同值）、0高度检查、线上增加三维点等程序、步骤。
2.5 DEM接边
地形图都是以图幅的方式存储，因此在提取采集完高程数据后还需要将每幅图进行接边，保证所有参与DEM制作的这些高程数据在图幅边、角处都无漏洞、是无缝连接（即平面无缝和高程无缝）。在CASS中将图幅套上标准图廓后，与相邻地形图的等高线、道路、特征线等地形要素接边。相邻图幅之间特征线等应严格接边，这里所说的严格不是指线与线平面接边，而是指线的高程要接边。接边处的高程值要一致，对于错误数据如高程值为0等需要修改调整，尽量避免生成DEM时出现不合理的情况。
结语
目前数字高程模型（DEM）在生活中有着广泛的应用，并且可以制作各种不同类型的专题图，一套完整快捷的操作方法更容易让人接受。
参考文献
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论文作者:张雪玲1,谢积鉴2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/10
标签：高程论文; 地形论文; 数据论文; 等高线论文; 特征论文; 数字论文; 模型论文; 《防护工程》2018年第21期论文;