关键词：遥感影像；制作DEM；质量检查方法
数字高程模型(DigitalElevationModel，DEM)是用一组有序数值阵列形式描述地表起伏形态特征的空间数据模型，通常以栅格数据的形式表示。DEM数据可通过一定的算法转化为等高线图、透视图、三维立体景观图、坡度图、断面图及晕渲图等专题图。如何对DEM数据进行质量评估、质量检查和质量控制已成为数字测绘成果一个十分重要的研究方向。DEM数据质量直接影响DEM应用分析结果的可靠性及应用目标的真正实现。
目前，生产制作DEM的手段非常多，主要有传统的地面量测法、基于数字线划图的内插法、数字摄影测量法、激光法和雷达法等，其中数字摄影测量法是目前最常用的方法。本文主要讨论采用数字摄影测量方法对基于遥感影像生成的DEM进行质量检查的方法。
数字高程模型(DEM)是数字摄影测量的重要产品之一,有着非常广泛的应用领域。DEM数据质量的好坏,直接影响DEM应用分析结果的可靠性及应用目标的真正实现。针对用数字摄影测量手段从遥感影像中提取的DEM,详细探讨多种实用的DEM质量检查方法。
一、DEM质量检查内容
依据相关标准及现有手段，DEM主要从以下几方面进行质量控制:
1)空间参考检查，主要检查数据的坐标系统、高程基准、投影参数等质量子元素；2)位置精度检查，主要检查数据的高程中误差、套合差、同名格网高程值；3)逻辑一致性检查，主要检查数据归档、数据格式、数据文件、文件命名及文件数量、数据的可读性等；4)时间精度检查，检查DEM生产中所使用的原始资料的质量、现势性及DEM成果数据的现势性；5)栅格质量检查，检查DEM的格网尺寸、格网起止点坐标、图幅范围；6)附件质量检查，检查元数据、图历簿及附属文档的正确性、完整性、权威性等。
其中对DEM数据的空间参考、格网起止点坐标的正确性、DEM高程值有效范围区域是否正确、元数据文件是否正确等问题的检查通常可采用程序自动完成。但是对DEM生产中原始数据是否含有系统误差、偶然误差和粗差等质量问题，以及对DEM制作过程内插模型的质量检查则较难通过软件或程序检查来实现。
二、DEM质量检查方法
目前生产单位对DEM成果数据的质量检查方法大致分为目视检查法、半自动检查法和自动检查法。
2.1目视检查法
主要是利用计算机对DEM数据进行可视化表达，由人工进行判断与检查。首先是基于立体影像的检查法，即恢复立体像对，检查格网点与立体模型的套合情况。目视检查对DEM的局部检查是最简单、最有效的检查方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其次，参考DEM数据中高程的最大、最小值将高程分为若干个等级，按高程由低到高每组赋予由浅到深的颜色对DEM数据进行分层分色显示，从整体上反映地貌的变化趋势，这是检查DEM高程异常变化最直观的方法。另外，利用检查软件的三维显示功能模块调用DEM数据，并将等高线数据叠加在DEM上，对其进行不同方位、不同远近、不同角度的放大缩小显示，这样能清晰直观地看到等高线和DEM的总貌与细部，便于检查发现地貌细部质量问题。最后，利用DEM内插反生等高线与原始等高线进行套合检查，或将DEM反生的等高线与正射影像进行叠加，目视检查等高线是否存在局部突变。当地貌形态或同名点高程处差异较大时，说明局部DEM数据可能有问题。
2.2半自动检查法
在全数字摄影测量生产DEM的方法中，使用左右正射影像零立体效果检查数字正射影像成果的同时，也能对相应DEM的数据精度进行质量检查。具体的方法为:根据原始左右片影像及影像纠正所需的DEM，对由左右片制作的2个正射影像进行匹配，若纠正所用的DEM正确，且在地面无高程障碍物处这2张正射影像应构成零立体，则其左右视差应为零。若存在左右视差时，则可能是由于定向参数有错误而导致左右正射影像不一致，或者正射影像再匹配过程有错，或者用于生成正射影像的DEM有错。若排除前2种可能，那么在正射影像对上表现的视差就是DEM错误的直接反映。因此，可以采用立体正射影像对的零立体方法，作为对利用正射影像的立体叠加进行质量控制的补充，从而提高原始DEM数据的完整性和可靠性。
2.3自动检查法(影像分析法)
DEM通常以栅格数据的形式表示，与其他栅格数据一样，可用灰度和彩色影像来表达和检查其高程误差。即利用色彩对照表建立不同高程值与灰度或彩色之间的对应关系，对DEM的局部进行详细监测，进而计算出局部区域DEM的误差。目前利用全数字摄影测量系统对DEM进行自动检查时，主要应用影像分析算法进行粗差点初步检查，然后再利用拟合法等做进一步检查。
2.3.1粗差点初步检测
DEM格网数据在形式上类似于栅格影像，DEM数据中的粗差点破坏了地形表面形态的连续性，与其周围地形点形成较大高差异常。DEM质量检查时，利用测区分析资料，大致确定图幅的高程范围。检查时可将高程值超出最大、最小高程5个等高距(Zmin－5dz，Zmax+5dz)的格网点都作为粗差点，其中Zmax为最大高程值、Zmin为最小高程值、dz为基本等高距。由于地形起伏变化有一定的连续性，即使在陡崖、冲沟等断裂地貌处，在某一方向上变化仍是连续的，利用这一地形特征，可求取待查格网点高程与其周围8个方向的邻近格网点高程的较差，当较差大于2dz时，将此格网点定为粗差点。
2.3.2拟合法检查
利用待检查点周围的格网点高程内插该点的拟合高程，将待查点的高程与拟合高程进行比较，当较差大于一定值时(通常为2倍或1倍基本等高距)，该点被定为怀疑点位，保留此内插值作为编辑或影像相关检查的基础参考值，这种检查方法就是拟合检查法。
结语
对DEM数据进行质量检查是DEM生产的重要环节。本文针对采用数字摄影测量方法基于遥感影像制作的DEM，讨论了多种DEM质量检查方法。其中，目视检查法作业量大，而且只能发现那些较明显的粗差点；零立体正射影像检查法用于特殊的场合，即必须有正射影像对；自动检查法效率最高，可靠性较高，但怀疑点位较多时排查工作量很大。所以DEM质量检查时需要多种方法综合利用，才能得到令人满意的结果。
参考文献
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作者简介
段玉晶（1977-），女，吉林德惠，本科，2006年毕业于解放军信息工程大学测绘工程专业，研究方向：主要从事制图编辑与遥感
论文作者:段玉晶,李淳,张俊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/5
标签：高程论文; 射影论文; 数据论文; 质量论文; 检查法论文; 影像论文; 数字论文; 《防护工程》2018年第19期论文;