1:10000数字高程模型(DEM)质量控制的几个方面

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摘 要：1:10000数字高程模型（dem）的质量控制规范是有严格的规定的。生产和检查中对生产流程的控制和对生产成果质量的控制，是高质量DEM产品的重要保证。本文从对生产流程的控制入手，对测绘成果质量DEM的成果进行评定，从而实现对数字高程模型的质量控制。

关键词：数字高程模型（DEM）；生产流程；质量控制

中图分类号：TQ018 文献标识码：A 文章编号：

引言

数字高程模型（Digital Elevation Model， DEM）是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型（Digital Terrain Model，DTM）的一个分支。是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图、立体透视图、立体景观图等信息，也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作DOM的基础数据。

DEM的结果是对地面数字的抽象，生产中通过一定的软硬件以及人工干预反复逼近地表高程的过程。是立体模型的相似模型。数字高程模型DEM的高保真，是DEM质量评价的主要标准。通过检查实践，总结出切实可行的检查手段，与同行们共享。

1:10000数字高程模型DEM的检查依据

任何一种产品质量合格的评价都是有依据的。DEM产品生产与检查验收主要依据：

1.1CH/T1015.2-2007《基础地理信息数字产品1：10000 1：50000 生产技术规程 第2 部分：数字高程模型（DEM）；

1.2CH/T 9009.2-2010《基础地理信息数字成果1：5000、1：10000、1：25000数字高程模型》；

CH/T 3007.2-2011《数字航空摄影测量 测图规范第2 部分：1:5 000 1:10000 数字高程模型 数字正射影像图 数字线划图》。

DEM的生产流程：

2012年辽宁省1:10000基础测绘测区涉及锦州、盘锦、朝阳市，其地貌有山地地貌、丘陵地貌、平原地貌及部分海岸地貌等多种类型。测区较大，航摄由不同航摄仪、多架次飞行完成，生产DEM的流程为：

DEM产品质量控制

由上图可知，DEM产品质量的关键是立体采集特征点、线。不同的地貌特征，特征点、线的采集有很大差异。

以山地为主的地貌特征主要分布在辽宁省西部的朝阳地区，境内主要山脉有努鲁儿虎山、杜岭山、大青山和大黑山。峰峦起伏，丛山峻岭，山形坡陡沟谷尖锐，走向明显 ，鞍部狭小，呈对称性的较多，冲沟较多，山谷呈V 状形．山头尖小，地貌的正负向清楚，立体感强。

以丘陵地为主的地貌特征分布在辽宁省西部的朝阳锦州地区，丘陵地山体走向和沟谷清晰而完整，坡度呈均匀，鞍部等倾斜状为多，沟谷多呈U 状形，是典形的丘陵地貌。

平原地貌特征分布在辽宁省西南部的盘锦地区，由于流水作用结果，盘锦地区形成大面积平原，地势低洼平坦，水域发达，池塘、水渠密集，是典形的平原地貌。

通过对DEM栅格数据的晕渲，可以直观的检查DEM特征点、线的采集情况。

3.1DEM生产中一个重要的标准，是高保真。

它的含义是所有相关高程的高程逻辑 ：“高处仍高，低处仍低”保持三维地面概念模型的本质特征，结构线的结构特征。 DEM 的精度除受内插方法影响外，还受不同的采点方法影响。通常采点的方法有：

密集采集等高线上的高程点，稀疏采集等高线上的特征点、沿断面采集坡度变化大的点、沿格网采集高程点；

采集地性线(山脊线、山谷线、坡折线、鞍部特征线及鞍部点、陡坎特征线及特征点)；

采集水库、河流、湖泊的水涯线等。

3.2DEM的结构线

DEM是由采集特征点、线而来，特征线即结构线。分为正结构线和负结构线。

属于山脊、山头等为正结构线，山谷为负结构线。

正、负结构线合理、正确的采集，是DEM高程模型逼真的重要保证。

正、负结构线的相交：要在立体下三维捕捉相交，不能空中相交；若等高线参与构TIN，那也是特征线的一种，其等高线与特征线相交点高程值应是该等高线上的高程值。

DEM的重要采集点

在人工采集地形特征点时，需要对所有的山头高程点、鞍部区域、山脊地区、河各地区、陡坡、冲沟和其他地形不连续的地方采集特征线和特征点。

综上所述，DEM的生成要遵循从整体到局部，再到整体、直至成图的原则。

4 检查中常用的方法

4.1 通过软件自动检查：空间参考、裁切范围、格网尺寸、同名格网点高程值、排列方式及存储方式等，套合差检查中的DEM反演等高线与DLG上等高线和高程点比对也通过软件自动完成；

4.2 通过软件半自动检查点位精度；点位检查分为高精度检查和同精度检查。根据需要选择点位精度检查的标准；

4.3 手工检查：采用晕渲法，利用相应软件对DEM渲染；反演等高线，叠加DLG相应图层（如：等高线、高程点、水系等），进行比对、检查。检查原则：

a、通过对同期生产的地形图的内的等高线和高程，与DEM进行手工比对；

b、通过对同期生产地形图DLG水系层与DEM叠加，检查流动水系高程由上游到下游高程的递减和静止水域高程相等，人机交互与DEM进行比对，检查DEM的精度。

4.4 手工核实逻辑一致性、时间精度、附件质量等。

5 检查中常见的问题及原因

5.1 接边：同名点的高程格网值不一致；由于DEM产品裁切后，相邻两幅图有一定重叠，重叠部分的格网高程值即为同名点，根据DEM的接边规则，同名格网点的高程值是一致的，若不一致，就是错误的。造成错误的重要原因是作业中违反作业流程，疏忽所致；

5.2 套合差：

5.2.1 山头、山脊缺少特征点、线控制，导致高程模型变形；

5.2.2 沟底个别缺少特征线控制，导致沟底高程模型变形；

5.2.3 流动水域高程趋势异常，高程值存在倒流现象；

5.2.4 静止水域高程未置平；

5.2.5 过河桥梁、道路上的桥梁线及桥梁上的高程点参与构TIN；

5.2.6 数据中有废点、废线参加计算，导致高程模型变形。

5.2.7 较平坦地区，缺少间曲线，以致DEM模型失真。

6 结束语

模型是对现实世界的一种抽象，用来表现其他事物的一个对象或概念，是按照比例所缩减转变到我们能够理解的形式的事物本体，模型分概念模型、物质模型、数学模型。

数字高程模型是地形表面的一个数学模型。如何使DEM模型不失真，即能够高保真，立体采集特征点、线是关键的问题。在大量的实践中，冲沟的沟底高程模型是比较难以控制的，其表现是有些“飘”，“沉”不到沟底。对于类似本文提到的1:10000比例尺的DEM冲沟地貌是主要地貌之一，因此着重研究此项问题，是提高DEM的精度和提高作业效率的因素之一。

参考文献

《新数字高程模型 理论 方法 标准和应用》胡鹏 杨传勇 吴艳兰 胡海著

《地理信息系统导论》Kang-tsung Chang 著 陈建飞 等 译