航空攝影測量法制作數(shù)字高程模型工藝流程探討

許曉慶

摘 要 通過筆者在實(shí)際工作中的總結(jié)，探討采用航空攝影測量方法采集DEM過程中，在特征點(diǎn)線采集和編輯環(huán)節(jié)所遇到問題及解決方法。

關(guān)鍵詞 數(shù)字高程模型；流程；征點(diǎn)線采集

中圖分類號：P231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0133-01

1 數(shù)字高程模型（DEM）概念及應(yīng)用

數(shù)字高程模型（digital elevation model，DEM）是在一定范圍內(nèi)通過規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)描述地面高程信息的數(shù)據(jù)集，用于反映區(qū)域地貌形態(tài)的空間分布。數(shù)字高程模型是國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果的主要組成部分。在實(shí)際生產(chǎn)中，DEM可以用來計(jì)算土方量，坡度，坡向，繪制坡度圖，暈渲圖等。在通信領(lǐng)域，可以用于蜂窩基站的分析。

2 航空攝影測量法采集DEM設(shè)備狀況

DEM的采集有航空攝影測量法，空間傳感器法，地形圖掃描矢量化法，野外采集法等。其中，航空攝影測量法是最常見的一種方法，具有效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，它主要是通過全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站來進(jìn)行，主要有JX4-C全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站，Virtuo Zo NT全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站，MapMatrix多源空間信息綜合處理平臺等。

3 數(shù)字高程模型的生產(chǎn)工藝流程

1）資料準(zhǔn)備。主要有航空攝影像片，空三加密結(jié)果，外業(yè)控制點(diǎn)成果，技術(shù)設(shè)計(jì)書等。

2）像對定向。順序?yàn)閮?nèi)定向，相對定向，核線重采樣，絕對定向。內(nèi)定向限差≤0.01 mm，相對定向≤0.005 mm，平面坐標(biāo)≤0.0002 Mm，高程定向≤0.3 m。數(shù)字高程模型的格網(wǎng)尺寸根據(jù)比例尺選擇，通常1：500至1：2000的格網(wǎng)尺寸不應(yīng)大于0.001M圖（M圖為成圖比例尺分母），1：5000至1：10萬不大于0.0005M圖。

3）特征點(diǎn)線采集。以1：10000地形圖黃土地貌為例，數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)特別注意塬、梁、峁的特征，其上比較平坦，以散點(diǎn)表示；邊緣地貌特征比較明顯，采集塬、梁、峁邊緣線配合散點(diǎn)表示，采集應(yīng)確保準(zhǔn)確反映地貌形態(tài)。明顯的地形特征線如山谷線，山脊線，斷裂線，盡量用折線方式采集，數(shù)據(jù)點(diǎn)過密的話會(huì)增加不必要的存儲量，影響數(shù)據(jù)的提取和處理，測池塘一般以塘坎內(nèi)邊沿采集，塘坎線與水邊線投影較大，可以明顯分開時(shí)，水邊線采集時(shí)第一點(diǎn)要測準(zhǔn)，保持水邊線高程一致。碎步點(diǎn)選在地形特征點(diǎn)上，如路交叉口，坎頂，坎底，鞍部，山頂，池塘邊，河邊等，河流、水渠的采集應(yīng)按從下游向上游的方向進(jìn)行采集。采集依比例的雙線時(shí)，應(yīng)注意兩岸水涯線的深度保持一致。采集道路時(shí)必須切準(zhǔn)，保證道路邊線的高程精度，防止道路飛離地表。路堤、路塹、陡坎采集斷裂線，但應(yīng)測注碎部點(diǎn)，以反映地形變化。進(jìn)行地物取舍時(shí)，要注意像對之間的接邊。路堤和路塹采集時(shí)，一定要切準(zhǔn)上邊線和坡腳線，保證道路不扭曲。特征線要測出工作邊界，相關(guān)匹配計(jì)算時(shí)邊界有時(shí)會(huì)出一片粗差點(diǎn)，俗稱“大巴叉”，此時(shí)特征點(diǎn)線超出工作邊界一點(diǎn)，在計(jì)算相關(guān)匹配，“飛點(diǎn)”就沒有了。相鄰相對的采集數(shù)據(jù)要接邊，不出現(xiàn)漏洞，接邊處的高程應(yīng)符合高程連續(xù)的特征。溝緣線指的是從坡面到溝道的突變邊緣線，每條流域的溝緣線應(yīng)是一條封閉的多邊形。在采集時(shí)特意把溝緣線和溝道里的斷裂線在數(shù)據(jù)上區(qū)分其他斷裂線，這樣可以按用戶要求提交溝緣線專題數(shù)據(jù)。溝寬大于10米的溝緣需采集。若溝緣線被人工地物切斷比如：公路、堤壩等，溝緣線跨越公路或堤壩表示，以體現(xiàn)出自然地形為原則，難以表示時(shí)也可沿公路或堤壩采集，這時(shí)將人工地貌作為自然地貌看待。

4）構(gòu)建TIN。TIN的構(gòu)建主要有線性內(nèi)插法，雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插法，分塊雙三次多項(xiàng)式內(nèi)插法，移動(dòng)曲面擬合內(nèi)插方法等，然后在TIN的基礎(chǔ)上通過線性和雙線性內(nèi)插件DEM。當(dāng)下常用的方法是通過等高線和高程點(diǎn)構(gòu)建TIN，在TIN的基礎(chǔ)上通過線性和雙線性內(nèi)插DEM。

5）DEM數(shù)據(jù)編輯中，在相關(guān)匹配前，水域線先采集出來，這樣區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)不用做相關(guān)匹配了，創(chuàng)建物方DEM時(shí)采集水域的第一點(diǎn)的高程沖到該區(qū)域，此時(shí)水域內(nèi)不會(huì)有曲線通過，所以，在采集水域時(shí)第一點(diǎn)很重要，要測準(zhǔn)確。以后的點(diǎn)就可切準(zhǔn)立體放松些。對于平坦地區(qū)，可以用非相關(guān)區(qū)把平地范圍采集出來，在范圍內(nèi)高倍人工打樁點(diǎn)后構(gòu)TIN，這樣精度可以提高。對于出現(xiàn)的深溝立體采集特征線是比較模糊，這時(shí)可以用反立體使深溝變成山脊，把腳盤打反可以得到好的立體觀測效果，水域中的小島是要吧水域分為兩塊勾繪，不要讓任何一個(gè)水域內(nèi)出現(xiàn)小島。對于大片森林，要加樹高改正，先測樹高，測森林邊界要測在地面，森林內(nèi)部匹配點(diǎn)全部編輯在數(shù)頂，在創(chuàng)建物方DEM時(shí)程序時(shí)自動(dòng)把這些點(diǎn)減去樹高在構(gòu)建TIN。對于大比例尺有散樹散房的地方，由于大比例尺精度要求高，采用密集相關(guān)匹配會(huì)增加立體編輯的工作量，因?yàn)樘帱c(diǎn)要從房頂樹頂壓到地面，此時(shí)比較適合用中等密度相關(guān)，然后上立體點(diǎn)點(diǎn)編象方格網(wǎng)點(diǎn)，并加測特征線來滿足精度要求。對于特寬角高山區(qū)看不了立體，可以采用：①把重疊度改大到70%或75%；②把無立體，陰影區(qū)用非相關(guān)區(qū)內(nèi)部估計(jì)立體打點(diǎn)成圖；③縮小一倍編輯；④平滑挑粗差增至0.4-0.5；⑤外推象元數(shù)增至300等方法來解決。

6）DEM數(shù)據(jù)接邊，相鄰的DEM數(shù)據(jù)檢查接邊高程差大于2倍中誤差的格網(wǎng)點(diǎn)，則為超限，需要重新編輯，再接邊。

7）DEM數(shù)據(jù)鑲嵌和裁切，需要外擴(kuò)一排或多排DEM格網(wǎng)，防止圖幅邊無效值。

8）質(zhì)量檢查。從以下幾方面進(jìn)行大地基準(zhǔn)：高程基準(zhǔn)，地圖投影，格網(wǎng)點(diǎn)精度，相鄰DEM接邊精度，數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)文件名，元數(shù)據(jù)，質(zhì)量檢查記錄，驗(yàn)收報(bào)告，技術(shù)總結(jié)。檢查DEM可以通過內(nèi)插等高線的方法，目視等高線是否有突變的地方，或者與已經(jīng)做好的地形圖比較，當(dāng)?shù)孛残螤罡叱滩町愝^大時(shí)，可以判斷可能有的質(zhì)量問題，進(jìn)行修改。在MapMatrix多源空間信息綜合處理平臺中，可以對其他系統(tǒng)的拼接質(zhì)量報(bào)告文件進(jìn)行檢查，以直觀的方式表示出來，便于檢查拼接質(zhì)量，系統(tǒng)將自動(dòng)在作業(yè)區(qū)內(nèi)把外系統(tǒng)的文本文件中的點(diǎn)用不同顏色的點(diǎn)標(biāo)在示意圖上，這樣可以很方便的看到哪些區(qū)域的點(diǎn)誤差大，即可方便直觀的對該區(qū)域進(jìn)行下一步編輯。

9）成果整理與提交。項(xiàng)目完成后需要提交的成果包含，DEM數(shù)據(jù)文件、特征點(diǎn)、線文件、元數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)文件結(jié)合表、質(zhì)量檢查記錄、驗(yàn)收報(bào)告、技術(shù)總結(jié)等。數(shù)字高程模型的主要存儲介質(zhì)為光盤。DEM的格式可以根據(jù)甲方的要求轉(zhuǎn)換多種格式。可以生產(chǎn)ArcGIS的grid數(shù)據(jù)，再生成txt格式數(shù)據(jù)。利用FME軟件可以轉(zhuǎn)成dgn格式等。

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