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1、地理国情普查中精细化数字高程模型制作方法探讨【摘要】根据地理国情普查中精细化数字高程模型的制作的要求，研究制定了基于 1:10000地形数据的精细化数字高程模型的生产技术方案，在试生产成功后投入了大批量的生产，实现了地理国情普查的数字高程模型的生产。【关键词】数字高程模型（DEM）；精细化；制作；1 引言数字高程模型（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，是区域地形的数学表示，由规则间隔地面点的抽样高程矩阵组成，存储地面高程和地表形态特征的信息。DEM生成方法主要有等高线内插法，数字摄影测量法，基于LiDAR技术的DEM获取等，其中，等高线数学内插法是基于矢量化的等高
2、线、高程点、水系等信息，并根据各种地形特征信息，利用数学内插算法生成DEM数据。地理国情中的精细化数字高程模型（DEM）就是旨在在缩小DEM格网大小，提高DEM精度，更精细地反映出地形特征的起伏变化，充分满足地理国情统计和应用的需求的基础地理信息数据。本文通过技术研究和试验，制定了基于1：10000地形数据的精细化数字高程模型的技术路线，研究出来方便快捷的精细化DEM的制作流程，实现了精细化DEM的制作，同时总结出了一些方法和技巧供大家参考。2总体思路2.1技术分析及方案制定 精细化DEM是基于1：10000地形数据制作的，所以1：10000地形数据也决定了DEM的制作方案。 精细化DEM制作
3、，根据1：10000DEM数据的精度可以分为两种方法：第一种，当1：10000DEM数据可以满足精细化DEM制作精度要求时，直接用DEM数据进行转换后内插DEM，生成新的2米格网间距的DEM数据；第二种，当1：10000DEM数据不能满足项目要求时，就要利用1：10000 DLG数据,对其进行整理提取所需要素后，转换数据，进行不规则三角形构网（即构TIN）再内插DEM生成精细化的DEM数据。对生成的DEM数据拼接裁切后进行检查，检查有问题时进行修改，直到检查合格后上交最终成果。本次精细化DEM制作，我们采取多种软件相结合的方式，不同的步骤在不同的软件中处理，最终达到方便、高效、高质量完成任务的
4、目的。 2.2制作流程及方法当1：10000DEM数据可以满足本次项目精度要求时，制作精细化DEM数据的流程，如下：1:10000DEM数据2000国家大地坐标系1980西安坐标系数据1980西安坐标系数据转换为2000国家大地坐标系内插DEM数据拼接裁切检查DEM编辑，修改上交数据当1：10000DEM数据不能满足本次项目要求，制作精细化DEM数据的流程，如下：1:10000DLG数据2000国家大地坐标系1980西安坐标系数据1980西安坐标系数据转换为2000国家大地坐标系内插DEM数据拼接裁切检查DEM编辑，修改上交数据提取等高线、高程点、静止水域、特征点线等构TIN3 精细化DEM生
5、产及注意事项3.1资料分析整理 资料分析整理是精细化DEM生产的准备工作，也是至关重要的前期工作，它不但决定着DEM制作的效率，也关系着DEM成果数据的精度。首先要仔细分析整理所需资料，分类整理出1980西安坐标系和2000国家大地坐标系的数据，并通过精度检查，区分出可以直接利用DEM数据制作DEM的数据和需要利用DLG数据制作DEM的数据，并用结合表标注清楚，方便后期使用。3.2精细化DEM生产3.2.1利用DEM数据的精细化DEM生成直接用1：10000DEM数据制作精细化DEM时：若数据是1980西安坐标系的，我们需要把数据按测区拼接为一个大图再进行到2000国家大地坐标系的数据转换处理
6、和DEM内插，生成DEM数据。先拼接大图是因为不同年代的数据在接边上可能会存在一些问题，按测区接边就可以直接处理掉这些问题，另外由于坐标系转换后的标准2000图幅内会不满幅，拼成大图也方便数据内问题处理和与周围数据的接边处理。拼接大图我们一般是用ARCGIS中批处理工具TOOLBOX下的Raster功能，但是在ERDAS中拼接DEM数据能修改拼接线，裁切掉部分有问题的区域，减少后期部分工作量。数据转换处理时，我们是用“新疆1:10000基础地理信息数据坐标转换软件”，此软件对数据量大小有一定的限制，并且当水系面积较大时经常转换失败，这时可以把水系面数据转换为SHP格式再进行转换。若数据是200
7、0国家大地坐标系时，可直接进行数据拼接，然后进行DEM内插，生成DEM数据。经试验在ARCGIS软件中进行DEM内插重采样要相对高效快捷且精度高，最终所有DEM内插重采样都是在此软件中完成的。3.2.2利用DLG数据的精细化DEM生成精细化DEM制作需要利用1：10000 DLG数据时，第一步，也要对数据进行拼接处理，而早期的库数据都是EOO格式，这就需要做个格式转换，把EOO格式转换为MDB格式，在ARCGIS中可以通过新建批处理工具TOOLBOX来同时批量完成这两项工作，另外需要注意的是在拼接数据前要去掉图幅带号，这样方便我们后期的数据处理工作。拼接后的数据整理要先对其进行等高线和高程点的
8、提取和检查，其中等高线包括首曲线、计曲线、间曲线、助曲线和草绘等高线，这些工作可以在GEOWAY3.6中进行，该软件在等高线和高程点的检测有其独特的优势。提取后的数据要进行高程值正确性检查，纠正错误高程值，做点线矛盾检查，剔除点线矛盾的高程点。需要说明的一点是做点线矛盾检查时，不仅可以检查出错误高程点，也可以反推出错误的等高线，另外利用高程谱可以比较形象的看出高程值错误的等高线，特别要注意的是还要进行等高线的连续性检查和接边检查；第二步，提取大于400平方米的静止水域（如胡泊，池塘，水库等）的范围线数据并构拓扑面，并给其赋予正确的高程属性，静止水域的高程属性一般是利用DLG的配套DEM数据的高
9、程值，但是如果原始数据的高程值有误，就要利用相邻等高线和高程值估算正确的水域高程值。最后还要对等高线、静止水域进行悬挂检查，保证图形的封闭性，以确保成果DEM数据的精度。处理好DLG数据后做坐标系转换，然后再构TIN后进行DEM内插，制作DEM，这个我们可以在四川省遥感信息测绘院研发的“数字高程模型（DEM）自动生产系统”软件中一次完成，经检测该软件生成的DEM套合好且精度高。在此软件中计算时需要注意的是，要设置去平三角和等高线融合限差，去平三角就是在山头的最高、洼地的最低，以及鞍部的中间等特征变换点处无特征点时，系统将自动生成特征点，特征点的高程根据平三角形加减“山头洼地高程系数”*（等高距
10、）求得。等高线融合限差对制作DEM有很大的影像，如果限差设置太小，在等高线的悬挂处生成的DEM就有可能会产生突变。如下图： 由于我们本次项目只提取等高线、高程点和水域面，所以在图层条件设置时只设置这几层即可。需要强调的是水域面要设置为ELEV0，这样我们才能保证在水域面置平成功。3.3DEM拼接和裁切 DEM的拼接裁切在ARCGIS和ERDAS软件中均可批量完成进行，在这里我们是使用ARCGIS软件完成的。DEM数据的范围应根据起止格网点计算公式的结果再向四周增加三行三列高程格网点，便于DEM拼接以及换带接边处理。需要注意的是拼接数据前必须进行接边处理，确保接边后同名格网点的高程值保存一致。4
11、成果的检查精细化DEM的质量检查重点是数据范围、格网尺寸、高程粗差、高程无值区等方面，并且确保DEM成果的质量满足技术指标规定。对DEM成果数据的质量检查可以利用DLG数据中的高程点来检测，当中误差和最大误差满足精度要求时，成果合格，超过限差时，可以利用软件对DEM直接编辑修正，也可以利用DLG数据重新制作，这两种方法各有利弊，但是需要注意的是修改数据时要注意接边问题，确保修改后数据无接边问题。成果数据的检查还可以通过把DEM成果数据反生成等高线，再套合原始DLG数据，来量测DEM数据的质量精度。DEM的检查还包括成果数据的平面坐标系和高程基准是否符合规范要求，成果数据各项地图投影参数是否正确
12、。对精细化DEM成果数据的检查也可以放在在4DChecker软件中进行检查，该软件可以批量对DEM数据范围、格网尺寸和投影信息等进行检查，还可以计算出DEM的平面误差报告和接边误差报告。DEM精度的指标和要求，随所使用的基础数据源如DEM,DLG的质量和地貌类型的变化而有所差异，格网点高程中误差应满足下表1要求，森林等遮蔽地区的高程中误差可按下表中规定的高程中误差的1.5倍计，高程中误差的两倍是采样点数据最大误差限，高程值取位保留1位小数。地形类别基本等高距(米) 地面坡度（度）高差(米)格网点高程中误差(米) DEM内插点高程中误差(米) 平地 1.0 2 25 500 10 101.2 数字高程模型（DEM）高程精度5结束语 本文针对地理国情项目的精细化DEM的制作研究出了更加方便快捷的技术路线，总结了许多在生产中遇到的问题的解决技巧和方法，实现了精细化DEM的制作。参考文献：1基础地理信息数字产品1:10000 1：50000生成技术规程第2部分：数字高程模型（DEM）2 测绘成果质量检查与验收（GB/T 24356-2009）3 新疆维吾尔自治区第一次全国地理国情普查实施方案
