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1、4D数字产品生产与建库技术,主讲：周立,第一章 DEM数字产品制作技术,(1) DEM制作方法与评价 (2) DEM生产工艺流程 (3) DEM制作技术要求,1-1 DEM制作方法与评价,扫描图定向,地形图扫描,一、主要技术方法,交互矢量化赋高程,构TIN内插生成DEM,图根控制测量,航片影像扫描,数字定向,数字立体建模,自动获取编辑DEM,地形图扫描,地形数据采集,图形编辑,自动获取编辑DEM,1-1 DEM制作方法与评价,二、DEM制作方法评价 1.适用于国家基础地理信息数据库数据产品加工，即符合国际化产品标准的DEM数字产品， 2. 适用于城市基础地理信息数据库数据产品化加工 3. 适用
2、于大型、区域性专业地理信息数据库数据产品化加工，生产出的满足专业性地理信息系统需要的DEM空间数据。,数字摄影测量方法,1-1 DEM制作方法与评价,优点: ：,数字摄影测量方法,技术成熟， 基于格网建模，数据存贮、 处理 简便。 自动化程度高， 生产效率高 ，特别适用于大区域、地形连续、全局性DEM表面建模。,1-1 DEM制作方法与评价,缺点: 1) 设备软件投入大，生产成本高； 2) 对高精度、复杂地形条件下建模误差较大。 3) 作业人员要求高、培训复杂；,1-1 DEM制作方法与评价,优点:,技术成熟，工艺流程简单,基于格网或TIN建模，数据处理灵活。 设备软件投入 少 ，生产成本低
3、；人机交互便捷，能方便地融合、获取地形特征描述数据，控制复杂地形地貌。特别适用于小区域、地形复杂、高精度专业地理信息数据库数据产品化加工DEM表面建模。,1-1 DEM制作方法与评价,缺点: 1) 自动化程度低 ； 2) 生产周期长、效率低 ，。 3) 作业人工干预多，跟踪误差大，易出错。 4) 不适用于大区域、全局性DEM表面建模。,1-1 DEM制作方法与评价,工艺流程较简单,基于TIN建模，数据结构简单, 地形特征描述处理灵活。设备软件投入较 少 ，生产成本较低 ；能方便地融合、获取地形特征数据控制复杂地形地貌。特别适用于小区域、地形复杂、高精度专业地理信息数据库数据产品化加工DEM表面
4、建模。,优点:,1-1 DEM制作方法与评价,缺点: 1) 内业编辑处理工作量较大,自动化程度较低 2) 生产周期长、效率低 ， 3) 作业人员野外工作量大，劳动强度高；地形特征点获取与作业员技术水平关系密切，野外难以整体控制复杂地形地貌，导至误差大，易出错。 4) 作业人员要求较高、培训较复杂 5) 不适用于大区域、全局性DEM表面建模。,1-2 DEM制作工艺流程,一、地形图扫描矢量化法,地图数据源,地图扫描,地图预处理,矢量化,构TIN,文件数据制作,内插DEM,1-2 DEM制作工艺流程,4D数字产品,1、地图数据源 1) 印刷地形图 国家基本比例尺地形图 城市中、大比例尺地形图 工程
5、规划设计专业中、大比例尺地形图 2) 合版、分版二底图 国家基本比例尺二底图 城市中、大比例尺二底图 3) 铅笔地形源图 城市中、大比例尺地形源图 工程规划设计专业中、大比例尺地形源图,1-2 DEM制作工艺流程,2. 地图预处理,印刷地形图,地形图预处理,检查,预处理图,矢量化,元数据文件制作,N,Y,1-2 DEM制作工艺流程,1)原图为刻图膜的先翻晒二底图； 2)按矢量化软件与技术要求，建立图层控制模板，设置图层属性项及其字段名、字段类型、字节数及显示色等; 3)建立测区文件管理的目录路径。 4)图幅等高线接边检查，特别是等高距不相同的图幅，有矛盾处应作出标示并提出处理方法进行修正: 5
6、)选择高程检测点点位，绘出推测区范围，并在图边标示图例。,地形图预处理,1-2 DEM制作工艺流程,3. 地图扫描,印刷地形图,地形图扫描,检查,DRG数据,矢量化,元数据文件制作,N,Y,地形二底图,定向与校正,检查,N,Y,1-2 DEM制作工艺流程,1)选择适当的扫描分辨率。 2)通过试验选择恰当的图像亮度值与阈值。 3)减少数据量 上下图廓线尽可能放置得与扫描方向垂直； 超出图廓整饰信息范围之外的无用数据裁去。,地形图扫描,1-2 DEM制作工艺流程,1)选择适合的坐标变换公式。 2)设置地图重采样分辨率。一般采用其原始扫描分辨率，最临近点法重采样。 3)坐标转换。 Eg.如要将195
7、4年北京坐标系转换为1980西安坐标系，则应根据每幅图左下角公里格网坐标改正数，换算至1980西安坐标系每幅图四个图廓点的坐标改正数可能不相同,但同一个图廓点不论对周边哪幅图，改正数是惟一的 。 4)根据坐标变换公式确定控制点个数，选择点位位置 相似变换=至少量测两点(内图廓的对角)，再加另两角点作为多余观测； 仿射交换=至少量测三点(三内图廓点)，再加上一角点作为多余观测；,定向与几何校正,1-2 DEM制作工艺流程,双线性交换=至少量测四个内图廓点，再在图幅中部加测12个格网点； 二次多项式变换=至少量测六点(内图廓点四角，图内均匀分布两个格网点)，另加三个以上格网点 逐格网几何校正=如图
8、幅几何变形无规律，导致整幅图坐标变换残差超限，则应采取逐格双线性交换或三角网仿射变换，此时无需多余观测点。 5)依次切准点位，录入其高斯平面坐标。量测定向点时，应在放大状态使光标精确对准栅格影像的点位中心。 6)平差计算。检查残差，如超限应分析原因，对可疑点重测重算。必要时，提升几何校正坐标变换方式，直至合格。,定向与几何校正,1-2 DEM制作工艺流程,4. 矢量化,印刷地形图,人机交互等高线矢量化,检查,DRG数据,构造TIN,元数据文件制作,N,Y,高程赋值编辑,检查,N,Y,自动跟踪等高线矢量化,N,高程检测点,地形层,水域层,推测区层,辅助高程层,1-2 DEM制作工艺流程,4. 矢
9、量化 1)人机交互方式矢量化=全要素版地形图, 2)自动矢量化=分版等高线要素。 3)对采用“流”或“管道”方式自动跟踪线划要素的软件，应恰当选择参数设置，既保证线划位置精度，又有效控制采样点的密度、减少数据冗余，保证构TIN时三角网与等高线之间关系合理。 一般情况下，管道半径控制在1m,管长在平地设置为50m、丘陵30m、山地10m左右。 4)等高线应连续，地貌符号(如陡崖、斜坡、双线冲沟等)要尽可能转变为等高线表示，合理反映变坡线的位置。,1-2 DEM制作工艺流程,4. 矢量化 5)封闭水域应将水涯线作为具有相同高程“等高线”来采集，水涯线高程应与上下游及周边的等高线高程点的高程相协调，
10、构TIN时形成合理的“平三角形”。双线河按水涯线采集。当面状水域跨图幅边则以图廓为辅助线封闭。 6) 分层代码,1-2 DEM制作工艺流程,6) 分层代码,地形层,水域层,推测区层,辅助高程层,1-2 DEM制作工艺流程,5. 构造TIN,构造TIN,检查,与邻图拼接,元数据文件制作,Y,内插DEM,N,高程检测点,地形层,水域层,推测区层,辅助高程层,TIN,1-2 DEM制作工艺流程,(1)属性接边= 首先检查要素代码与高程的正确性，保证同属性要素才能接边; (2)位置接边=原则: 几何形态的合理性, 等高线平滑自然: 接边差6m,检查分析原因，再作处理。一般处理原则是：根据成图方法低精度
11、向高精度靠，根据成图时间旧数据向新数据靠，两边情况完全等同时各改一半强行接边。 不同等高距的图幅接边，只接同高程的等高线。 跨带簇边=将邻带图幅进行投影变换成为本带坐标再进行矢量数据接边，接好边再反变换回去。 相邻图幅采用不同高程基准,等高线不作接边,与邻图拼接,1-2 DEM制作工艺流程,1. 预处理 1)检查有无隐藏的高程粗差； 2)对同一条等高线上采样间距过大的高程点列进行内插加密处理，避免出现三角形跨越等高线； 3)对山头或凹地无高程点的闭合等高线，狭长而坡缓的谷底，无高程点垭口等处，(自动)内插特征点或特征线，用于构TIN，避免出现不合理的“平三角形”。 2.构TIN=检查其合理性，
12、并作优化处理： 将IIN三角网与等高线以不同颜色叠合显示作屏幕检查： 将“平三角形”区域用颜色普染显示； 对不合理的平三角形内部加高程点编辑，然后再重构TIN； 对跨越中间等高线而构成的非等坡三角形进行检查与加点处理。,构造TIN,1-2 DEM制作工艺流程,6. 内插DEM,内插DEM,检查,TIN数据,元数据文件制作,N,Y,裁切接边编辑,检查验收,N,Y,N,DEM数据,地形层,水域层,推测区层,辅助高程层,光盘/磁带,地形数据,水域数据,推测区数据,特征点线数据,返回,入库 刻盘 记带,1-2 DEM制作工艺流程,1. 内插DEM 1)输入格网间距。 2)内插DBM。 3)用内插的DE
13、M反生成等高线，使之与原始等高线按不同色叠合显示。 4)检查同名等高线的偏离值，对超出限差的区域进行DEM的点编辑与面编辑。,内插DEM,1-2 DEM制作工艺流程,2. 裁切接边编辑 1)按DEM上交成果范围进行裁切。 2)与邻图DEM接边 按本图幅只负责与西、北及西北向的三幅邻图接边规则进行； 相邻图幅采用不同等高距时，其允许的接边误差以大等高距计算； 在限差范围内的格网点上，取两个(或三个)同名点高程的平均值作为该点高程,裁切接边编辑,1-2 DEM制作工艺流程,7. 元数据文件制作,元数据文件制作,检查,DRG数据,入库 / 刻盘/记带,元数据文件制作,N,Y,检查验收,Y,N,光盘/
14、磁带,地形数据,水域数据,推测区数据,特征点线数据,返回,高程检测点,TIN数据,DEM数据,数据头文件制作,检查,N,Y,DEM数据,1-2 DEM制作工艺流程,7. 元数据文件制作,元数据文件制作,数据头文件制作,CH/T1007-2001,GB/T17798-1999,元数据基础地理信息数字产品,地球空间数据交换格式,1-2 DEM制作工艺流程,二、 数字摄影测量法,影像扫描,1-2 DEM制作工艺流程,1、影像数据源 1) 航摄负片 全色航摄负片 彩红外航摄负片 2) 航摄影像数据 (CCD数字摄影) 3) 陆地摄影负片 4) 陆地数字摄影 5) 卫星影像数据 全色影像数据 彩色影像数
15、据(多波段、多光谱) Eg TM SPOT IkONOS CBERS 6) 合成孔径干涉雷达(INSAR) 数据 .,1-2 DEM制作工艺流程,2.非影像数据源 1) 相机参数文件 2) GPS卫星定位数据 3)常规大地控制测量数据 4) 外业调绘图件资料 5) 相关技术规范 : 数字高程模型(DEM)生产技术规定 数字高程模型(DEM)产品检测与评价规定 ,1-2 DEM制作工艺流程,3. 影像扫描,扫描参数设置,检查,摄影负片,影像数据,N,Y,影像扫描,定向建模,入库 刻盘 记带,1-2 DEM制作工艺流程,1) 确定扫描分辩率： 2) 测定影像灰度并作线性变换调整，使整幅影像灰度直方图基本呈正态分布。 同一航线或整个摄区如影像色调基本致，可采用首、尾片及中间片进行测试，如果结果相近，则取中数作为统一的扫描参数使用。否则应分区、分段甚至分片调整其灰度直方图。 确定扫描范围 保证框标影像齐全,缩小扫描范围。减少数据量。,扫描参数设置,影像扫描,1-2 DEM制作工艺流程,4.空中三角测量,建立影像列表,检 查,相机参数,控制点量测编辑,N
