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1、数字高程模型数字高程模型第三章第三章DEM数据获取方法数据获取方法3.1DEM的数据来源的数据来源3.1.1DEM的数据来源的数据来源1.影像影像航空摄影测量：地形图测绘和更新的最有效、最主要的手段，高精度大范围DEM生产最有价值的数据源。航天遥感：从相片上获取的高程数据精度低，只是获取大范围小比例尺数据的有效方法（LandSat的MSS、TM和SPOT上的立体扫描仪）。近年来出现的高分辨率图像（IKONOS）、合成孔径雷达干涉测量技术、机载激光扫描仪等新型传感器能获取高精度高分辨率的DEM。应用影像数据作为DEM数据源时要注意以下几个特点：遥感影像的几何畸变；遥感数据的增强处理，用于扩大不同
2、地物影像的灰度差；遥感影像数据的空间分辨率；遥感影像数据的解译和判读； 2.地形地形图：地形：地形图是地貌形是地貌形态的的传统表述方法，是各种尺度表述方法，是各种尺度DEM建立的主要数据源。建立的主要数据源。应用地形图作为DEM数据源时要注意以下几个特点：地形图的现势性：纸质地形图制作工艺复杂，更新周期比较长，经济发达地区比落后（或山区）更明显；地形图存储介质：传统地形图多为纸质存储介质，受环境影响易变形；地形图精度：地形图精度决定着地形图对实际地形表达的可信度，与地形图比例尺、等高线密度（由等高距表示）、成图方法有关。不同比例尺的地形图，其所表示的几何精度和内容详细程度有很大的差别。地形图比
3、例尺越小，对地形的综合程度就越大，所表示的地形就越概括和近似，反之亦然。 我国地形图比例尺系列特征类型比例尺等高距m综合特性成图方式大比例尺1：50001综合程度很低，较真实地反映地形地貌实地测量1：50001航测成图1：1万2.51：2.5万51：5万101：10万20中比例尺1：25万50 一定程度综合，近似反映地形地貌编绘成图1：50万100小比例尺1：100万较高的综合程度，仅反映地形的大致特征编绘成图3.地面地面测量数据量数据Gps、全站、全站仪、经纬仪等与等与计算机在野外算机在野外观测获取地面点数取地面点数据，据，处理理变换后建成数字高程模型。一般用于大比例尺的后建成数字高程模型。
4、一般用于大比例尺的地形地形测图和地形建模。如公路和地形建模。如公路铁路勘路勘测设计、房屋建筑、房屋建筑、场地平整、地平整、矿山、水利等山、水利等对高程精度要求高程精度要求较高的工程高的工程项目。目。虽然地面然地面测量方式的精度非常高，但其工作量大，周期量方式的精度非常高，但其工作量大，周期长、更新十分困更新十分困难，费用用较高，一般不适合大高，一般不适合大规模的数据采集。模的数据采集。可采用地面可采用地面摄影影测量在地面量在地面摄取立体像取立体像对，通，通过近景近景摄影影测量方法量方法获得小区域的得小区域的DEM。 4.其他数据源其他数据源用气用气压测高法、航空高法、航空测高法、重力高法、重力
5、测量等方量等方法，可得到地面系数分布的高程数据。法，可得到地面系数分布的高程数据。依此建立的依此建立的DEM主要用于大范主要用于大范围且高程精度且高程精度要求要求较低的研究。低的研究。5.既有既有DEM数据数据我国到目前我国到目前为止，已止，已经建成了覆盖全国范建成了覆盖全国范围的的1:100万、万、1:25万、万、1:5万数字高程模型，以及七万数字高程模型，以及七大江河重点防洪区的大江河重点防洪区的1:1万万DEM，省，省级1:1万数万数字高程模型的建字高程模型的建库工作也已全面展开。工作也已全面展开。对已存在的各种分辨率的已存在的各种分辨率的DEM数据，数据，应用用时要考要考虑自身的研究目
6、的以及自身的研究目的以及DEM分辨率、存分辨率、存储格式、格式、数据精度和可信度等因素。数据精度和可信度等因素。 3.2DEM数据采样理论基础数据采样理论基础 DEM实际地形表面的再现可信程度原始地形采样点的分布和密度DEM数据采样要求：深入了解地形表面结构特征和地形复杂程度，正确选择地形特征点和线，合理分布采样点。3.2.1采样的理论背景理论上：点0维，无大小地表全部几何信息包含无数个点不可能获取地表全部信息实践上：不需要DEM表达全部信息测量表达相应地表所需要的数据点达到地形表面精度和可信度即可。如何用有限的地面高程点来表达完整的地形表面：采样理论由采样数据获得的格网点信息仅仅能表述那些波
7、长大于2倍采样间隔的信息。3.2.2基于不同观点的采样1.统计学观点：DEM表面可以看作是点的特定集合（采样空间）有随机采样和系统采样两种方法。因此，对特定集合的研究可以转化为对采样数据的研究。随机采样：对各采样点以一定概率进行选择，各点被选中的概率各不相同（若概率相同则为简单随机采样）。系统采样：也称规则采样，以预先设定的方式确定采样点，各采样点被选取得概率为100%。2.几何学观点：DEM表面通过不同的几何结构来表示，这些结构按其自身的性质可分为规则和不规则两种形式。规则结构据其在空间表现可分为：一维结构：对应的采样方法为剖面法或等高线法。二维结构：通常为正方形或矩形、等边三角形、六边形或
8、其他规则几何图形。不规则结构：不规则三角形或多边形。.基于特征的采基于特征的采样观点（地形曲面的几何特征）点（地形曲面的几何特征）形形态各异的地形表面通各异的地形表面通过具有特征意具有特征意义的点和的点和线划划分分为一系列一系列单一的地貌形一的地貌形态。点和。点和线具有不同的具有不同的地形信息：地形信息：特征要素：地形特征点和特征特征要素：地形特征点和特征线特征点：山特征点：山顶、洼地、鞍部、山脚点、山脊点、洼地、鞍部、山脚点、山脊点、山谷点等山谷点等-不不仅能表示出自己的高程信息，能表示出自己的高程信息，还能能给周周围点更多的地形信息点更多的地形信息特征特征线：山脊：山脊线、山谷、山谷线、断
9、裂、断裂线（陡坎、海岸（陡坎、海岸线、水涯、水涯线等）将特征点相等）将特征点相连形成。形成。坡度坡度变换点：在地形剖面上反映了地形的坡度点：在地形剖面上反映了地形的坡度变化化趋势陡陡缓坡的坡的变化。化。方向方向变化点：在平面上刻划着地形特征化点：在平面上刻划着地形特征线的走的走势变化化正正负坡的坡的变化。化。非特征要素：分布在各个地形非特征要素：分布在各个地形单元上的点和元上的点和线，为满足采足采样点密度要求而加点密度要求而加测的点和的点和线，用于，用于辅助地形重建。助地形重建。地形结构特征（实线为山脊线，虚线为山谷线，三角形表示山顶，小圆为鞍部，正方形为方向变化点和坡度变化点） 4 .地形的
10、复杂程度地形曲面的复杂程度是地形数据采样时必须考虑的又一个因素。地形比较破碎，采样点多；地形比较均匀平坦，减少采样点。地形复杂度可以通过粗糙度和不规则性来描述，可用不同参数来表达（分数维、地形曲率、相似性、坡度等），这些参数能够描述地形曲面的总体特征。 5 .地貌地貌单元元类型型不同的地貌不同的地貌类型划分型划分对DEM数据采集有一定的数据采集有一定的指指导意意义，如黄土地貌破碎，要分布，如黄土地貌破碎，要分布较的采的采样点，点，而平原地区高程数据的精度要求比而平原地区高程数据的精度要求比较高（高（对坡向、坡向、流域网流域网络影响比其他地区要大）。影响比其他地区要大）。3.2.3采采样数据的属
11、性数据的属性采采样：确定在何：确定在何处需要量需要量测点的点的过程，程，这个个过程由三程由三个参数决定：点的分布、点的密度和点的精度。个参数决定：点的分布、点的密度和点的精度。1.采采样数据的分布：由数据位置和数据的分布：由数据位置和结构来确定，指数构来确定，指数据点的分布形据点的分布形态。位置由地理坐位置由地理坐标系系统中中经纬度或格网坐度或格网坐标系系统中坐中坐标决定。决定。结构（分布）的形式很多，因地形特征、构（分布）的形式很多，因地形特征、设备、应用的不同而不同。用的不同而不同。结构（或分布）的构（或分布）的类别之之间没有明没有明显的界的界线和和标准，准，实际采采样时相互之相互之间很多
12、很多时候是重叠的。候是重叠的。2.数据的密度数据的密度数据密度是指采数据密度是指采样数据密集程度，与研究区域数据密集程度，与研究区域的地貌的地貌类型和地形复型和地形复杂程度相关。用于刻画程度相关。用于刻画地形形地形形态所必需的最少的数据点。所必需的最少的数据点。表示方法：相表示方法：相邻两点之两点之间的距离、的距离、单元面元面积内内的点数、截止的点数、截止频率、率、单位位线段上的点数等。段上的点数等。采采样距离：相距离：相邻两采两采样点之点之间的距离，也称采的距离，也称采样间隔。隔。采采样距离距离为20米米表示表示规则格网分布的采格网分布的采样数据数据每平方米每平方米500点点描述随机分布的采
13、描述随机分布的采样数据数据单位位线段上的点数，每米段上的点数，每米2点点描述数据分描述数据分布是沿等高布是沿等高线或特征或特征线等等线状分布采状分布采样点点3.数据的精度数据的精度数据点精度指数据点本身所具有的精确度，是数据数据点精度指数据点本身所具有的精确度，是数据获取取过程中各种不同程中各种不同类型型误差的差的综合反映。合反映。采采样数据精度与数据源、数据的采集方法和数据数据精度与数据源、数据的采集方法和数据采集的采集的仪器密切相关。器密切相关。野外野外测量、影像、地形量、影像、地形图扫描的精度从高到低。描的精度从高到低。激光激光扫描、干涉雷达的精度是非常高的。描、干涉雷达的精度是非常高的
14、。摄影影测量比量比GPS的精度要高，达到厘米的精度要高，达到厘米级。地形。地形图的手扶跟踪和的手扶跟踪和扫描矢量化的精度都描矢量化的精度都较低。低。3.3DEM数据采样策略与方法数据采样策略与方法3.3.1采样方法1.沿等高沿等高线法：采法：采样时将将Z轴固定，即固定高程固定，即固定高程值眼等高眼等高线采集高程点。平坦地区不宜使用。采集高程点。平坦地区不宜使用。2.规则格网采格网采样：通：通过规定定X和和Y轴方向的方向的间距距来形成平面格网，在立体模型上两来形成平面格网，在立体模型上两侧这些格网些格网点的高程点的高程值。规则格网采格网采样能确保所采集数据的平面坐能确保所采集数据的平面坐标具具有
15、有规则的格网形式。的格网形式。3.剖面法采剖面法采样：数据采：数据采样时将将X或或Y轴之一固定，之一固定，沿一个方向即剖面方向上沿一个方向即剖面方向上对高程高程进行采集。行采集。速度速度较快，精度比快，精度比规则格网的要低。格网的要低。4.渐进采采样：随着地形复：随着地形复杂程度的程度的变化合理的分布化合理的分布采采样点，在小区域内网格点，在小区域内网格间距逐距逐渐改改变，采，采样也也由粗到精地逐由粗到精地逐渐进行。行。渐进采采样能解决能解决规则格网采格网采样方法中的数据冗余，方法中的数据冗余，但在地表突但在地表突变区域内仍有区域内仍有较高的冗余度。高的冗余度。若在第一若在第一轮粗略采粗略采样
16、中中丢失某些相关特征，不可失某些相关特征，不可能在后能在后轮中恢复。中恢复。5.选择性采样：根据地形特征进行选择性采样，沿山脊线、山谷线、断裂线、离散特征点（山顶点）等。优点是只需以少量的点便能使其所代表的地面具有足够的可信度。6.混合采样：将选择性采样与规则格网采样相结合或者是选择性采样与渐进采样相结合的方法。3.3.2DEM数据采集方法1.地形地形图数据采集方法数据采集方法地形地形图数字化是一种数字化是一种DEM数据数据获取的最基本方法。取的最基本方法。1）手扶跟踪数字化）手扶跟踪数字化步骤：定参考点（固定地图）定控制点跟踪采集（点方式、流方式）2）扫描数字化描数字化/矢量化矢量化扫描过程
17、：将地形图从模拟状态（纸质地图）通过扫描转换成灰度（彩色）的数字数据（影像），即以像素信息方式存储地图信息。 注意两个问题：分辨率、颜色矢量化过程：将得到的栅格图像转化为矢量数据。 具体方法：手动、半自动、全自动式步骤：扫描图件准备：图件、接图表、控制点、坐标系等图件预处理：检查图面是否平整、图廓点与符号清晰，量测图廓边长，检查变形情况，检查接边，等高线连接情况等。定向纠正与编辑：将地图数据由数字化仪坐标（扫描文件坐标）转化为地理/地图坐标。若图面变形大，逐格网进行纠正。坐标变化方式由仿射变换、双线性变换、二次多项式等方法。坐标误差要小于10米。扫描与矢量化：黑色或彩色扫描，扫描参数根据图件信
18、息量、线划密度、质量等因素调节，一般分辨率不小于300dpi。扫描后进行矢量化。数据分层：主要用于DEM的层有地形信息层、水系层、推测区域、辅助高程层、公里网层等。2.摄影影测量数据采集方法量数据采集方法1）摄影影测量的基本原理：利用在不同地方量的基本原理：利用在不同地方获取取的具有一定重叠度的同一景物的两的具有一定重叠度的同一景物的两张影像，在影像，在室内建立立体模型，室内建立立体模型，对其其进行三行三维量量测。2）摄影影测量的信息量的信息获取方式取方式航空航空/航天航天摄影影测量：量：飞行器上搭行器上搭载摄影影测量量设备（传感器），垂直感器），垂直摄影方式影方式获得数据。得数据。地面地面摄
19、影影测量：采用量：采用倾斜斜摄影或交向影或交向摄影方式影方式获取数据。取数据。3）摄影影测量数据采集重要注意的量数据采集重要注意的问题断裂断裂线：一些地形特征：一些地形特征线、陡坎，人工或自然、陡坎，人工或自然建筑，如梯田、河流、冲沟、池塘等在地面建筑，如梯田、河流、冲沟、池塘等在地面产生了生了转折或突折或突变。在采集在采集过程中断裂程中断裂线要要给予不同的明确予不同的明确编码。单断裂断裂线：山脊：山脊线、山谷、山谷线、坡脚、坡脚线等。等。双断裂双断裂线：陡坎、陡坡，两条断裂：陡坎、陡坡，两条断裂线表示上、表示上、下下缘，成，成对出出现。3.野外野外测量数据采集方法量数据采集方法对于小范于小范
20、围的的DEM其主要服其主要服务于工程于工程设计，对精度要求精度要求较高，采用野外高，采用野外测量（地形量（地形图数字数字化精度不一定化精度不一定够，航，航测成本高）。成本高）。仪器：全站器：全站仪测量、平板量、平板测量、量、GPS测量、量、车载GPS测量等。量等。4.雷达雷达测量数据采集量数据采集合成孔径雷达干涉合成孔径雷达干涉测量量InSAR机机载激光雷达（机激光雷达（机载激光激光扫描）描）LIDAR主主动遥感遥感测量，周期短，精度高，高程精度可达量，周期短，精度高，高程精度可达到到10cm，空，空间分辨率达到分辨率达到1米。米。通通过对获取的三取的三维坐坐标数据数据进行行滤波、分波、分类等
21、等（剔除不需要数据），（剔除不需要数据），进行建模，即可得到行建模，即可得到DEM数据。数据。3.3.3DEM数据采集方法的数据采集方法的对比比1.选择数据采集方法考数据采集方法考虑的因素的因素目的和需求、目的和需求、DEM精度、所需精度、所需设备条件、条件、拥有的有的经费等。等。方法速度适用范围高程数据精度采集成本地形图手扶跟踪慢小低低扫描矢量化较快小较低最低摄影测量航空航天摄影快最大普通遥感精度低机载激光扫描和干涉雷达精度高机载激光扫描和干涉雷达最高地面摄影快较大高高野外测量最慢最小最高高2.数据采集方法对比数据采集方法对比3.4DEM数据采集质量控制数据采集质量控制DEM是采样数据的最终
22、表现形式和产品，从原始数据到DEM，要经过一系列的数据处理，在这一过程中原始数据中的误差会被传播和放大。DEM用户应把重点放在数据来源和输入质量控制上，而不是学习复杂的内插方法。影响DEM 精度的因素还包括DEM 内插方法、有无顾及特征线、DEM 分辨率大小等，但是，减少数据采集时的误差是保证DEM精度的根本。3.4.1原始数据粗差原始数据粗差检测与剔除与剔除粗差（疏失粗差（疏失误差）：在差）：在测量量过程中，由于程中，由于测量量仪器工作失常，或器工作失常，或观测者疲者疲劳、大意等因素、大意等因素造成的造成的误差，如差，如读取数据、取数据、记录数据数据发生的生的错误等。等。这种种误差属于差属于
23、测量坏量坏值，一旦，一旦发现，应及及时剔除。剔除。由于由于DEM强调高程数据的准确性、高程数据的准确性、对地形表达地形表达的真的真实性，因此性，因此DEM原始数据粗差探原始数据粗差探查要从要从单个独立数据、局部地形和整体区域三方面个独立数据、局部地形和整体区域三方面综合考合考虑。1.基于基于趋势面的粗差探面的粗差探测与与处理理基基础：基于地形具有的自相关性，即地形表面：基于地形具有的自相关性，即地形表面变化符合一定的自然化符合一定的自然趋势，表，表现为连续空空间的的渐变模型，可用光滑曲面来描述。模型，可用光滑曲面来描述。趋势面表达了地形的宏面表达了地形的宏观变化化趋势，当某一采，当某一采样点的
24、点的观测值和和趋势面面计算算值相差相差较大大时，该点可能含有粗差点可能含有粗差偏离了整体偏离了整体变化化趋势。应用趋势面进行粗差探测注意的问题：趋势面函数的确定：理论上任何复杂的趋势面都可用高阶多项式去逼近，但高阶多项式本身不稳定，其系数的物理意义也不清楚，将导致不符合实际地形起伏的趋势；阈值的确定：预测值和计算值相差多大时，被怀疑为粗差点。一般取中误差的三倍为极限值（可能遗漏或过多地选择粗差点）(中误差: 有限的几次观测的偶然误差求得的标准差)。趋势面分析技面分析技术的特点的特点： 将问题简单化、局部化，能找出部分可疑数据点，但不能确定该点是否为真正的粗差，需要用其他方法进一步分析。2.三三
25、维可可视化粗差化粗差检测技技术对含有粗差的原始数据建立三含有粗差的原始数据建立三维表面模型（一般表面模型（一般为TIN），在三），在三维可可视化化环境下通境下通过人机交互的方人机交互的方式有效地式有效地检测粗差点。粗差点。这种方法需要高效可靠的构网技种方法需要高效可靠的构网技术、快速的交互响、快速的交互响应效率以及建立效率以及建立对异常异常值敏感的可敏感的可视化化图形。形。常用常用图形：形：线框透框透视图和和晕渲渲图3.基于坡度信息的基于坡度信息的规则格网分布数据粗差探格网分布数据粗差探测技技术坡度是地表的固有属性，在局部坡度是地表的固有属性，在局部连续空空间的的渐变模型上，其模型上，其变化是
26、化是连续的，因此，的，因此，可可采用采采用采样点与周点与周围点的坡度点的坡度变化是否一致化是否一致来来检测采采样点是否含有粗差。点是否含有粗差。本方法适用于本方法适用于规则分布的采分布的采样点的粗差探点的粗差探测。原理与步原理与步骤：1）相）相邻两个区域坡度差两个区域坡度差计算：在算：在3*3的局部窗口内，的局部窗口内，计算在水平方向和垂直方向上相算在水平方向和垂直方向上相邻两点之两点之间的坡的坡度（度（12个），然后个），然后计算两个格网之算两个格网之间的坡度差的坡度差（6个）。个）。2）通）通过相相邻两个网格之两个网格之间的坡度差确定衡量坡度是的坡度差确定衡量坡度是否否变化一致的化一致的阈
27、值。对当前窗口坡度差当前窗口坡度差进行行统计分析，分析，统计标准可采用准可采用绝对平均平均值、数据、数据值范范围、均方根、算、均方根、算术平均平均值或或标准差等，准差等，阈值为统计标准的准的K倍（倍（K是常数）。是常数）。3）怀疑一点：当采疑一点：当采样点在某一方向上的坡度差点在某一方向上的坡度差大于大于阈值，则该点在局部范点在局部范围内不正常，可能内不正常，可能含有粗差。含有粗差。4）粗差剔除与数据点改正：通）粗差剔除与数据点改正：通过周周围各网点的各网点的坡度和高程坡度和高程计算粗差点的高程，取代原有高程算粗差点的高程，取代原有高程值。该方法一次只能方法一次只能检测一个点，当粗差分布比一个
28、点，当粗差分布比较集集中中时，要循，要循环进行。行。该方法不适合方法不适合边界部分粗界部分粗差点的差点的检测。李志林等对此法做了深入地研究和试验： 统计标准为采用了水平方向和垂直方向标准偏差的和，阈值系数K=3，通过和原始数据勾绘出来的等高线相比，该法在处理格网数据的粗差上，效果是比较显著的。4.基于高程信息的不基于高程信息的不规则分布数据粗差探分布数据粗差探测方法方法数据点呈散乱分布，其坡度信息数据点呈散乱分布，其坡度信息获取困取困难，与，与规则格网分布的区格网分布的区别是（其他步是（其他步骤基本一致）：基本一致）：窗口确定：采用窗口尺寸定窗口确定：采用窗口尺寸定义或确定窗口区域或确定窗口区
29、域采采样点数量点数量这两种方法来指定两种方法来指定邻域范域范围。当使用后一种方法当使用后一种方法时，一般，一般认为包含包含15-20个点的窗口是适宜的。个点的窗口是适宜的。一致性一致性标准的确定：采用高程信息，即准的确定：采用高程信息，即计算算高程高程变化是否一致的化是否一致的阈值。原因是：原因是：规则格网上比格网上比较容易容易获取坡度取坡度信息，而从不信息，而从不规则分布数据分布数据获取坡度信息取坡度信息却比却比较困困难，但高程和坡度同是刻画地形，但高程和坡度同是刻画地形曲面曲面连续性的指性的指标，因此在散乱数据分布，因此在散乱数据分布的区域上，一致性的区域上，一致性标准采用高程信息。准采用
30、高程信息。.基于等高基于等高线采采样数据粗差探数据粗差探测方法方法）将所有等高）将所有等高线上的点作上的点作为离散点，用上述离散点，用上述任一种方法任一种方法进行行）按等高）按等高线的拓扑关系的拓扑关系进行探行探测与剔除与剔除）可）可视化化检查缺点：1）第一种方法不适合手工数字化的地形采样数据，这是由于手工数字化常常赋错高程值，整条等高线高程都错，其粗差分布具有条带性，不具备单点或集中呈面状的集中分布；2）按等高线拓扑关系进行粗差检查：在等高线地图上，各种注记、地物等的压盖，等高线常常不连续，从而使建立等高线的拓扑关系比较困难；因此对基于等高线采样数据的粗差探测，经常采用可视化检查（最常用的）
31、。.等高等高线回放回放检查对原始采原始采样数据点建立数据点建立DEM，在此，在此DEM上提取等高上提取等高线，等高，等高线与原始地形与原始地形图的等高距一致，将原始的等高距一致，将原始地形地形图与提取的等高与提取的等高线套合，套合，检查其中的其中的错误。3.4.2原始数据的原始数据的滤波波处理理DEM原始数据三大属性：数据点密度、分布、精度分布和密度：在数据采集前确定，主要影响DEM对地形形态的宏观结构表达以及DEM内插方法和内插精度。数据点精度：反映DEM对地形描述的微观精度和光顺程度，若数据点中含有随机噪声，则由DEM生成的等高线不光滑，呈锯齿状 滤波处理去掉原始数据中的随机误差，以提高数
32、据质量和DEM地形表达精度。滤波的方式：最邻近法重采样、基于局部移动窗口的中值滤波、平均值滤波等。滤波的作用：提供地形描述的精度，可以去除DEM内插过程中生成的洼地等现象，但有可能降低了分辨率。应用对象：随机误差构成误差的主要部分的数据，尤其是对高密度的密集数据（航空、遥感影像等）3.5我国我国DEM数据数据1.我国我国DEM数据交数据交换格式格式数据文件包含文件数据文件包含文件头和数据体两部分，数据体采和数据体两部分，数据体采用从上到下、从左到右的用从上到下、从左到右的顺序并以序并以ASCII码的的方式存方式存储。文件文件头分分为两两类数据：一是基本的、必需的数据，数据：一是基本的、必需的数
33、据，一是一是扩充的附加信息，可以省略。充的附加信息，可以省略。文件文件头的基本的基本组成成单元是元是项目，格式目，格式为项目名：目名：值项目名对项目值的说明DataMarkDEM数据交换各式的标志，基本部分Version交换格式的版本号，基本部分Unit坐标单位，K表示公里，M表示米，D表示经纬度，S表示以秒为单位的经纬度，基本部分Alpha方位角，基本部分Compress 压缩方法，0表示不压，1表示游程编码，基本部分Xo左上角原点X坐标，基本部分Yo左上角原点y坐标，基本部分DXX方向的间距，基本部分DYY方向的间距，基本部分Row行数，基本部分我国DEM数据交换格式标准Col列数，基本部
34、分ValueType高程值的类型，基本部分HZoom高程放大倍率，设置高程的放大倍率，使高程数据以整数存储，基本部分Coordinate 坐标系，G表示测量坐标系，M表示数学坐标系，缺省为M，基本部分Projection投影类型，附加部分Spheroid参考椭球体，附加部分Parameters投影参数，不同的投影有不同参数，格式不限定，但必须在一行内表达完毕，附加部分MinV格网最小值，指乘了放大倍率后的最小值，附加部分MaxV格网最大值，指乘了放大倍率后的最大值，附加部分2.我国我国1：1万万DEM国家国家测绘局于局于1999年年组织生生产了七大江河区域了七大江河区域范范围的的1：1万数字高
35、程模型，格网尺寸万数字高程模型，格网尺寸为12.5*12.5m，已完成，已完成13781幅。目前覆盖全幅。目前覆盖全国的国的1：1万万DEM的生的生产和建和建库已全面展开。已全面展开。长江、黄河、黑江、黄河、黑龙江、珠海、淮河、江、珠海、淮河、辽河、海河、海河。河。3.我国我国1：5万万DEM1：5万万DEM的格网的格网间距距为25米，高程数据采用国米，高程数据采用国际上通用的二上通用的二维阵列数据格式存放。与其他列数据格式存放。与其他DEM一一样，网格中心点的高程，网格中心点的高程值作作为该格网格网单元高程元高程值，单位位为m。格网点按照由上到下，由左到右方向次序排列，平格网点按照由上到下，
36、由左到右方向次序排列，平面坐面坐标系系为1980西安坐西安坐标系系为大地基准，投影方大地基准，投影方式式为高斯克高斯克吕格投影，以格投影，以6度分度分带，高程基准采用，高程基准采用1985国家高程基准。国家高程基准。1：5万万DEM精度要求精度要求按有限的几次观测的偶然误差求得的标准差称为中误差。 地形类别基本等高线地面坡度高差/m格网点高程中误差DEM内插点高程中误差平地10/5m2度 256001919*1.24.我国我国1：25万万DEM格网格网间隔隔为100m*100m和和3*3两种。两种。陆地和地和岛屿上格网上格网值代表地面高程，海洋区域格网代表地面高程，海洋区域格网值代表水深。代表
37、水深。用于生成用于生成25万数字高程模型的原始数据包括等万数字高程模型的原始数据包括等高高线、高程点、等深、高程点、等深线、水深点和部分河流、水深点和部分河流、大型湖泊、水大型湖泊、水库等，通等，通过不不规则三角网内差三角网内差获得。得。坐坐标系系统分分为两套：两套：高斯克高斯克吕格投影：格网尺寸格投影：格网尺寸为100*100m，以，以图幅幅为单元，每幅元，每幅图数据按包含数据按包含图幅范幅范围的的举行划定，相行划定，相邻图幅幅间有一定的重叠。有一定的重叠。地理坐地理坐标：格网尺寸：格网尺寸为3*3，每幅，每幅图行列数行列数为1201*1801，所有，所有图幅范幅范围都都为大小相等的大小相等
38、的矩形。矩形。高程高程值的中的中误差在差在1/3或或1/2等高距之内。等高距之内。5.我国我国1：100万万DEM利用利用1万多幅万多幅1：5万和万和1：10万地形万地形图按照一定按照一定的格网的格网间隔采集高程隔采集高程值，编辑处理后以理后以1：50万万图幅幅为单位入位入库。全国全国100万数字高程模型的万数字高程模型的总点数点数为2500万个，万个，该数据内插任一点高程数据内插任一点高程值的中的中误差：差：高山区：高山区：70m；中低山区：；中低山区：41m；丘陵区：；丘陵区：20m；平原区：；平原区：1m。3.6DEM生产项目设计生产项目设计对于一个于一个DEM项目，最目，最终目目标是要
39、是要经济、快速地生、快速地生产满足一定精度要求的足一定精度要求的DEM产品。即品。即DEM生生产涉及三个基本涉及三个基本问题：精度、生：精度、生产成本、效率。成本、效率。精度精度-数据源要有足数据源要有足够的精度和采的精度和采样密度和表面重密度和表面重建的方法（算法）要完美建的方法（算法）要完美成本提高成本提高效率降低效率降低因此，要建立高效因此，要建立高效规范的生范的生产流程。流程。1.DEM生生产技技术设计1）项目情况目情况归总：确定：确定项目目单位、承担位、承担单位、位、负责人及人及项目所涉及的目所涉及的测区概况，如范区概况，如范围、地貌、地貌、水系、地形水系、地形类别等。等。2）资料收
40、集与分析：所有原始料收集与分析：所有原始资料，如地形料，如地形图、航片、航片、图例簿、内外也控制点成果、例簿、内外也控制点成果、图幅幅结合合表等，并表等，并对这些些资料料进行分行分类整理。整理。3）确定作）确定作业依据与技依据与技术标准：明确所采用的生准：明确所采用的生产技技术规定、技定、技术标准、准、图幅分幅、幅分幅、编号号标准、准、要素分要素分类与代与代码标准等，准等，这是指是指导、监督、督、检查整个生整个生产过程的基本依据。程的基本依据。4）生）生产设备及技及技术力量的配置：确定力量的配置：确定软硬件和技硬件和技术力量的合理配置，特力量的合理配置，特别是包括高工、工程是包括高工、工程师、
41、技技术员、检察察员等各个等各个层次的人次的人员。5）制定技）制定技术路路线与流程：在整个与流程：在整个DEM生生产过程程中，有三条主中，有三条主线：数据流程主：数据流程主线、作、作业流程主流程主线、质量控制主量控制主线，数据和，数据和质量控制主量控制主线构成构成了最了最终成果的主要内容，二者又是作成果的主要内容，二者又是作业流程的流程的质量量评定的依据。定的依据。6）制定操作）制定操作规程：程：对DEM生生产过程中影响生程中影响生产效率和效率和铲平平质量等的量等的环节都都应作出明确具体的作出明确具体的规程，如数据程，如数据预处理、采理、采样点分布与密度、数点分布与密度、数据差据差错与与编辑、矢
42、量接、矢量接边、建立、建立TIN、DEM质量量检查、原数据、原数据录入等。入等。7）制定）制定质量控制方案：量控制方案：对DME应采取多采取多级检查和和验收制度，填写收制度，填写质量跟踪卡。量跟踪卡。较低低级部部门100%检查，较高高级部部门抽抽样检查。8）确定上交成果：包括数据文件、）确定上交成果：包括数据文件、图文件、文文件、文档档资料等。料等。9）进度度计划：划：为了保了保证生生产质量，将整个系量，将整个系统的各的各项任任务分解成具有先后分解成具有先后顺序的各个序的各个阶段。段。2.DEM生生产中的注意事中的注意事项1）根据生）根据生产项目所涉及的具体目所涉及的具体领域，确定需要加域，确
43、定需要加测的重要地物（如，江河的堤等）。的重要地物（如，江河的堤等）。2）高程精度）高程精度难以达到正常以达到正常规定精度要求的，定精度要求的，应圈出圈出其范其范围，作，作为DEM的推的推测区。区。地形地形图上大范上大范围（图面上面上5cm*5cm以上）既无等以上）既无等高高线、高程点又达不到、高程点又达不到规定密度（千米格网内不定密度（千米格网内不足足5个点）的地方（城个点）的地方（城镇街区、沼街区、沼泽、乱掘堤等）。、乱掘堤等）。草草绘等高等高线范范围议定数高的密林区定数高的密林区一定面一定面积的陡石山；的陡石山；一定一定宽度的双度的双线河水域河水域3）由于）由于DEM是由原始数据是由原始数据经过处理后形成的，理后形成的，因此必因此必须保保证质量，量，应对原始数据作原始数据作严格的格的检查，包括，包括检测系系统误差、偶然差、偶然误差，剔除差，剔除粗差。粗差。4）对得到得到DEM进行行编辑修改。修改。
