杜美慶，李霞，周艷，侯軼，李新鋒

(山東正元數(shù)字城市建設(shè)有限公司，山東煙臺 264000)

1 引言

隨著航空攝影測量技術(shù)和三維數(shù)字城市的發(fā)展，數(shù)字高程模型作為一種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。它可以形象的表達地勢地形，可以用于高程分析、等高線生成，可以作坡度分析、生成剖面圖，可以制作透視圖、斷面圖等［1］，是洪水淹沒分析、通視性分析等必不可少的數(shù)據(jù)，是制作正射影像圖的基礎(chǔ)，是三維數(shù)字城市建設(shè)必不可少的元素。

2 幾種常見的DEM制作方法

目前多款軟件提供了DEM制作模塊，如ArcGIS的3D分析模塊［2］，利用等高線或高程點創(chuàng)建TIN，然后轉(zhuǎn)換成Tingrid方式進行DEM的生產(chǎn);再如Geoway軟件，引入已有特征地物的dxf數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)化為Geo-Tin的god格式，在此數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行三角形聯(lián)網(wǎng)，最后生成 DEM［3］;還有 VirtuoZo軟件等等。

同一款軟件也可以提供多種生產(chǎn)DEM的方法，如在VirtuoZo軟件中生產(chǎn)DEM，傳統(tǒng)的方法就是單模型匹配編輯，然后生成單模型的DEM再進行拼接和標(biāo)準幅裁切，該方法能夠滿足一般中小比例尺的精度要求;另一種方法是將特征地物引入匹配之后，再進行編輯生成DEM，該方法可以提高DEM的精度。還有一種方法就是利用DEM Maker模塊，引入已有的地形數(shù)據(jù)做參考，然后進行DEM的制作。

本次青島市1∶5 000 DEM項目的精度要求比較高［4］，因此我們根據(jù)實際情況結(jié)合項目要求，采用VirtuoZo軟件的DEM Maker模塊，首先引入特征地物，然后參照實測高程修改地物高程，然后在此基礎(chǔ)上添加輔助線，進行本次的DEM生產(chǎn)工作。

3 資料準備及預(yù)處理

3.1 航攝資料

本項目航攝資料由青島市國土資源和房屋管理局提供。一部分資料是由北京星天地信息科技有限公司于2007年9月～2008年4月全數(shù)字航攝像片資料，tif影像分辨率為0.012 mm。還有一部分資料是由北京四維航空遙感有限公司于2003年10月～11月航攝的像片資料，tif影像分辨率為0.025 mm。影像數(shù)據(jù)以最新資料為主，其中涉及保密的區(qū)域以低分辨率影像代替。

3.2 線劃圖資料

采用全數(shù)字攝影測量方法進行外業(yè)像片控制點的布設(shè)和聯(lián)測;內(nèi)業(yè)空三加密后，導(dǎo)入空三數(shù)據(jù)，進行立體采集，最后得到xyz格式的測圖文件。導(dǎo)出dxf文件用于DLG的生產(chǎn)。

3.3 高程點資料

青島市國土資源和房屋管理局提供了2004年觀測，2006年全省統(tǒng)一平差計算的1980西安坐標(biāo)系下C、D級網(wǎng)成果。高程為青島市2004年觀測的二等水準控制網(wǎng)及其加密網(wǎng)成果，高程基準為1985國家高程基準。依據(jù)作業(yè)要求，經(jīng)實地踏勘，選取C003、C005、C028、C043、D012、D056、D098 均勻分布測區(qū)的 7 個已知點作為本次各工序測量的起算點，通過網(wǎng)絡(luò)RTK獲取各點的WGS－84坐標(biāo)并求得測區(qū)的統(tǒng)一七參數(shù)。

2004年青島市勘察測繪研究院完成了青島市七區(qū)的大地水準面精化項目，內(nèi)符合精度優(yōu)于±1.5 cm，外符合精度優(yōu)于±1.8 cm。將QDCORS網(wǎng)絡(luò)RTK獲取的WGS－84坐標(biāo)通過似大地水準面精化模型改算后獲得1985國家基準高程。

由于受基礎(chǔ)資料的限制，本項目內(nèi)業(yè)工作站測得的高程無法達到規(guī)范要求，因此，在上述已知點基礎(chǔ)上，對平地高程進行了全野外實測，丘陵地進行野外檢測，回內(nèi)業(yè)修改，最終得到高程點圖。

3.4 資料預(yù)處理

首先，將dxf格式的線劃圖進行整理，保留高架路、橋、河流湖泊面等特征地物，刪除房屋、植被等不貼地面的地物(這里，還要刪除高程點，因為前面說過受資料限制，工作站測得的高程的準確度無法達到規(guī)范要求)，然后繼續(xù)將文件保存為dxf格式。(或者，直接在VZ中打開xyz原始文件，按照圖層進行刪除與整理。)

然后，檢查整理野外實測的高程文件，刪除明顯飛點，同時保存為dxf格式。

4 技術(shù)路線

在VirtuoZo 3.7軟件中，利用DEM Maker模塊，首先建立模型范圍，引入地形圖的特征地物及野外測量的高程點，然后將引入的已知地物圖層轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)層;參照高程點修改特征地物的高程。根據(jù)需要，如果引入的特征線密度不夠或不能很好的表示地形，則利用DEM Maker自帶的編輯功能，添加特征點、特征線和特征面。編輯完特征地物后，構(gòu)建三角網(wǎng)，然后自動生成DEM。由于地形圖及高程點文件都是標(biāo)準幅的方式，故生成的DEM以默認范圍保存即是標(biāo)準幅。生產(chǎn)流程技術(shù)路線圖如圖1所示。

圖1 DEM制作技術(shù)路線圖

5 質(zhì)量檢查

5.1 三維顯示檢查

DEM生成后，采用VirtuoZo軟件的立體顯示功能，首先進行粗略檢查，顯示是否存在明顯飛點等異常，然后比對地形圖，看是否和實地一致。對于發(fā)現(xiàn)的問題則進入高級編輯，進行檢查修改，直至單幅數(shù)據(jù)符合要求。

5.2 接邊檢查

單幅數(shù)據(jù)過關(guān)后，在VirtuoZo 3.7的高級選項中進行DEM自動拼接并檢查接邊精度，對于拼接平地大于0.5 m，山地大于2.5 m的模型，返回高級編輯找到相應(yīng)位置，加載立體模型，進行重新編輯，直至符合要求。

最后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)拼接精度小于2.5 m的點占全區(qū)域的98.16%，大于2.5 m小于 5.0 m的為1.84%，其他為0，基本符合要求，進行拼接。

5.3 分幅

單幅內(nèi)DEM及接邊處的問題都解決完后，按照甲方提供的標(biāo)準幅圖框，在VirtuoZo中利用坐標(biāo)進行分幅、命名并保存。

5.4 綜合檢查

質(zhì)量檢查人員將分幅后的DEM再進行一次三維顯示檢查，保證接邊并分幅后的每一幅DEM，都能夠正確反映地勢、地貌情況，不存在飛點現(xiàn)象，與地形圖也保持一致。

5.5 格式轉(zhuǎn)換

檢查結(jié)果符合要求之后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為grid格式進行提交。在數(shù)據(jù)分幅與格式轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，我們也可以將整塊的DEM數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成grid格式，然后在Arc-GIS中利用多邊形裁剪進行分幅。

數(shù)據(jù)質(zhì)量是地理信息的生命，沒有質(zhì)量保證的信息等于零。本次生產(chǎn)的DEM數(shù)據(jù)通過了層層檢查，發(fā)現(xiàn)問題隨時整改，直到符合精度要求。質(zhì)量檢查的過程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查流程圖

6 總結(jié)

本次項目的DEM按照上述流程制作完畢，實踐證明，該方法制作的DEM精度高于傳統(tǒng)方法，且速度比較快。生產(chǎn)過程中由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)原因?qū)е碌母叱滩粶适俏覀冇龅降淖畲髥栴}，按照依野外實測高程修改特征地物的方法解決了該問題。

［1］國家測繪局陜西基礎(chǔ)地理信息中心.DEM(數(shù)字高程模型)介紹［EB/OL］.http://www.sxgis.cn/detail.asp?id=438，［2006 －08 －24］

［2］清風(fēng)細雨江.DEM制作與應(yīng)用全過程［EB/OL］.http://hi.baidu.com/zaaaaaa/blog/item/aafdca3dc34243e83d6d9780.html，［2008 －07 －25］

［3］數(shù)字哈爾濱－地理信息網(wǎng).引入已有DEM制作正射影像［EB/OL］.http://www.hrbmap.com/AAAMoPAAEAAAAj6AAA.asp，［2010 －3 －20］

［4］鄭學(xué)東，譚德寶，張治中.三峽水庫DEM制作技術(shù)線路與方法［J］.長江科學(xué)院院報，2005(4).

［5］李志林，朱慶.數(shù)字高程模型［M］.武漢:武漢測繪科技大學(xué)出版社，2000.

［6］阮明.大范圍DEM數(shù)據(jù)的快速生產(chǎn)［J］.城市勘測，2011(1).

［7］謝新秀，呂磊，林國彬等.礦區(qū)DEM的建立與研究［J］.西部探礦工程，2011(1).