陳翠嬋 黃國森 鐘靜

摘要：本文以廣東省1：1萬DEM數(shù)字高程模型整合項目的質(zhì)量控制為例，探討了在質(zhì)量控制過程中如何利用有效的檢查方法和工具對數(shù)字高程模型（DEM）進行檢查，提高工作效率，闡述了基于ARCGIS數(shù)字高程模型（DEM）質(zhì)量控制的一些方法與技巧。

關鍵詞：1：1萬數(shù)據(jù)整合 DEM ArcGIS

0 引言

數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model DEM）是“4D”產(chǎn)品的一種，它是一定區(qū)域范圍內(nèi)對于地球表面地形地貌的一種離散數(shù)字表達。近年來，隨著數(shù)字中國地理空間框架建設的加速推進，全國各省、市、自治區(qū)測繪部門的1：1萬基礎地理信息數(shù)據(jù)庫建設發(fā)展迅速，覆蓋范圍不斷擴大。為滿足地理信息應用服務、地理國情監(jiān)測普查、地理信息公共服務平臺建設、多級基礎地理信息數(shù)據(jù)快速聯(lián)動更新等需要，建立了一套基礎地理信息數(shù)據(jù)更新機制，綜合利用各種來源的現(xiàn)勢資料，包括最新的航空影像、最新的數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)、高分辨率衛(wèi)星遙感影像、最新的行政勘界資料、最新的地面實測數(shù)據(jù)等，形成符合國家標準的全國橫向統(tǒng)一、縱向銜接的基礎地理信息數(shù)據(jù)庫，建成優(yōu)化升級版的廣東省1：1萬基礎地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和服務系統(tǒng)，最終為滿足廣東省1：1萬數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新、快速制圖、多尺度數(shù)據(jù)聯(lián)動更新與集成應用服務的需要提供了數(shù)據(jù)。

因此數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制顯得尤為重要，由于全省數(shù)據(jù)源比較復雜，質(zhì)量的控制難度很大，迫使在質(zhì)量控制方面探討更有效的檢查方法和技巧，以便提高質(zhì)量控制的效率。

1 DEM質(zhì)量控制方法研究的背景

1.1 影響DEM精度的主要因素及誤差來源

影響DEM精度的因素多種多樣，其中DEM原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量是最主要的因素，自基礎庫建成全省第一代1：10000 DEM數(shù)據(jù)后，廣東省分區(qū)域持續(xù)開展了1：10000 DEM數(shù)據(jù)更新工作，緊跟1：10000 DLG框架要素和全要素數(shù)據(jù)更新進度，1：10000 DEM數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性與1：10000 DLG 框架要素和全要素數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性基本一致。 但由于廣東省經(jīng)濟發(fā)展速度快，地形地物變化多，現(xiàn)有1：10000 DEM數(shù)據(jù)與2013年最新更新的核心要素數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性差異比較大，特別是與道路等特征線符合不好，此外，1：10000 DEM各測區(qū)更新時間不同，新舊測區(qū)之間存在部分圖幅數(shù)據(jù)成果不接邊等問題。

1.2 DEM數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)與設計規(guī)范要求差異的分析

廣東省1：10000 DEM 數(shù)據(jù)的規(guī)格與國家《總體方案》和《生產(chǎn)技術規(guī)定》要求對比分析。

①數(shù)學基礎：采用統(tǒng)一的數(shù)學基礎，平面坐標系統(tǒng)為1980西安坐標系，高斯-克呂格投影，3°分帶，高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準。其中，廣東省數(shù)據(jù)平面坐標系統(tǒng)與國家《總體方案》和《生產(chǎn)技術規(guī)定》要求的CGCS2000平面坐標系統(tǒng)不一致。

②格網(wǎng)間距全省統(tǒng)一為5米，與國家要求一致。

③廣東省數(shù)據(jù)格網(wǎng)起止點坐標按測繪行業(yè)標準《基礎地理信息數(shù)字產(chǎn)品1：10000 1：50000數(shù)字高程模型》計算，與國家《總體方案》的要求和1：50000DEM銜接存在差異。

2 DEM整合技術路線及質(zhì)量控制流程

DEM整合技術路線：利用ArcGIS軟件，選取目前各區(qū)域現(xiàn)勢性最好的1：1萬DEM數(shù)據(jù)源，按不同的投影分帶，以分塊的方式組織數(shù)據(jù)源，采用七參數(shù)法或改正數(shù)修正的方法進行坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程中采用雙線性內(nèi)插方法進行格網(wǎng)點高程值內(nèi)插和格網(wǎng)起算點修改，分塊轉(zhuǎn)換完成后按照國家《總體方案》要求進行分塊拼接和分幅裁切，DEM整合處理方法與總體思路如圖1所示：

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圖1 DEM數(shù)據(jù)整合技術路線及質(zhì)量控制流程圖

3 基于ARCGIS 數(shù)字高程模型DEM質(zhì)量控制方法

①利用ARCGIS軟件進行自動檢查，檢查空間數(shù)據(jù)的圖形與屬性、圖形與圖形、屬性與屬性之間存在有一定的邏輯關系和規(guī)律，檢查和發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的錯誤。

②半自動檢查（人機交互檢查）。DEM數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的過程中程序自動檢查的手段不能完全確定其正確與否，但程序檢查能將有疑點的地方搜索出來，縮小范圍或精確定位，再采用人機交互檢查方法，由目視檢查判斷數(shù)據(jù)的正確性。

③目視檢查。通過人工檢查核對影像、數(shù)據(jù)表格等，從而判斷檢查內(nèi)容的正確性。

4 基于ARCGIS 數(shù)字高程模型DEM質(zhì)量控制內(nèi)容與技巧

4.1 基于ARCGIS軟件對數(shù)字高程模型（DEM）質(zhì)量控制的內(nèi)容

利用ARCGIS軟件對數(shù)字高程模型（DEM）質(zhì)量控制的內(nèi)容有DEM原始的數(shù)學基礎、DEM數(shù)據(jù)起始點坐標的正確性、DEM原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量、高程值有效范圍區(qū)是否正確、DEM的內(nèi)插模型、DEM數(shù)據(jù)的接邊、高程異常值包括高程值突變值。

4.2 基于ARCGIS軟件對數(shù)字高程模型（DEM）質(zhì)量控制的技巧

針對數(shù)字高程模型（DEM）的質(zhì)量控制的內(nèi)容與數(shù)據(jù)源的復雜性，為了提高質(zhì)量控制的效率，在工作中積累

了一些經(jīng)驗，通過實踐與對比找出最佳的檢查方案與技巧。

4.3 數(shù)字高程模型（DEM）接邊及圖廓點坐標的質(zhì)量控制的技巧

數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)的接邊及標準圖幅圖廓點坐標的質(zhì)量控制，一般采用程序自動批量處理，利用ARCGIS軟件柵格接邊，同名點交叉批量檢查所有圖幅，對于高程出錯的和接邊有誤差的程序檢查出的問題會建立以后綴為*.REP的文本文件。利用程序的自動檢查處理，若檢查圖幅數(shù)量多，可以利用計算機后臺自動處理。

4.4 數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制的技巧

DEM數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制很重要，目視檢查是質(zhì)量控制其中必要的手段之一，如根據(jù)地形或者影像判斷出來的高程突變值，是否同高的魚塘水庫的高程值，都需要目視檢查，如何判讀高程值的合理程度，則需要參照影像數(shù)據(jù)及DLG數(shù)據(jù)再疊合等高線來判斷DEM是否正確。首先利用ARCGIS軟件把64幅1：1萬DEM圖拼成10萬大幅，生成曲線進行檢查，可以直觀檢查DEM的突變值，不合理的DEM值。以下是生成等高線的方法及步驟：

由于源數(shù)據(jù)無數(shù)值或圖幅不滿幅產(chǎn)生-99999和-10000數(shù)值參會影響曲線的生成，因此生成曲線之前需刪除原數(shù)據(jù)DEM中-99999值。 DEM生成曲線的方法：打開ArcGIS——ArcToolbox——Spatial Analyst 工具——表面分析——等值線。

根據(jù)等高線的套合差來進行質(zhì)量的控制，利用DEM生成曲線比較直觀，高程的驟變值和不合理只有通過目視檢查，對1萬標準幅檢查來說，以10萬大幅為單位可以減少曲線生成的圖幅數(shù)量，可以更快更準地發(fā)現(xiàn)問題，提高檢查的效率。高程的驟變值是區(qū)域內(nèi)高程值突變，形成與周圍高程值的差值很大。對此過程中的質(zhì)量監(jiān)控更能保證下工序的順利進行，作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)問題得到及時處理可避免反復的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作。如對高程驟變的處理方法為：確定其所在的相鄰圖幅，對與影像套合較差的圖幅，參考DLG及影像進行DEM編輯，使其邏輯合理化。對于精度不能滿足規(guī)范要求的區(qū)域，作為DEM高程推測區(qū)處理。

4.5 數(shù)字高程模型（DEM）標準圖幅圖廓坐標的質(zhì)量控制技巧

標準圖幅數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)的裁切： 批量數(shù)據(jù)由1980西安坐標系數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標系后，利用Geoway軟件生成2000國家大地坐標系1：1萬 DLG標準分幅圖框，導入ArcGIS，按照1：1萬 DEM數(shù)據(jù)格網(wǎng)起止點坐標公式，轉(zhuǎn)換成2000國家大地坐標系的1：1萬 DEM標準分幅的圖框。數(shù)據(jù)的批量裁切，根據(jù)公式所生成的圖廓點坐標，抽取任意兩三幅DEM的圖廓坐標進行檢查即可。

4.6 數(shù)字高程模型（DEM）的高程值有效值即無數(shù)值點（即-99999值）質(zhì)量控制

質(zhì)量控制方法：

第一步，打開ArcGIS10——ArcToolbox——Spatial Analyst 工具——地圖代數(shù)——柵格計算器。

第二步打開ArcGIS10——ArcToolbox——轉(zhuǎn)換工具——由柵格轉(zhuǎn)出——柵格轉(zhuǎn)面。

第三步打開ArcGIS10——ArcToolbox——數(shù)據(jù)管理工具——要素——要素轉(zhuǎn)點。注意“內(nèi)部（可選）”選項打上勾。

打開shp文件的屬性表，按屬性選擇"GRIDCODE" = 1，導出文件即為查找到的值小于“-99999”的不合理可疑點。對導出shp的文件進行排查，除了圖邊和圖幅不滿的部分有無數(shù)值點-99999，其他情況均屬不合理。利用此文件可以直觀地查找出問題所在圖幅及坐標值。對于有幾千幅1：1萬拼接的DEM，能快速找出無數(shù)值點，并導出文件顯示圖幅號及相應的坐標值。有效提高了檢查效率和避免人工檢查的遺漏問題。

5 結束語

隨著數(shù)字中國地理空間框架建設的加速推進，數(shù)據(jù)的不斷更新和完善，數(shù)據(jù)量的不斷增加，影響DEM質(zhì)量的因素多種多樣，它們產(chǎn)生于生產(chǎn)過程中的每個環(huán)節(jié)，質(zhì)量控制越來越顯出其重要性和迫切性。實踐表明，通過利用ARCGIS對數(shù)字高程模型（DEM）質(zhì)量控制的一些方法與技巧，從誤差產(chǎn)生和擴散的每個過程和環(huán)節(jié)入手，能使質(zhì)量控制的過程更自動、高效、穩(wěn)定，在保證數(shù)據(jù)成果的正確性與一致性的同時，提高檢查驗收的工作效率。

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作者簡介：

陳翠嬋（1974-），女，廣東新會人，本科，工程師，從事測繪工作。