有效獲取“數(shù)字高程模型(dem)”的方法探討.pdf

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1、第1期礦山測(cè)量NO．12010年2月MINESURVEYINGFeb．2O10doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2010．01．009有效獲取“數(shù)字高程模型(dem)”的方法探討張新利(西安煤航信息產(chǎn)業(yè)有限公司測(cè)繪工程分公司，陜西西安710054)摘要：文中是作者通過(guò)項(xiàng)目進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，總結(jié)了針對(duì)不同用途，如何科學(xué)高效、高質(zhì)量獲取dem的方法，并得出了不同地形情況、不同比例尺、不同用途下，dem的精度控制。此結(jié)論可有效指導(dǎo)dem數(shù)據(jù)生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：dem、dem精度；數(shù)據(jù)獲??；斷裂線；散點(diǎn)中圖分類號(hào)：P231．5

2、文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1001—358X(2010)O1—0030—04根據(jù)長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外不同用途dem數(shù)據(jù)生產(chǎn)的2．4數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量實(shí)際情況，同時(shí)結(jié)合本人在工作中的實(shí)踐，提出了一這是DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)采集最常用的一種方法。利些看法，希望與同行共同探討，達(dá)成共識(shí)。并可清楚用立體測(cè)圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測(cè)圖儀及數(shù)字?jǐn)z的知道如何面對(duì)不同用途、不同比例尺、不同精度影測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)行人工、半自動(dòng)或全自動(dòng)的量測(cè)獲取dem數(shù)據(jù)的獲取方法。數(shù)據(jù)。攝影測(cè)量的基本原理是：用立體像對(duì)來(lái)恢復(fù)三維物體的原始形狀即形成立體模型，然后在立體1數(shù)字高程模型(dem)的概

3、念模型上量測(cè)物體的三維空問(wèn)坐標(biāo)以代替野外的量數(shù)字高程模型(Dem)：是地形曲面的數(shù)字化表測(cè)。所謂的立體像對(duì)就是在兩個(gè)不同的地方攝取的達(dá)，也就是說(shuō)，dem是在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)上科學(xué)、真且具有一定重疊度的統(tǒng)一景物的兩張影像。在影像實(shí)地描述、表達(dá)和模擬地形曲面實(shí)體，它的建立實(shí)際重疊的地方，可以恢復(fù)三維物體的立體模型。上是地形數(shù)據(jù)的建模過(guò)程。Dem的建立首先要對(duì)地?cái)?shù)字?jǐn)z影測(cè)量是空間數(shù)據(jù)采集最有效的手段，形曲面進(jìn)行抽象、總結(jié)和提煉，形成高度概括的地形它具有效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、高程精度高等優(yōu)點(diǎn)。采曲面數(shù)據(jù)模型，然后在此數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上，將觀測(cè)數(shù)集規(guī)

4、則按照數(shù)據(jù)點(diǎn)記錄的特征分為以下7種：據(jù)按照一定的結(jié)構(gòu)組織在一起，形成對(duì)數(shù)據(jù)模型的(1)沿等高線采樣表述，最后借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理和地形重建。在地形復(fù)雜及陡峭地區(qū)，采用沿等高線跟蹤的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。沿等高線采樣可按等距離間隔2dem數(shù)據(jù)的獲取方法記錄數(shù)據(jù)或按等時(shí)間間隔記錄數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行。當(dāng)從大量的資料以及國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的實(shí)踐中，可以采用后者時(shí)，由于在等高線曲率大的地方跟蹤速度發(fā)現(xiàn)，因資料、儀器設(shè)備的不同，生產(chǎn)手段各異，其效較慢，因而采集的點(diǎn)較密集，而在等高線較平直的地率和精度各有差異。歸納起來(lái)dem數(shù)據(jù)的獲取，有方跟蹤速度較快，采集的

5、點(diǎn)較稀疏，故只要選擇恰當(dāng)以下4種方法。的時(shí)間間隔，所記錄的數(shù)據(jù)就能很好地描述地形，又2．1地面測(cè)量不會(huì)有太多的數(shù)據(jù)。利用自動(dòng)記錄的測(cè)距經(jīng)緯儀(常稱為電子速測(cè)(2)規(guī)則格網(wǎng)采樣經(jīng)緯儀或全站經(jīng)緯儀)在野外實(shí)測(cè)。利用解析測(cè)圖儀在立體模型中按規(guī)則矩形格網(wǎng)2．2現(xiàn)有地圖數(shù)字化進(jìn)行采樣，直接構(gòu)成規(guī)則格網(wǎng)DEM。當(dāng)系統(tǒng)驅(qū)支測(cè)這是利用數(shù)字化儀對(duì)已有地圖上的信息(如等標(biāo)到格網(wǎng)點(diǎn)時(shí)，會(huì)按預(yù)先選定的參數(shù)停留一短暫的高線、地形線等)進(jìn)行數(shù)字化獲取。如：手扶跟蹤數(shù)時(shí)間(如0．2s)，供作業(yè)人員精確量測(cè)。該方法的優(yōu)字化儀與掃描數(shù)字化儀。點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單、精度較高、

6、作業(yè)效率也較高；缺點(diǎn)是2．3空間傳感器特征點(diǎn)可能丟失，基于這種矩形格網(wǎng)DEM繪制的等利用GPS、雷達(dá)和激光測(cè)高儀等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。高線有時(shí)不能很好地表示地形特征。30第1期張新利：有效獲取“數(shù)字高程模型(dem)”的方法探討2009年2月(3)沿?cái)嗝鎾呙璨蓸拥呐袛嘁罁?jù)。這種在量測(cè)過(guò)程中不斷調(diào)整取樣利用解析測(cè)圖儀立體模型進(jìn)行斷面掃描，按等密度的采樣方法之優(yōu)點(diǎn)是使得數(shù)據(jù)點(diǎn)的密度比較合距離方式或等時(shí)間方式記錄斷面上點(diǎn)的坐標(biāo)。由于理，合乎實(shí)際的地形；缺點(diǎn)是在取樣過(guò)程中要進(jìn)行不量測(cè)是動(dòng)態(tài)地進(jìn)行，因而此種方法獲取數(shù)據(jù)的精度斷的計(jì)算與判斷，且數(shù)據(jù)存

7、貯管理比簡(jiǎn)單矩形格網(wǎng)比其它方法要差，特別是在地形變化處，常常存在系要復(fù)雜。統(tǒng)誤差。該方法作業(yè)效率是最高的，一般可用于正(5)選擇采樣射影像圖的生產(chǎn)。為了準(zhǔn)確地反映地形，可根據(jù)地形特征進(jìn)行選(4)漸近采樣(ProgressiveSampling)擇采樣，例如沿山脊線、山谷線、斷裂線進(jìn)行采集以為了使采樣點(diǎn)分布合理，即平坦地區(qū)樣點(diǎn)較少，及離散碎部點(diǎn)的采集。這種方法獲取的數(shù)據(jù)尤其適地形復(fù)雜地區(qū)的樣點(diǎn)較多，可采用漸近采樣的方法。合于不規(guī)則三角網(wǎng)DEM的建立。先按預(yù)定的比較稀疏的間隔進(jìn)行采樣，獲得一個(gè)較(6)混合采樣(ComposiveSamp

8、ling)稀疏的格網(wǎng)，然后分析是否需要對(duì)格網(wǎng)加密。判斷為了同時(shí)考慮采樣的效率與合理性，可將規(guī)則方法可利用高程的二階差分是否超過(guò)給定的閾值；采樣(包括漸近采樣)與選擇采樣結(jié)合起來(lái)進(jìn)行，即或利用相鄰三點(diǎn)擬合一條二次曲線，計(jì)算兩點(diǎn)間中在規(guī)則