利用地形图生产dem数据地研究

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1、http;//www.othermap.com测绘信息网利用地形图生产DEM数据的研究余　鹏　　　刘丽芬(国家基础地理信息中心　100044)　　【摘　要】　数字高程模型在生产中的应用越来越广泛，本文对比了航摄法与用地形图生产DEM方法的优缺点，提出了一种用地形图生产DEM数据的一般方法。对生产过程中几个重要的技术问题进行了探讨：数据精度问题、采样间距问题、质量检查问题等。　　一、研究意义http;//www.othermap.com测绘信息网　　数字地面高程模型(DigitalElevationModels)简称DEM，是一种用X、Y、Z坐标表达地表形态的数字形式，在生产中

2、具有很高的利用价值。首先，它能够反映区域内的地形条件，为各用图部门提供地形基础；其次，用它制作沙盘，具有快速、简便、精确的优点，可用于军事指挥和模型演示；它能够用于农业部门的农田水利规划；能用于水利部门的洪水淹没损失估算及水利建设的土方量计算；能用于交通、建筑等各建设部门的选址、规划；能用于通讯部门信号覆盖范围的规划与计算；能用于地质、勘探部门地形的分析；能用于各旅游景点的规划及土地资源调查等。可以说DEM数据具有广泛的应用潜力。　　由于DEM数据具有广泛的使用价值，国外将DEM数据的提供作为其基本的服务项目之一。国家测绘局自从开始研制各种基本比例尺的数字地图产品以后，也开始

3、了各种比例尺DEM数据的研制工作。笔者在对外提供DEM数据的基础上，摸索了一套DEM数据生产的方法，该方法对用地形图大面积生产DEM数据将提供一定的经验。　　　　二、生产过程http;//www.othermap.com测绘信息网　　1.两种生产方法的对比http;//www.othermap.com测绘信息网　　生产DEM数据一般有两种方法。一种是用航摄法，另一种是用地形图生产DEM数据的方法。采用航摄法即利用两相邻像对，在全数字自动摄影测量系统的支持下，通过输入地面控制点，经过相对定向和绝对定向及影像自动相关匹配，生成DEM数据。采用该方法进行生产，相对来说资料的时效性较

4、好，如果与地面控制点进行配合，往往能达到很高的数据精度。但是该方法也存在许多问题：首先，原始资料的成本太高。如果研究地区有航片，可以购买航片，如果没有航片，临时航飞代价太高。其次，对软硬件要求较高。　　也有用卫片来生产DEM数据的，如利用法国的SPOT影像或俄罗斯的SPIN—2影像等。其生产原理与航摄法类似，因为都是采用栅格数据进行处理，所以都存在用航摄法生产所带来的困难。　　用地形图生产DEM数据，具有如下优点：第一，地形图相对较为便宜，也容易得到。地形图上的等高线含有丰富的高程信息，利用这些高程信息生产DEM数据，可以极大地发挥地形图的作用，而地表的地形变化一般来说都是比

5、较小的。其次，当前国内的数字化软件已相当便宜，普通的微机就可以运行，对软硬件的要求较低。第三，地形数据以矢量形式存储、运算，减少了昂贵的内外存开销。第四，可以批量生产。　　2.生产过程http;//www.othermap.com测绘信息网　　DEM数据的生产包括如下几个过程：　　(1)数字化栅格底图的生成　　该过程包括如下几个步骤：　　①地形图的扫描：即对购买来的地形图或二底图通过扫描仪扫描，以获得数字化栅格底图；　　②对栅格底图进行纠正，以消除纸张变形所带来的误差。　　(2)高程信息的获取　　高程信息的获取，就是在栅格底图上进行数字化，以获取生成DEM所必须的高程信息，它

6、包括如下几个步骤：　　①对等高线进行屏幕跟踪矢量化；　　②对等高线标赋高程值；　　③对离散高程点进行屏幕矢量化；　　④对高程点标赋高程；　　最后，对这些矢量化产品进行编辑、检查、拼接以生成拓扑关系完整的矢量图。　　(3)DEM生成　　①将生成的矢量图在ARC/INFO软件中利用不规则三角网(TIN)进行内插，以使整个研究区域都含有高程值；　　②将TIN数据进行采样，转换为GRID数据(lattice格式)，对数据进行进一步检查；　　③将生成好的GRID数据转成DEM数据(USGS格式)。　　　　三、几个重要问题的探讨　　1.数据精度问题http;//www.othermap.

7、com测绘信息网　　对DEM数据而言，数据精度包括平面位置精度和垂直高程精度。国内对DEM数据生产的精度要求还未见有关文档，美国地质调查局(USGS)在制定的DEM数据标准中要求RMSE不允许超过1/3等高距，最大误差不超过2/3等高距。　　在DEM数据生产过程中，考虑到误差的传播性，在生产的每一步都要尽量减少误差。用地形图生产DEM的精度问题包括如下几个方面：　　(1)地形图扫描误差：该误差主要影响地形的平面精度，从而进一步影响DEM数据的高程精度。扫描误差主要来源于纸张变形。由于这种误差是一种不依比