第3章 DEM數(shù)據(jù)獲取

1、第第3章章 DEM數(shù)據(jù)獲取方法數(shù)據(jù)獲取方法3.1.1 3.1.1 地形圖數(shù)據(jù)源及特征地形圖數(shù)據(jù)源及特征航空攝影和航天遙感是目前獲取DEM的主要數(shù)據(jù)源，利用該數(shù)據(jù)源可獲取和更新大面積的DEM數(shù)據(jù)。航 空 照 片遙 感 影 像遙感：源于航空攝影測(cè)量，是一種利用地物反射或輻射電磁波的固有特性，通過(guò)觀測(cè)電磁波，識(shí)別地物及其存在環(huán)境的技術(shù)。當(dāng)前的遙感技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種多平臺(tái)、多波段、多分辨率和全天候的對(duì)地觀測(cè)技術(shù)，并正朝著高空間分辨率、高光譜分辨率和高時(shí)間分辨率的方向發(fā)展。高光譜分辨率：在紫外到中紅外波段范圍內(nèi)，劃分成許多非常窄且光譜連續(xù)的波段來(lái)進(jìn)行探測(cè)的遙感系統(tǒng)。國(guó)際遙感界的共識(shí)是光譜分辨率在/10

2、數(shù)量級(jí)范圍的稱為多光譜(Multispectral)，這樣的遙感器在可見(jiàn)光和近紅外光譜區(qū)只有幾個(gè)波段，如美國(guó) LandsatMSS，TM，法國(guó)的SPOT等;而光譜分辨率在/100的遙感信息稱之為高光譜遙感(HyPerspectral);隨著遙感光譜分辨率的進(jìn)一步提高，在達(dá)到/1000時(shí)，遙感即進(jìn)入超高光譜(ultraspeetral)階段(陳述彭等，1998)。遙感數(shù)據(jù)的不確定性來(lái)源遙感數(shù)據(jù)的不確定性來(lái)源p數(shù)據(jù)固有的不確定性p數(shù)據(jù)獲取過(guò)程的不確定性p數(shù)據(jù)處理的不確定性p數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸中的不確定性p數(shù)據(jù)分類和信息提取中的不確定性3.1.3 3.1.3 地面測(cè)量數(shù)據(jù)及特征地面測(cè)量數(shù)據(jù)及特征 p 七

3、大江河：海河、遼河、黃河、淮河、松花江、長(zhǎng)江、七大江河：海河、遼河、黃河、淮河、松花江、長(zhǎng)江、珠江珠江3.1.4 3.1.4 既有既有DEMDEM數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) DEM-DEM-實(shí)際地形表面的再現(xiàn)實(shí)際地形表面的再現(xiàn)-可信程度可信程度-原始原始地形采樣點(diǎn)的分布和密度地形采樣點(diǎn)的分布和密度DEMDEM數(shù)據(jù)采樣要求：深入了解地形表面結(jié)構(gòu)特征數(shù)據(jù)采樣要求：深入了解地形表面結(jié)構(gòu)特征和地形復(fù)雜程度，和地形復(fù)雜程度，正確選擇地形特征點(diǎn)和線正確選擇地形特征點(diǎn)和線，合，合理分布采樣點(diǎn)。理分布采樣點(diǎn)?！癉EMDEM用戶應(yīng)把重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)來(lái)源和輸入質(zhì)量的用戶應(yīng)把重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)來(lái)源和輸入質(zhì)量的控制上，而不是學(xué)習(xí)復(fù)雜的內(nèi)插方法控

4、制上，而不是學(xué)習(xí)復(fù)雜的內(nèi)插方法”EklundhEklundh & Martensson(1995) & Martensson(1995)（2 2）幾何學(xué)觀點(diǎn)：）幾何學(xué)觀點(diǎn)：DEMDEM表面通過(guò)不同的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)表示，這表面通過(guò)不同的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)表示，這些結(jié)構(gòu)按其自身的性質(zhì)可分為些結(jié)構(gòu)按其自身的性質(zhì)可分為規(guī)則和不規(guī)則規(guī)則和不規(guī)則兩種形式。兩種形式。p規(guī)則結(jié)構(gòu)據(jù)其在空間表現(xiàn)可分為：規(guī)則結(jié)構(gòu)據(jù)其在空間表現(xiàn)可分為：一維結(jié)構(gòu)：對(duì)應(yīng)的采樣方法為剖面法或等高線法。一維結(jié)構(gòu)：對(duì)應(yīng)的采樣方法為剖面法或等高線法。二維結(jié)構(gòu)：通常為正方形或矩形、等邊三角形、六邊形或二維結(jié)構(gòu)：通常為正方形或矩形、等邊三角形

5、、六邊形或其他規(guī)則幾何圖形。其他規(guī)則幾何圖形。p不規(guī)則結(jié)構(gòu)：不規(guī)則三角形或多邊形。不規(guī)則結(jié)構(gòu)：不規(guī)則三角形或多邊形。（3 3）基于特征的采樣觀點(diǎn)（地形曲面的幾何特征）基于特征的采樣觀點(diǎn)（地形曲面的幾何特征）形態(tài)各異的地形表面通過(guò)具有特征意義的點(diǎn)和線劃分為一系形態(tài)各異的地形表面通過(guò)具有特征意義的點(diǎn)和線劃分為一系列單一的地貌形態(tài)。點(diǎn)和線具有不同的地形信息。列單一的地貌形態(tài)。點(diǎn)和線具有不同的地形信息。分布在地形表面上的點(diǎn)和線具有不同的地形信息，一般分為分布在地形表面上的點(diǎn)和線具有不同的地形信息，一般分為特征要素特征要素和和非特征要素非特征要素。n特征要素特征要素：地形特征點(diǎn)和特征線地形特征點(diǎn)和特征線

6、特征點(diǎn)：山頂、洼地、鞍部、山腳點(diǎn)、山脊點(diǎn)、山谷點(diǎn)等。特征點(diǎn)：山頂、洼地、鞍部、山腳點(diǎn)、山脊點(diǎn)、山谷點(diǎn)等。不僅能表示出自己的高程信息，還能給周圍點(diǎn)更多的地形信不僅能表示出自己的高程信息，還能給周圍點(diǎn)更多的地形信息。息。特征線特征線：山脊線、山谷線、斷裂線（陡坎、海岸線、水涯線山脊線、山谷線、斷裂線（陡坎、海岸線、水涯線等）等）將特征點(diǎn)相連形成。將特征點(diǎn)相連形成。（實(shí)線為山脊線，虛線為山谷線，三角形表示山頂，小圓為（實(shí)線為山脊線，虛線為山谷線，三角形表示山頂，小圓為鞍部，正方形為方向變化點(diǎn)和坡度變化點(diǎn)）鞍部，正方形為方向變化點(diǎn)和坡度變化點(diǎn)） 坡度坡度由于具有如下特性而由于具有如下特性而成為表達(dá)地形

7、復(fù)雜程度較為有效的成為表達(dá)地形復(fù)雜程度較為有效的方法：方法：通過(guò)坡度可以完整的形成地形曲通過(guò)坡度可以完整的形成地形曲面。面。坡度是地形曲面函數(shù)的一階微分坡度是地形曲面函數(shù)的一階微分函數(shù)，表達(dá)了高程隨距離變化的比函數(shù)，表達(dá)了高程隨距離變化的比率。率。坡度的變率坡度的變率是地形曲面的二階是地形曲面的二階微分，反映了地形的復(fù)雜程度。微分，反映了地形的復(fù)雜程度。區(qū)域區(qū)域DEMDEM高程精度與平均坡度值之高程精度與平均坡度值之間存在較強(qiáng)相關(guān)，間存在較強(qiáng)相關(guān)，通過(guò)模型的平均通過(guò)模型的平均坡度可預(yù)測(cè)坡度可預(yù)測(cè)DEMDEM的精度的精度。坡度通過(guò)相互垂直的兩個(gè)坐標(biāo)軸坡度通過(guò)相互垂直的兩個(gè)坐標(biāo)軸方向的高程變化表達(dá)

8、地形曲面局部方向的高程變化表達(dá)地形曲面局部單元的傾斜程度（地表的陡峭方向單元的傾斜程度（地表的陡峭方向和大小）。和大小）。3.3.1 3.3.1 采樣數(shù)據(jù)的屬性采樣數(shù)據(jù)的屬性采樣：確定在何處需要測(cè)量點(diǎn)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程有三個(gè)參數(shù)。采樣：確定在何處需要測(cè)量點(diǎn)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程有三個(gè)參數(shù)。決定：點(diǎn)的決定：點(diǎn)的分布分布、點(diǎn)的、點(diǎn)的密度密度和點(diǎn)的和點(diǎn)的精度精度。（1 1）采樣數(shù)據(jù)的分布采樣數(shù)據(jù)的分布：由數(shù)據(jù)位置和結(jié)構(gòu)（分布）來(lái)確定，：由數(shù)據(jù)位置和結(jié)構(gòu)（分布）來(lái)確定，指數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布形態(tài)。指數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布形態(tài)。位置位置由地理坐標(biāo)系統(tǒng)中經(jīng)緯度或格網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)中坐標(biāo)決定。由地理坐標(biāo)系統(tǒng)中經(jīng)緯度或格網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)中坐標(biāo)決定

9、。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（分布）的形式很多，因地形特征、設(shè)備、應(yīng)用的不（分布）的形式很多，因地形特征、設(shè)備、應(yīng)用的不同而不同。同而不同。結(jié)構(gòu)（或分布）的類別之間沒(méi)有明顯的界限和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際結(jié)構(gòu)（或分布）的類別之間沒(méi)有明顯的界限和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際采樣時(shí)相互之間很多時(shí)候是重疊的。采樣時(shí)相互之間很多時(shí)候是重疊的。（2 2）數(shù)據(jù)的密度數(shù)據(jù)的密度：是指采樣數(shù)據(jù)密集程度，與研究區(qū)域的：是指采樣數(shù)據(jù)密集程度，與研究區(qū)域的地貌類型和地形復(fù)雜程度相關(guān)。用于刻畫地形形態(tài)所必須的地貌類型和地形復(fù)雜程度相關(guān)。用于刻畫地形形態(tài)所必須的最少的數(shù)據(jù)點(diǎn)。最少的數(shù)據(jù)點(diǎn)。表示方法：相鄰的兩點(diǎn)之間的距離、單元面積內(nèi)的點(diǎn)數(shù)、表示方法：相鄰的兩點(diǎn)之間的距離

10、、單元面積內(nèi)的點(diǎn)數(shù)、截止頻率（采樣數(shù)據(jù)所能表示的最高頻率）、單位線段上的截止頻率（采樣數(shù)據(jù)所能表示的最高頻率）、單位線段上的點(diǎn)數(shù)等。點(diǎn)數(shù)等。采樣距離：相鄰兩采樣點(diǎn)之間的距離，也稱采樣距離：相鄰兩采樣點(diǎn)之間的距離，也稱采樣間隔采樣間隔。l通常數(shù)字加單位來(lái)表示，如采樣距離為通常數(shù)字加單位來(lái)表示，如采樣距離為2020米，表示規(guī)米，表示規(guī)則格網(wǎng)分布的采樣數(shù)據(jù)。則格網(wǎng)分布的采樣數(shù)據(jù)。l另一種表示法是單位面積內(nèi)的點(diǎn)數(shù)，如每平方米另一種表示法是單位面積內(nèi)的點(diǎn)數(shù)，如每平方米500500點(diǎn)，點(diǎn)，描述隨機(jī)分布的采樣數(shù)據(jù)。描述隨機(jī)分布的采樣數(shù)據(jù)。l描述數(shù)據(jù)分布是沿等高線或特征線等線狀分布采樣點(diǎn)，描述數(shù)據(jù)分布是沿等高

11、線或特征線等線狀分布采樣點(diǎn)，常用單位線段上的點(diǎn)數(shù)，如每米常用單位線段上的點(diǎn)數(shù)，如每米2 2點(diǎn)，。點(diǎn)，。（3 3）數(shù)據(jù)的精度數(shù)據(jù)的精度：是指數(shù)據(jù)點(diǎn)本身所具有的精確度，是數(shù)：是指數(shù)據(jù)點(diǎn)本身所具有的精確度，是數(shù)據(jù)獲取過(guò)程中各種不同類型誤差的綜合反映。據(jù)獲取過(guò)程中各種不同類型誤差的綜合反映。采樣數(shù)據(jù)精度與數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)的采集方法和數(shù)據(jù)采集的儀采樣數(shù)據(jù)精度與數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)的采集方法和數(shù)據(jù)采集的儀器密切相關(guān)。器密切相關(guān)。野外測(cè)量、影像、地形圖掃描的精度從高到低。野外測(cè)量、影像、地形圖掃描的精度從高到低。激光掃描、干涉雷達(dá)的精度是非常高的。激光掃描、干涉雷達(dá)的精度是非常高的。攝影測(cè)量比攝影測(cè)量比GPSGPS的精

12、度要高，達(dá)到厘米級(jí)。地形圖的手扶的精度要高，達(dá)到厘米級(jí)。地形圖的手扶跟蹤和掃描矢量化的精度都較低（跟蹤和掃描矢量化的精度都較低（原因原因）。）。3.3.3 DEM3.3.3 DEM數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法手工采樣半自動(dòng)采樣自動(dòng)采樣3.3.3 DEM3.3.3 DEM數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法3.3.3.13.3.3.1地形圖數(shù)據(jù)采集方法地形圖數(shù)據(jù)采集方法地形圖數(shù)字化是一種DEM數(shù)據(jù)獲取的最基本的方法。通過(guò)地形圖數(shù)字化獲取相應(yīng)的高程采樣數(shù)據(jù)，然后再用某種數(shù)據(jù)建模方法內(nèi)插DEM。數(shù)字化設(shè)備：數(shù)字化儀、掃描儀、攝影測(cè)量設(shè)備數(shù)字化設(shè)備：數(shù)字化儀、掃描儀、攝影測(cè)量設(shè)備特特 點(diǎn)：范圍大，速度快點(diǎn)：范圍大，速

13、度快使使 用用 范范 圍：大面積圍：大面積GIS數(shù)據(jù)采集、資源普查等數(shù)據(jù)采集、資源普查等掃描儀數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站數(shù)字化儀1）手扶跟蹤數(shù)字化步驟：p定參考點(diǎn)（固定地圖）p定控制點(diǎn)p跟蹤采集（點(diǎn)方式、流方式）2）掃描數(shù)字化/矢量化p掃描過(guò)程：將地形圖從模擬狀態(tài)（紙質(zhì)地圖）通過(guò)掃描轉(zhuǎn)換成灰度（彩色）的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（影像），即以像素方式存儲(chǔ)地圖信息。注意兩個(gè)問(wèn)題：分辨率、顏色注意兩個(gè)問(wèn)題：分辨率、顏色p矢量化過(guò)程：將得到的柵格圖像轉(zhuǎn)化為矢量數(shù)據(jù)。具體方法：手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)具體方法：手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)原始地圖掃 描柵格文件柵格編輯矢 量 化矢量文件矢量編輯格式轉(zhuǎn)換GIS數(shù)據(jù)庫(kù)圖 地圖掃描矢量化的工作流

14、程軟件自動(dòng)矢量化軟件自動(dòng)矢量化屏幕鼠標(biāo)跟蹤矢量化屏幕鼠標(biāo)跟蹤矢量化噪聲噪聲有噪聲的軟件自動(dòng)矢量化有噪聲的軟件自動(dòng)矢量化噪聲消除噪聲消除中間色調(diào)消除中間色調(diào)消除中間色調(diào)消除中間色調(diào)消除中間色調(diào)消除中間色調(diào)消除自動(dòng)矢量化及人工修整后的結(jié)果自動(dòng)矢量化及人工修整后的結(jié)果（2 2）攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集方法：攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集方法：1 1）攝影測(cè)量的基本原理：利用在不同地方獲取的具有一定重疊度的同一景物的兩張影像，在室內(nèi)建立立體模型，對(duì)其進(jìn)行三維量測(cè)。2）攝影量測(cè)的信息獲取方式：航空/航天攝影測(cè)量：飛行器上搭載攝影測(cè)量設(shè)備（傳感器），垂直攝影方式獲得數(shù)據(jù)。地面攝影測(cè)量：采用傾斜攝影或交向攝影方式獲取數(shù)據(jù)。3）攝

15、影測(cè)量數(shù)據(jù)采集需要注意的問(wèn)題：斷裂線：一些地形特征線、陡坎、人工或自然建筑，如梯田、河流、沖溝、池塘等在地面產(chǎn)生了轉(zhuǎn)折或突變。在采集過(guò)程中斷裂線要給予不同的明確編碼。單斷裂線：山脊線、山谷線、坡腳線等。雙斷裂線：陡坎、陡坡，兩條斷裂線表示上、下緣，成對(duì)出現(xiàn)。（3 3）野外測(cè)量數(shù)據(jù)采集方法：野外測(cè)量數(shù)據(jù)采集方法：對(duì)于小范圍的DEM其主要服務(wù)于工程設(shè)計(jì)，對(duì)精度要求較高，采用野外測(cè)量（地形圖數(shù)字化精度不一定夠，航測(cè)成本高）。儀器：全站儀測(cè)量、平板測(cè)量、GPS測(cè)量、車載GPS測(cè)量等。（4 4）雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)采集：雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)采集：合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量SARSAR（synthetic

16、aperture radar synthetic aperture radar 用一個(gè)小天線作用一個(gè)小天線作為單個(gè)輻射單元，將此單元沿一直線不斷移動(dòng)，在不同位置上接收同一地物的回為單個(gè)輻射單元，將此單元沿一直線不斷移動(dòng)，在不同位置上接收同一地物的回波信號(hào)并進(jìn)行相關(guān)解調(diào)壓縮處理的側(cè)視雷達(dá)。波信號(hào)并進(jìn)行相關(guān)解調(diào)壓縮處理的側(cè)視雷達(dá)。）機(jī)載激光雷達(dá)（機(jī)載激光掃描）機(jī)載激光雷達(dá)（機(jī)載激光掃描）LIDARLIDAR（Light Laser Detection and Light Laser Detection and Ranging Ranging 是激光探測(cè)及測(cè)距系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，其主動(dòng)傳感系統(tǒng)是激光探測(cè)及測(cè)

17、距系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，其主動(dòng)傳感系統(tǒng)-激光掃描儀是利用激光掃描儀是利用返回的脈沖獲取探測(cè)目標(biāo)高分辨率的距離、坡度、粗糙度和反射率等信息，而被返回的脈沖獲取探測(cè)目標(biāo)高分辨率的距離、坡度、粗糙度和反射率等信息，而被動(dòng)光電成像技術(shù)可獲取探測(cè)目標(biāo)的數(shù)字成像信息，經(jīng)過(guò)地面的信息處理而生成逐動(dòng)光電成像技術(shù)可獲取探測(cè)目標(biāo)的數(shù)字成像信息，經(jīng)過(guò)地面的信息處理而生成逐個(gè)地面采樣點(diǎn)的三維坐標(biāo)，最后經(jīng)過(guò)綜合處理而得到沿一定條帶的地面區(qū)域三維個(gè)地面采樣點(diǎn)的三維坐標(biāo)，最后經(jīng)過(guò)綜合處理而得到沿一定條帶的地面區(qū)域三維定位與成像結(jié)果。定位與成像結(jié)果。）l主動(dòng)遙感測(cè)量，周期短，精度高，高程精度可達(dá)到主動(dòng)遙感測(cè)量，周期短，精度高，高程精度

18、可達(dá)到10cm10cm，空間分辨率，空間分辨率達(dá)到達(dá)到1m1m。l通過(guò)對(duì)獲取的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波（將信號(hào)中特定波段頻率濾除的通過(guò)對(duì)獲取的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波（將信號(hào)中特定波段頻率濾除的操作）、分類等（刪除不需要數(shù)據(jù)），進(jìn)行建模，即可得到操作）、分類等（刪除不需要數(shù)據(jù)），進(jìn)行建模，即可得到DEMDEM數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)采集方法02 0110 m某火山口雷達(dá)影像圖干涉雷達(dá)提取高程信息機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)采集CYRAX 2500-三維激光掃描系統(tǒng)遼寧工大鷹塑像掃描結(jié)果基于聲波、超聲波的DEM數(shù)據(jù)采集DEM數(shù)據(jù)采集方法的對(duì)比分析n質(zhì)量控制是質(zhì)量控制是DEM生產(chǎn)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，生產(chǎn)中

19、最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，DEM精度的精度的好壞事實(shí)上取決于好壞事實(shí)上取決于DEM的質(zhì)量控制好壞。的質(zhì)量控制好壞。DEM數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制原始數(shù)據(jù)粗差檢測(cè)與剔除基礎(chǔ)地形的自相關(guān)性連續(xù)空間變化的漸變模型方法測(cè)量值與計(jì)算值比較注意點(diǎn)趨勢(shì)面函數(shù)的選擇閾值確定特點(diǎn)簡(jiǎn)單、局部不能確定是否為粗差點(diǎn)= y實(shí)際- y計(jì)算y = ax2+bx+c（2 2）三維可視化粗差檢測(cè)技術(shù)）三維可視化粗差檢測(cè)技術(shù)對(duì)含有粗差的原始數(shù)據(jù)對(duì)含有粗差的原始數(shù)據(jù)建立三維表面模型建立三維表面模型（一般為（一般為TINTIN），），在三維可視化環(huán)境下通過(guò)人機(jī)交互的方式有效地檢測(cè)粗在三維可視化環(huán)境下通過(guò)人機(jī)交互的方式有效地檢測(cè)粗差點(diǎn)。差點(diǎn)。這種方法

20、需要高效可靠的構(gòu)網(wǎng)技術(shù)、快速的交互響應(yīng)效這種方法需要高效可靠的構(gòu)網(wǎng)技術(shù)、快速的交互響應(yīng)效率以及建立對(duì)異常值敏感的可視化圖形。率以及建立對(duì)異常值敏感的可視化圖形。常用圖形：線框透視圖和暈渲圖。常用圖形：線框透視圖和暈渲圖。三維可視化粗差檢測(cè)技術(shù)地形三維表面模型：TIN要求快速的建模技術(shù)高效的交互相應(yīng)技術(shù)敏感的圖形環(huán)境常用圖像線框透視圖、暈渲圖特點(diǎn)精度高效率較低（3 3）基于坡度信息的規(guī)則格網(wǎng)分布數(shù)據(jù)粗差探測(cè)技術(shù)）基于坡度信息的規(guī)則格網(wǎng)分布數(shù)據(jù)粗差探測(cè)技術(shù) 坡度是地表的固有屬性，在局部連續(xù)空間的漸變模型坡度是地表的固有屬性，在局部連續(xù)空間的漸變模型上，其變化是連續(xù)的，因此，可采用采樣點(diǎn)與周圍點(diǎn)上，

21、其變化是連續(xù)的，因此，可采用采樣點(diǎn)與周圍點(diǎn)的坡度變化是否一致來(lái)檢測(cè)采樣點(diǎn)是否含有粗差。的坡度變化是否一致來(lái)檢測(cè)采樣點(diǎn)是否含有粗差。 本方法適用于規(guī)則分布的采樣點(diǎn)的粗差探測(cè)。本方法適用于規(guī)則分布的采樣點(diǎn)的粗差探測(cè)。基于坡度信息的規(guī)則格網(wǎng)分布數(shù)據(jù)粗差探測(cè)技術(shù)基本原理當(dāng)高程數(shù)據(jù)中沒(méi)有粗差時(shí)，局部地形表面是光滑連續(xù)變化的，相鄰點(diǎn)之間的坡度變化一致，若出現(xiàn)異常，則可懷疑該點(diǎn)含有粗差。要素坡度坡度差閾值（4 4）基于高程信息的不規(guī)則分布數(shù)據(jù)粗差探測(cè)方法）基于高程信息的不規(guī)則分布數(shù)據(jù)粗差探測(cè)方法 數(shù)據(jù)點(diǎn)呈散亂分布，其坡度信息獲取困難，與規(guī)則格網(wǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)呈散亂分布，其坡度信息獲取困難，與規(guī)則格網(wǎng)分布的區(qū)別是：

22、布的區(qū)別是： 窗口確定窗口確定：采用窗口尺寸定義或確定窗口區(qū)域采樣點(diǎn)數(shù)量：采用窗口尺寸定義或確定窗口區(qū)域采樣點(diǎn)數(shù)量這兩種方法來(lái)指定鄰域范圍。當(dāng)使用后一種方法時(shí)，一般這兩種方法來(lái)指定鄰域范圍。當(dāng)使用后一種方法時(shí)，一般認(rèn)為包含認(rèn)為包含15-2015-20個(gè)點(diǎn)的窗口是適宜的。坡度是地表的固有屬個(gè)點(diǎn)的窗口是適宜的。坡度是地表的固有屬性，在局部連續(xù)空間的漸變模型上，其變化是連續(xù)的，因性，在局部連續(xù)空間的漸變模型上，其變化是連續(xù)的，因此，可采用采樣點(diǎn)與周圍點(diǎn)的坡度變化是否一致來(lái)檢測(cè)采此，可采用采樣點(diǎn)與周圍點(diǎn)的坡度變化是否一致來(lái)檢測(cè)采樣點(diǎn)是否含有粗差。本方法也適用于規(guī)則分布的采樣點(diǎn)的樣點(diǎn)是否含有粗差。本方法

23、也適用于規(guī)則分布的采樣點(diǎn)的粗差探測(cè)。粗差探測(cè)。 一致性標(biāo)準(zhǔn)的確定：采用高程信息，即一致性標(biāo)準(zhǔn)的確定：采用高程信息，即計(jì)算高程變計(jì)算高程變化是否一致的閾值化是否一致的閾值。原因是：規(guī)則格網(wǎng)上比較容易。原因是：規(guī)則格網(wǎng)上比較容易獲取坡度信息，而從不規(guī)則分布數(shù)據(jù)獲取坡度信息獲取坡度信息，而從不規(guī)則分布數(shù)據(jù)獲取坡度信息卻比較困難，但高程和坡向同時(shí)刻畫地形曲面連續(xù)卻比較困難，但高程和坡向同時(shí)刻畫地形曲面連續(xù)性的指標(biāo)，因此在散亂數(shù)據(jù)分布的區(qū)域上，一致性性的指標(biāo)，因此在散亂數(shù)據(jù)分布的區(qū)域上，一致性標(biāo)準(zhǔn)采用高程信息。標(biāo)準(zhǔn)采用高程信息。（5 5）基于等高線采樣數(shù)據(jù)粗差探測(cè)方法基于等高線采樣數(shù)據(jù)粗差探測(cè)方法當(dāng)采樣

24、數(shù)據(jù)來(lái)自等高線地形圖時(shí)，采用以下方式進(jìn)行粗差探測(cè)。當(dāng)采樣數(shù)據(jù)來(lái)自等高線地形圖時(shí)，采用以下方式進(jìn)行粗差探測(cè)。 將所有等高線上的點(diǎn)作為離散點(diǎn)，用上述任一種方法進(jìn)行。將所有等高線上的點(diǎn)作為離散點(diǎn)，用上述任一種方法進(jìn)行。 按等高線的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行探測(cè)和剔除。按等高線的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行探測(cè)和剔除。 可視化檢查?？梢暬瘷z查。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：p 第一種方法不適合手工數(shù)字化的地形采樣數(shù)據(jù)，這是由于手第一種方法不適合手工數(shù)字化的地形采樣數(shù)據(jù)，這是由于手工數(shù)字化常常賦錯(cuò)高程值，整條等高線高程都錯(cuò)，其粗差分工數(shù)字化常常賦錯(cuò)高程值，整條等高線高程都錯(cuò)，其粗差分布具有條帶性，不具備單點(diǎn)或集中呈面狀的集中分布。布具有條帶性，不具備

25、單點(diǎn)或集中呈面狀的集中分布。p 按等高線拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行粗差檢查：在等高線地圖上，各種注按等高線拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行粗差檢查：在等高線地圖上，各種注記、地物等的壓蓋，等高線常常不連續(xù)，從而使等高線的拓記、地物等的壓蓋，等高線常常不連續(xù)，從而使等高線的拓?fù)潢P(guān)系比較困難。撲關(guān)系比較困難。1）、同一條等高線上的各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)高程值相等；）、同一條等高線上的各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)高程值相等；2）、等高線為連續(xù)的曲線，一個(gè)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)最多只能連接兩條高程）、等高線為連續(xù)的曲線，一個(gè)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)最多只能連接兩條高程 值相同的等高線，高程值不等的等高線不能相接，不能相交；值相同的等高線，高程值不等的等高線不能相接，不能相交；3）、相鄰等高線的

26、變化應(yīng)是漸進(jìn)的，并適應(yīng)實(shí)地坡形變化的規(guī)律。）、相鄰等高線的變化應(yīng)是漸進(jìn)的，并適應(yīng)實(shí)地坡形變化的規(guī)律。等高線特征等高線特征1 1）、空間位置錯(cuò)誤）、空間位置錯(cuò)誤 ：錯(cuò)誤的懸掛線、兩條等高線相交和同一等高線：錯(cuò)誤的懸掛線、兩條等高線相交和同一等高線 應(yīng)該連接處未能相連應(yīng)該連接處未能相連 2 2）、賦值錯(cuò)誤：首尾相連兩條等高線高程值不等、相鄰等高線高程）、賦值錯(cuò)誤：首尾相連兩條等高線高程值不等、相鄰等高線高程 值突變。值突變。錯(cuò)誤類型錯(cuò)誤類型相鄰等高線高程值之間的關(guān)系相鄰等高線高程值之間的關(guān)系 由于等高線過(guò)于密集造成的等高線不連續(xù)由于等高線過(guò)于密集造成的等高線不連續(xù) 可視化檢查?？梢暬瘷z查。對(duì)原始采

27、樣數(shù)據(jù)點(diǎn)建立對(duì)原始采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)建立DEMDEM，在此，在此DEMDEM上提取上提取等高線，等高線與原始地形圖的等高距一致，將原始地形等高線，等高線與原始地形圖的等高距一致，將原始地形圖與提取的等高線套合，檢查其中的錯(cuò)誤。圖與提取的等高線套合，檢查其中的錯(cuò)誤。因此對(duì)基于等高線采樣數(shù)據(jù)的粗差探測(cè)，因此對(duì)基于等高線采樣數(shù)據(jù)的粗差探測(cè)，經(jīng)常采用可視化經(jīng)常采用可視化檢查檢查（最常用的）。（最常用的）?；诹Ⅲw影像的基于立體影像的DEMDEM檢查法檢查法 這是一種最基本的檢測(cè)方法。對(duì)這是一種最基本的檢測(cè)方法。對(duì)DEMDEM的局部檢查最簡(jiǎn)單有效的的局部檢查最簡(jiǎn)單有效的方法是恢復(fù)立體像對(duì)方法是恢復(fù)立體像對(duì), ,

28、將將DEMDEM格網(wǎng)點(diǎn)顯示至立體像對(duì)格網(wǎng)點(diǎn)顯示至立體像對(duì), ,通過(guò)立體觀察檢通過(guò)立體觀察檢查格網(wǎng)點(diǎn)和立體模型的套合情況。目前查格網(wǎng)點(diǎn)和立體模型的套合情況。目前, ,全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)均提供全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)均提供立體目視檢查立體目視檢查DEMDEM的功能。的功能?；具^(guò)程如下基本過(guò)程如下 1. 1.依據(jù)像對(duì)的控制點(diǎn)依據(jù)像對(duì)的控制點(diǎn)確定顯示范圍確定顯示范圍; ; 2.2.選取落在范圍內(nèi)選取落在范圍內(nèi)的格網(wǎng)點(diǎn)的格網(wǎng)點(diǎn); ; 3.3.將將DEMDEM反算至立反算至立體像對(duì)并進(jìn)行顯示；體像對(duì)并進(jìn)行顯示；分層設(shè)色顯示分層設(shè)色顯示 首先求出首先求出DEMDEM中高程的最大和最小值中高程的最大和最小值, ,

29、然后將高程分為多個(gè)等級(jí)然后將高程分為多個(gè)等級(jí), ,按高程由低到高每組賦予由淺到深的顏色進(jìn)行顯示。分色顯示可從整按高程由低到高每組賦予由淺到深的顏色進(jìn)行顯示。分色顯示可從整體上反映地貌的變化趨勢(shì)體上反映地貌的變化趨勢(shì), ,配合水平和垂直方向的斷面圖顯示配合水平和垂直方向的斷面圖顯示, ,對(duì)高程對(duì)高程異常變化的地方有一定檢查效果。異常變化的地方有一定檢查效果。三維方式檢查三維方式檢查 等高線可以是等高線可以是DEMDEM應(yīng)用的產(chǎn)物應(yīng)用的產(chǎn)物, ,利用利用OpenGL3OpenGL3維顯示功能顯示維顯示功能顯示DEMDEM數(shù)據(jù)數(shù)據(jù), ,并將等高線疊加在并將等高線疊加在DEMDEM上上, ,這樣能清晰

30、直觀地看到等高線和這樣能清晰直觀地看到等高線和DEMDEM的總貌與細(xì)部的總貌與細(xì)部, ,便于用戶發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。為適應(yīng)用戶從不同角度動(dòng)態(tài)便于用戶發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。為適應(yīng)用戶從不同角度動(dòng)態(tài)觀察觀察3 3維灰度圖和等高線的需要維灰度圖和等高線的需要, ,用用OpenGLOpenGL函數(shù)對(duì)生成的函數(shù)對(duì)生成的DEMDEM和等高和等高線進(jìn)行變換線進(jìn)行變換, ,以實(shí)現(xiàn)對(duì)等高線進(jìn)行不同方位、不同遠(yuǎn)近、不同角度和以實(shí)現(xiàn)對(duì)等高線進(jìn)行不同方位、不同遠(yuǎn)近、不同角度和放大縮小的顯示。放大縮小的顯示。3.5.1 3.5.1 我國(guó)我國(guó)DEMDEM數(shù)據(jù)交換格式數(shù)據(jù)交換格式p 數(shù)據(jù)文件包含文件頭和數(shù)據(jù)體兩部分，數(shù)據(jù)體采用從上到數(shù)據(jù)文件包含

31、文件頭和數(shù)據(jù)體兩部分，數(shù)據(jù)體采用從上到下、從左到右的順序并以下、從左到右的順序并以ASCiiASCii碼的方式存儲(chǔ)。碼的方式存儲(chǔ)。p 文件頭分為兩類數(shù)據(jù)：一是基本的、必需的數(shù)據(jù)，一是擴(kuò)文件頭分為兩類數(shù)據(jù)：一是基本的、必需的數(shù)據(jù)，一是擴(kuò)充的附加信息，可以省略。充的附加信息，可以省略。p 文件頭的基本組成單元是項(xiàng)目，格式為文件頭的基本組成單元是項(xiàng)目，格式為-“項(xiàng)目名：值項(xiàng)目名：值”我國(guó)不同比例尺DEM的特點(diǎn)p對(duì)于一個(gè)對(duì)于一個(gè)DEMDEM項(xiàng)目，最終目標(biāo)是要經(jīng)濟(jì)、快速地生產(chǎn)滿項(xiàng)目，最終目標(biāo)是要經(jīng)濟(jì)、快速地生產(chǎn)滿足一定精度要求的足一定精度要求的DEMDEM產(chǎn)品，即產(chǎn)品，即DEMDEM生產(chǎn)涉及三個(gè)基本問(wèn)生

32、產(chǎn)涉及三個(gè)基本問(wèn)題：精度、生產(chǎn)成本、效率。題：精度、生產(chǎn)成本、效率。p精度精度-數(shù)據(jù)源要有足夠的精度和采樣密度和表面重建數(shù)據(jù)源要有足夠的精度和采樣密度和表面重建的方法（算法）。要完美的方法（算法）。要完美-成本提高成本提高-效率降低。因效率降低。因此，要建立高效規(guī)范的生產(chǎn)流程。此，要建立高效規(guī)范的生產(chǎn)流程。 3.6.1 DEM 3.6.1 DEM生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)（1 1）項(xiàng)目情況歸總：確定項(xiàng)目單位、承擔(dān)單位、負(fù)責(zé)人）項(xiàng)目情況歸總：確定項(xiàng)目單位、承擔(dān)單位、負(fù)責(zé)人及所涉及的測(cè)區(qū)概況。如范圍、地貌、水系、地形類及所涉及的測(cè)區(qū)概況。如范圍、地貌、水系、地形類別等。別等。（2 2）資料收集與分析

33、：所有原始資料，如地形圖、航片、）資料收集與分析：所有原始資料，如地形圖、航片、圖例薄、內(nèi)外業(yè)控制點(diǎn)成果、圖幅結(jié)合表，并對(duì)這些圖例薄、內(nèi)外業(yè)控制點(diǎn)成果、圖幅結(jié)合表，并對(duì)這些資料進(jìn)行分類整理。資料進(jìn)行分類整理。（3 3）確定作業(yè)依據(jù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：明確所采用的生產(chǎn)技術(shù)）確定作業(yè)依據(jù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：明確所采用的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、圖幅分幅、編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、要素分類與規(guī)定、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、圖幅分幅、編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、要素分類與代碼標(biāo)準(zhǔn)等，這是指導(dǎo)、監(jiān)督、檢查整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的代碼標(biāo)準(zhǔn)等，這是指導(dǎo)、監(jiān)督、檢查整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的基本依據(jù)?；疽罁?jù)。（4 4）生產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)力量的配置：確定軟硬件和技術(shù)力量）生產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)力量的配置：確定

34、軟硬件和技術(shù)力量的合理配置，特別是包括高工、工程師、技術(shù)員，檢查員等的合理配置，特別是包括高工、工程師、技術(shù)員，檢查員等各個(gè)層次的人員。各個(gè)層次的人員。（5 5）制作技術(shù)路線與流程：在整個(gè)）制作技術(shù)路線與流程：在整個(gè)DEMDEM過(guò)程中，有三條主線：過(guò)程中，有三條主線：數(shù)據(jù)流程主線、作業(yè)流程主線、質(zhì)量控制主線、數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)流程主線、作業(yè)流程主線、質(zhì)量控制主線、數(shù)據(jù)和質(zhì)量控制主線構(gòu)成了最終成果的主要內(nèi)容，二者又是作業(yè)流程的控制主線構(gòu)成了最終成果的主要內(nèi)容，二者又是作業(yè)流程的質(zhì)量評(píng)定的依據(jù)。質(zhì)量評(píng)定的依據(jù)。（6 6）制定操作規(guī)程：對(duì)）制定操作規(guī)程：對(duì)DEMDEM生產(chǎn)過(guò)程中影響生產(chǎn)效率和質(zhì)量生產(chǎn)過(guò)程中影響生產(chǎn)效率和質(zhì)量等的環(huán)節(jié)都