數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法

數(shù)字高程模型第三章DEM數(shù)據(jù)獲取方法數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!3.1DEM的數(shù)據(jù)來(lái)源3.1.1DEM的數(shù)據(jù)來(lái)源1.影像航空攝影測(cè)量：地形圖測(cè)繪和更新的最有效、最主要的手段，高精度大范圍DEM生產(chǎn)最有價(jià)值的數(shù)據(jù)源。航天遙感：從相片上獲取的高程數(shù)據(jù)精度低，只是獲取大范圍小比例尺數(shù)據(jù)的有效方法（LandSat的MSS、TM和SPOT上的立體掃描儀）。近年來(lái)出現(xiàn)的高分辨率圖像（IKONOS）、合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)、機(jī)載激光掃描儀等新型傳感器能獲取高精度高分辨率的DEM。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!應(yīng)用影像數(shù)據(jù)作為DEM數(shù)據(jù)源時(shí)要注意以下幾個(gè)特點(diǎn)：遙感影像的幾何畸變；遙感數(shù)據(jù)的增強(qiáng)處理，用于擴(kuò)大不同地物影像的灰度差；遙感影像數(shù)據(jù)的空間分辨率；遙感影像數(shù)據(jù)的解譯和判讀；

數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!我國(guó)地形圖比例尺系列特征類型比例尺等高距m綜合特性成圖方式大比例尺>1：5000<1綜合程度很低，較真實(shí)地反映地形地貌實(shí)地測(cè)量1：50001航測(cè)成圖1：1萬(wàn)2.51：2.5萬(wàn)51：5萬(wàn)101：10萬(wàn)20中比例尺1：25萬(wàn)50一定程度綜合，近似反映地形地貌編繪成圖1：50萬(wàn)100小比例尺1：100萬(wàn)較高的綜合程度，僅反映地形的大致特征編繪成圖數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!4.其他數(shù)據(jù)源用氣壓測(cè)高法、航空測(cè)高法、重力測(cè)量等方法，可得到地面系數(shù)分布的高程數(shù)據(jù)。依此建立的DEM主要用于大范圍且高程精度要求較低的研究。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!3.2

DEM數(shù)據(jù)采樣理論基礎(chǔ)

DEM實(shí)際地形表面的再現(xiàn)可信程度原始地形采樣點(diǎn)的分布和密度DEM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，正確選擇地形特征點(diǎn)和線，合理分布采樣點(diǎn)。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!3.2.2基于不同觀點(diǎn)的采樣1.統(tǒng)計(jì)學(xué)觀點(diǎn)：DEM表面可以看作是點(diǎn)的特定集合（采樣空間）有隨機(jī)采樣和系統(tǒng)采樣兩種方法。因此，對(duì)特定集合的研究可以轉(zhuǎn)化為對(duì)采樣數(shù)據(jù)的研究。隨機(jī)采樣：對(duì)各采樣點(diǎn)以一定概率進(jìn)行選擇，各點(diǎn)被選中的概率各不相同（若概率相同則為簡(jiǎn)單隨機(jī)采樣）。系統(tǒng)采樣：也稱規(guī)則采樣，以預(yù)先設(shè)定的方式確定采樣點(diǎn)，各采樣點(diǎn)被選取得概率為100%。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!３.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)和線劃分為一系列單一的地貌形態(tài)。點(diǎn)和線具有不同的地形信息：特征要素：地形特征點(diǎn)和特征線特征點(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)更多的地形信息數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!地形結(jié)構(gòu)特征（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)）

數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!5.地貌單元類型不同的地貌類型劃分對(duì)DEM數(shù)據(jù)采集有一定的指導(dǎo)意義，如黃土地貌破碎，要分布較的采樣點(diǎn)，而平原地區(qū)高程數(shù)據(jù)的精度要求比較高（對(duì)坡向、流域網(wǎng)絡(luò)影響比其他地區(qū)要大）。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!采樣距離為20米—表示規(guī)則格網(wǎng)分布的采樣數(shù)據(jù)每平方米500點(diǎn)—描述隨機(jī)分布的采樣數(shù)據(jù)單位線段上的點(diǎn)數(shù)，每米2點(diǎn)—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)數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!3.3

DEM數(shù)據(jù)采樣策略與方法3.3.1采樣方法1.沿等高線法：采樣時(shí)將Z軸固定，即固定高程值眼等高線采集高程點(diǎn)。平坦地區(qū)不宜使用。2.規(guī)則格網(wǎng)采樣：通過(guò)規(guī)定X和Y軸方向的間距來(lái)形成平面格網(wǎng)，在立體模型上兩側(cè)這些格網(wǎng)點(diǎn)的高程值。規(guī)則格網(wǎng)采樣能確保所采集數(shù)據(jù)的平面坐標(biāo)具有規(guī)則的格網(wǎng)形式。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!5.選擇性采樣：根據(jù)地形特征進(jìn)行選擇性采樣，沿山脊線、山谷線、斷裂線、離散特征點(diǎn)（山頂點(diǎn)）等。優(yōu)點(diǎn)是只需以少量的點(diǎn)便能使其所代表的地面具有足夠的可信度。6.混合采樣：將選擇性采樣與規(guī)則格網(wǎng)采樣相結(jié)合或者是選擇性采樣與漸進(jìn)采樣相結(jié)合的方法。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!2）掃描數(shù)字化/矢量化掃描過(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），即以像素信息方式存儲(chǔ)地圖信息。注意兩個(gè)問(wèn)題：分辨率、顏色矢量化過(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)式數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!掃描與矢量化：黑色或彩色掃描，掃描參數(shù)根據(jù)圖件信息量、線劃密度、質(zhì)量等因素調(diào)節(jié)，一般分辨率不小于300dpi。掃描后進(jìn)行矢量化。數(shù)據(jù)分層：主要用于DEM的層有地形信息層、水系層、推測(cè)區(qū)域、輔助高程層、公里網(wǎng)層等。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!3）攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集重要注意的問(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)。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!4.雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)采集合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量InSAR機(jī)載激光雷達(dá)（機(jī)載激光掃描）LIDAR主動(dòng)遙感測(cè)量，周期短，精度高，高程精度可達(dá)到10cm，空間分辨率達(dá)到1米。通過(guò)對(duì)獲取的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、分類等（剔除不需要數(shù)據(jù)），進(jìn)行建模，即可得到DEM數(shù)據(jù)。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!方法速度適用范圍高程數(shù)據(jù)精度采集成本地形圖手扶跟蹤慢小低低掃描矢量化較快小較低最低攝影測(cè)量航空航天攝影快最大普通遙感精度低機(jī)載激光掃描和干涉雷達(dá)精度高機(jī)載激光掃描和干涉雷達(dá)最高地面攝影快較大高高野外測(cè)量最慢最小最高高2.數(shù)據(jù)采集方法對(duì)比數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!3.4.1原始數(shù)據(jù)粗差檢測(cè)與剔除粗差（疏失誤差）：在測(cè)量過(guò)程中，由于測(cè)量?jī)x器工作失常，或觀測(cè)者疲勞、大意等因素造成的誤差，如讀取數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)發(fā)生的錯(cuò)誤等。這種誤差屬于測(cè)量壞值，一旦發(fā)現(xiàn)，應(yīng)及時(shí)剔除。由于DEM強(qiáng)調(diào)高程數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、對(duì)地形表達(dá)的真實(shí)性，因此DEM原始數(shù)據(jù)粗差探查要從單個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)、局部地形和整體區(qū)域三方面綜合考慮。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!應(yīng)用趨勢(shì)面進(jìn)行粗差探測(cè)注意的問(wèn)題：趨勢(shì)面函數(shù)的確定：理論上任何復(fù)雜的趨勢(shì)面都可用高階多項(xiàng)式去逼近，但高階多項(xiàng)式本身不穩(wěn)定，其系數(shù)的物理意義也不清楚，將導(dǎo)致不符合實(shí)際地形起伏的趨勢(shì)；閾值的確定：預(yù)測(cè)值和計(jì)算值相差多大時(shí)，被懷疑為粗差點(diǎn)。一般取中誤差的三倍為極限值（可能遺漏或過(guò)多地選擇粗差點(diǎn)）(中誤差:有限的幾次觀測(cè)的偶然誤差求得的標(biāo)準(zhǔn)差)。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!2.三維可視化粗差檢測(cè)技術(shù)對(duì)含有粗差的原始數(shù)據(jù)建立三維表面模型（一般為TIN），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)。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。常用圖形：線框透視圖和暈渲圖數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!原理與步驟：1）相鄰兩個(gè)區(qū)域坡度差計(jì)算：在3*3的局部窗口內(nèi)，計(jì)算在水平方向和垂直方向上相鄰兩點(diǎn)之間的坡度（12個(gè)），然后計(jì)算兩個(gè)格網(wǎng)之間的坡度差（6個(gè)）。2）通過(guò)相鄰兩個(gè)網(wǎng)格之間的坡度差確定衡量坡度是否變化一致的閾值。對(duì)當(dāng)前窗口坡度差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可采用絕對(duì)平均值、數(shù)據(jù)值范圍、均方根、算術(shù)平均值或標(biāo)準(zhǔn)差等，閾值為統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的K倍（K是常數(shù)）。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!李志林等對(duì)此法做了深入地研究和試驗(yàn)：統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為采用了水平方向和垂直方向標(biāo)準(zhǔn)偏差的和，閾值系數(shù)K=3，通過(guò)和原始數(shù)據(jù)勾繪出來(lái)的等高線相比，該法在處理格網(wǎng)數(shù)據(jù)的粗差上，效果是比較顯著的。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!一致性標(biāo)準(zhǔn)的確定：采用高程信息，即計(jì)算高程變化是否一致的閾值。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)獲取坡度信息卻比較困難，但高程和坡度同是刻畫地形曲面連續(xù)性的指標(biāo)，因此在散亂數(shù)據(jù)分布的區(qū)域上，一致性標(biāo)準(zhǔn)采用高程信息。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!缺點(diǎn)：1）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)，其粗差分布具有條帶性，不具備單點(diǎn)或集中呈面狀的集中分布；2）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)，從而使建立等高線的拓?fù)潢P(guān)系比較困難；因此對(duì)基于等高線采樣數(shù)據(jù)的粗差探測(cè)，經(jīng)常采用可視化檢查（最常用的）。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!3.4.2原始數(shù)據(jù)的濾波處理DEM原始數(shù)據(jù)三大屬性：數(shù)據(jù)點(diǎn)密度、分布、精度分布和密度：在數(shù)據(jù)采集前確定，主要影響DEM對(duì)地形形態(tài)的宏觀結(jié)構(gòu)表達(dá)以及DEM內(nèi)插方法和內(nèi)插精度。數(shù)據(jù)點(diǎn)精度：反映DEM對(duì)地形描述的微觀精度和光順程度，若數(shù)據(jù)點(diǎn)中含有隨機(jī)噪聲，則由DEM生成的等高線不光滑，呈鋸齒狀

濾波處理—去掉原始數(shù)據(jù)中的隨機(jī)誤差，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和DEM地形表達(dá)精度。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!3.5我國(guó)DEM數(shù)據(jù)1.

我國(guó)DEM數(shù)據(jù)交換格式數(shù)據(jù)文件包含文件頭和數(shù)據(jù)體兩部分，數(shù)據(jù)體采用從上到下、從左到右的順序并以ASCII碼的方式存儲(chǔ)。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。文件頭的基本組成單元是項(xiàng)目，格式為項(xiàng)目名：值數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!Col列數(shù)，基本部分ValueType高程值的類型，基本部分HZoom高程放大倍率，設(shè)置高程的放大倍率，使高程數(shù)據(jù)以整數(shù)存儲(chǔ)，基本部分Coordinate坐標(biāo)系，G表示測(cè)量坐標(biāo)系，M表示數(shù)學(xué)坐標(biāo)系，缺省為M，基本部分Projection投影類型，附加部分Spheroid參考橢球體，附加部分Parameters投影參數(shù)，不同的投影有不同參數(shù)，格式不限定，但必須在一行內(nèi)表達(dá)完畢，附加部分MinV格網(wǎng)最小值，指乘了放大倍率后的最小值，附加部分MaxV格網(wǎng)最大值，指乘了放大倍率后的最大值，附加部分?jǐn)?shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!3.我國(guó)1：5萬(wàn)DEM1：5萬(wàn)DEM的格網(wǎng)間距為25米，高程數(shù)據(jù)采用國(guó)際上通用的二維陣列數(shù)據(jù)格式存放。與其他DEM一樣，網(wǎng)格中心點(diǎn)的高程值作為該格網(wǎng)單元高程值，單位為m。格網(wǎng)點(diǎn)按照由上到下，由左到右方向次序排列，平面坐標(biāo)系為1980西安坐標(biāo)系為大地基準(zhǔn)，投影方式為高斯克呂格投影，以6度分帶，高程基準(zhǔn)采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!4.我國(guó)1：25萬(wàn)DEM格網(wǎng)間隔為100m*100m和3’’*3’’兩種。陸地和島嶼上格網(wǎng)值代表地面高程，海洋區(qū)域格網(wǎng)值代表水深。用于生成25萬(wàn)數(shù)字高程模型的原始數(shù)據(jù)包括等高線、高程點(diǎn)、等深線、水深點(diǎn)和部分河流、大型湖泊、水庫(kù)等，通過(guò)不規(guī)則三角網(wǎng)內(nèi)差獲得。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!5.我國(guó)1：100萬(wàn)DEM利用1萬(wàn)多幅1：5萬(wàn)和1：10萬(wàn)地形圖按照一定的格網(wǎng)間隔采集高程值，編輯處理后以1：50萬(wàn)圖幅為單位入庫(kù)。全國(guó)100萬(wàn)數(shù)字高程模型的總點(diǎn)數(shù)為2500萬(wàn)個(gè)，該數(shù)據(jù)內(nèi)插任一點(diǎn)高程值的中誤差：高山區(qū)：70m；中低山區(qū)：41m；丘陵區(qū)：20m；平原區(qū)：1m。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!DEM生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)1）項(xiàng)目情況歸總：確定項(xiàng)目單位、承擔(dān)單位、負(fù)責(zé)人及項(xiàng)目所涉及的測(cè)區(qū)概況，如范圍、地貌、水系、地形類別等。2）資料收集與分析：所有原始資料，如地形圖、航片、圖例簿、內(nèi)外也控制點(diǎn)成果、圖幅結(jié)合表等，并對(duì)這些資料進(jìn)行分類整理。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!5）制定技術(shù)路線與流程：在整個(gè)DEM生產(chǎn)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)。6）制定操作規(guī)程：對(duì)DEM生產(chǎn)過(guò)程中影響生產(chǎn)效率和鏟平質(zhì)量等的環(huán)節(jié)都應(yīng)作出明確具體的規(guī)程，如數(shù)據(jù)預(yù)處理、采樣點(diǎn)分布與密度、數(shù)據(jù)差錯(cuò)與編輯、矢量接邊、建立TIN、DEM質(zhì)量檢查、原數(shù)據(jù)錄入等。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!2.DEM生產(chǎn)中的注意事項(xiàng)1）根據(jù)生產(chǎn)項(xiàng)目所涉及的具體領(lǐng)域，確定需要加測(cè)的重要地物（如，江河的堤等）。2）高程精度難以達(dá)到正常規(guī)定精度要求的，應(yīng)圈出其范圍，作為DEM的推測(cè)區(qū)。地形圖上大范圍（圖面上5cm*5cm以上）既無(wú)等高線、高程點(diǎn)又達(dá)不到規(guī)定密度（千米格網(wǎng)內(nèi)不足5個(gè)點(diǎn)）的地方（城鎮(zhèn)街區(qū)、沼澤、亂掘堤等）。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!2.地形圖：地形圖是地貌形態(tài)的傳統(tǒng)表述方法，是各種尺度DEM建立的主要數(shù)據(jù)源。應(yīng)用地形圖作為DEM數(shù)據(jù)源時(shí)要注意以下幾個(gè)特點(diǎn)：地形圖的現(xiàn)勢(shì)性：紙質(zhì)地形圖制作工藝復(fù)雜，更新周期比較長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)比落后（或山區(qū)）更明顯；地形圖存儲(chǔ)介質(zhì)：傳統(tǒng)地形圖多為紙質(zhì)存儲(chǔ)介質(zhì)，受環(huán)境影響易變形；地形圖精度：地形圖精度決定著地形圖對(duì)實(shí)際地形表達(dá)的可信度，與地形圖比例尺、等高線密度（由等高距表示）、成圖方法有關(guān)。不同比例尺的地形圖，其所表示的幾何精度和內(nèi)容詳細(xì)程度有很大的差別。地形圖比例尺越小，對(duì)地形的綜合程度就越大，所表示的地形就越概括和近似，反之亦然。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!3.地面測(cè)量數(shù)據(jù)Gps、全站儀、經(jīng)緯儀等與計(jì)算機(jī)在野外觀測(cè)獲取地面點(diǎn)數(shù)據(jù)，處理變換后建成數(shù)字高程模型。一般用于大比例尺的地形測(cè)圖和地形建模。如公路鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)、房屋建筑、場(chǎng)地平整、礦山、水利等對(duì)高程精度要求較高的工程項(xiàng)目。雖然地面測(cè)量方式的精度非常高，但其工作量大，周期長(zhǎng)、更新十分困難，費(fèi)用較高，一般不適合大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集?？刹捎玫孛鏀z影測(cè)量在地面攝取立體像對(duì)，通過(guò)近景攝影測(cè)量方法獲得小區(qū)域的DEM。

數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!5.既有DEM數(shù)據(jù)我國(guó)到目前為止，已經(jīng)建成了覆蓋全國(guó)范圍的1:100萬(wàn)、1:25萬(wàn)、1:5萬(wàn)數(shù)字高程模型，以及七大江河重點(diǎn)防洪區(qū)的1:1萬(wàn)DEM，省級(jí)1:1萬(wàn)數(shù)字高程模型的建庫(kù)工作也已全面展開。對(duì)已存在的各種分辨率的DEM數(shù)據(jù)，應(yīng)用時(shí)要考慮自身的研究目的以及DEM分辨率、存儲(chǔ)格式、數(shù)據(jù)精度和可信度等因素。

數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!3.2.1采樣的理論背景理論上：點(diǎn)—0維，無(wú)大小—地表全部幾何信息包含無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)—不可能獲取地表全部信息實(shí)踐上：不需要DEM表達(dá)全部信息—測(cè)量表達(dá)相應(yīng)地表所需要的數(shù)據(jù)點(diǎn)—達(dá)到地形表面精度和可信度即可。如何用有限的地面高程點(diǎn)來(lái)表達(dá)完整的地形表面：采樣理論—由采樣數(shù)據(jù)獲得的格網(wǎng)點(diǎn)信息僅僅能表述那些波長(zhǎng)大于2倍采樣間隔的信息。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!2.幾何學(xué)觀點(diǎn)：DEM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)可分為規(guī)則和不規(guī)則兩種形式。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。二維結(jié)構(gòu)：通常為正方形或矩形、等邊三角形、六邊形或其他規(guī)則幾何圖形。不規(guī)則結(jié)構(gòu)：不規(guī)則三角形或多邊形。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!特征線：山脊線、山谷線、斷裂線（陡坎、海岸線、水涯線等）－－將特征點(diǎn)相連形成。坡度變換點(diǎn)：在地形剖面上反映了地形的坡度變化趨勢(shì)—陡緩坡的變化。方向變化點(diǎn)：在平面上刻劃著地形特征線的走勢(shì)變化—正負(fù)坡的變化。非特征要素：分布在各個(gè)地形單元上的點(diǎn)和線，為滿足采樣點(diǎn)密度要求而加測(cè)的點(diǎn)和線，用于輔助地形重建。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!4.地形的復(fù)雜程度地形曲面的復(fù)雜程度是地形數(shù)據(jù)采樣時(shí)必須考慮的又一個(gè)因素。地形比較破碎，采樣點(diǎn)多；地形比較均勻平坦，減少采樣點(diǎn)。地形復(fù)雜度可以通過(guò)粗糙度和不規(guī)則性來(lái)描述，可用不同參數(shù)來(lái)表達(dá)（分?jǐn)?shù)維、地形曲率、相似性、坡度等），這些參數(shù)能夠描述地形曲面的總體特征。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!3.2.3采樣數(shù)據(jù)的屬性采樣：確定在何處需要量測(cè)點(diǎn)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程由三個(gè)參數(shù)決定：點(diǎn)的分布、點(diǎn)的密度和點(diǎn)的精度。1.采樣數(shù)據(jù)的分布：由數(shù)據(jù)位置和結(jié)構(gòu)來(lái)確定，指數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布形態(tài)。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。結(jié)構(gòu)（分布）的形式很多，因地形特征、設(shè)備、應(yīng)用的不同而不同。結(jié)構(gòu)（或分布）的類別之間沒有明顯的界線和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際采樣時(shí)相互之間很多時(shí)候是重疊的。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!2.數(shù)據(jù)的密度數(shù)據(jù)密度是指采樣數(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)所必需的最少的數(shù)據(jù)點(diǎn)。表示方法：相鄰兩點(diǎn)之間的距離、單元面積內(nèi)的點(diǎn)數(shù)、截止頻率、單位線段上的點(diǎn)數(shù)等。采樣距離：相鄰兩采樣點(diǎn)之間的距離，也稱采樣間隔。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!3.數(shù)據(jù)的精度數(shù)據(jù)點(diǎn)精度指數(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。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)。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。攝影測(cè)量比GPS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。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!3.剖面法采樣：數(shù)據(jù)采樣時(shí)將X或Y軸之一固定，沿一個(gè)方向即剖面方向上對(duì)高程進(jìn)行采集。速度較快，精度比規(guī)則格網(wǎng)的要低。4.漸進(jìn)采樣：隨著地形復(fù)雜程度的變化合理的分布采樣點(diǎn)，在小區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格間距逐漸改變，采樣也由粗到精地逐漸進(jìn)行。漸進(jìn)采樣能解決規(guī)則格網(wǎng)采樣方法中的數(shù)據(jù)冗余，但在地表突變區(qū)域內(nèi)仍有較高的冗余度。若在輪粗略采樣中丟失某些相關(guān)特征，不可能在后輪中恢復(fù)。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!3.3.2DEM數(shù)據(jù)采集方法1.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)獲取的最基本方法。1）手扶跟蹤數(shù)字化步驟：定參考點(diǎn)（固定地圖）定控制點(diǎn)跟蹤采集（點(diǎn)方式、流方式）數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!步驟：掃描圖件準(zhǔn)備：圖件、接圖表、控制點(diǎn)、坐標(biāo)系等圖件預(yù)處理：檢查圖面是否平整、圖廓點(diǎn)與符號(hào)清晰，量測(cè)圖廓邊長(zhǎng)，檢查變形情況，檢查接邊，等高線連接情況等。定向糾正與編輯：將地圖數(shù)據(jù)由數(shù)字化儀坐標(biāo)（掃描文件坐標(biāo)）轉(zhuǎn)化為地理/地圖坐標(biāo)。若圖面變形大，逐格網(wǎng)進(jìn)行糾正。坐標(biāo)變化方式由仿射變換、雙線性變換、二次多項(xiàng)式等方法。坐標(biāo)誤差要小于10米。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!2.攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集方法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）攝影測(cè)量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)。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁(yè)!3.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。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁(yè)!3.3.3DEM數(shù)據(jù)采集方法的對(duì)比1.選擇數(shù)據(jù)采集方法考慮的因素目的和需求、DEM精度、所需設(shè)備條件、擁有的經(jīng)費(fèi)等。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁(yè)!3.4

DEM數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制DEM是采樣數(shù)據(jù)的最終表現(xiàn)形式和產(chǎn)品，從原始數(shù)據(jù)到DEM，要經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)據(jù)處理，在這一過(guò)程中原始數(shù)據(jù)中的誤差會(huì)被傳播和放大。DEM用戶應(yīng)把重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)來(lái)源和輸入質(zhì)量控制上，而不是學(xué)習(xí)復(fù)雜的內(nèi)插方法。影響DEM精度的因素還包括DEM內(nèi)插方法、有無(wú)顧及特征線、DEM分辨率大小等，但是，減少數(shù)據(jù)采集時(shí)的誤差是保證DEM精度的根本。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁(yè)!1.基于趨勢(shì)面的粗差探測(cè)與處理基礎(chǔ)：基于地形具有的自相關(guān)性，即地形表面變化符合一定的自然趨勢(shì)，表現(xiàn)為連續(xù)空間的漸變模型，可用光滑曲面來(lái)描述。趨勢(shì)面表達(dá)了地形的宏觀變化趨勢(shì)，當(dāng)某一采樣點(diǎn)的觀測(cè)值和趨勢(shì)面計(jì)算值相差較大時(shí)，該點(diǎn)可能含有粗差—偏離了整體變化趨勢(shì)。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁(yè)!趨勢(shì)面分析技術(shù)的特點(diǎn)：將問(wèn)題簡(jiǎn)單化、局部化，能找出部分可疑數(shù)據(jù)點(diǎn)，但不能確定該點(diǎn)是否為真正的粗差，需要用其他方法進(jìn)一步分析。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁(yè)!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)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)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)。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁(yè)!3）懷疑一點(diǎn)：當(dāng)采樣點(diǎn)在某一方向上的坡度差大于閾值，則該點(diǎn)在局部范圍內(nèi)不正常，可能含有粗差。4）粗差剔除與數(shù)據(jù)點(diǎn)改正：通過(guò)周圍各網(wǎng)點(diǎn)的坡度和高程計(jì)算粗差點(diǎn)的高程，取代原有高程值。該方法一次只能檢測(cè)一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)粗差分布比較集中時(shí)，要循環(huán)進(jìn)行。該方法不適合邊界部分粗差點(diǎn)的檢測(cè)。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁(yè)!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)分布的區(qū)別是（其他步驟基本一致）：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15-20個(gè)點(diǎn)的窗口是適宜的。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁(yè)!５.基于等高線采樣數(shù)據(jù)粗差探測(cè)方法１）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２）按等高線的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行探測(cè)與剔除３）可視化檢查數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁(yè)!６.等高線回放檢查對(duì)原始采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)建立DEM，在此DEM上提取等高線，等高線與原始地形圖的等高距一致，將原始地形圖與提取的等高線套合，檢查其中的錯(cuò)誤。數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁(yè)!濾波的方式：最鄰近法重采樣、基于局部移動(dòng)窗口的中值濾波、平均值濾波等。濾波的作用：提供地形描述的精度，可以去除DEM內(nèi)插過(guò)程中生成的洼地等現(xiàn)象，但有可能降低了分辨率。應(yīng)用對(duì)象：隨機(jī)誤差構(gòu)成誤差的主要部分的數(shù)據(jù)，尤其是對(duì)高密度的密集數(shù)據(jù)（航空、遙感影像等）數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁(yè)!項(xiàng)目名對(duì)項(xiàng)目值的說(shuō)明DataMarkDEM數(shù)據(jù)交換各式的標(biāo)志，基本部分Version交換格式的版本號(hào)，基本部分Unit坐標(biāo)單位，K表示公里，M表示米，D表示經(jīng)緯度，S表示以秒為單位的經(jīng)緯度，基本部分Alpha方位角，基本部分Compress壓縮方法，0表示不壓，1表示游程編碼，基本部分Xo左上角原點(diǎn)X坐標(biāo)，基本部分Yo左上角原點(diǎn)y坐標(biāo)，基本部分DXX方向的間距，基本部分DYY方向的間距，基本部分Row行數(shù)，基本部分我國(guó)DEM數(shù)據(jù)交換格式標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字高程模型第三講：DEM數(shù)據(jù)獲取方法共68頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁(yè)!2.我國(guó)1：1萬(wàn)DEM國(guó)家測(cè)繪局于1999年組織生產(chǎn)了七大江河區(qū)域范圍的1：1