基于地理國(guó)情數(shù)據(jù)數(shù)字高程模型的制作方法與工藝流程

麻　靜（新疆維吾爾自治區(qū)第一測(cè)繪院，新疆　　昌吉　831100）

基于地理國(guó)情數(shù)據(jù)數(shù)字高程模型的制作方法與工藝流程

麻靜
（新疆維吾爾自治區(qū)第一測(cè)繪院，新疆昌吉831100）

摘要：精細(xì)化DEM是國(guó)情普查中地形地貌統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字高程模型；地理國(guó)情；作業(yè)流程

數(shù)字高程模型是地理國(guó)情普查中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)成果的重要組成部分，由數(shù)字高程模型派生形成的坡度、坡向等數(shù)據(jù)是地形地貌統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)。

我國(guó)國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，1：10000數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)成果格網(wǎng)尺寸為5m。為了更精細(xì)地反映地形特征，以滿足地理國(guó)情分析統(tǒng)計(jì)和其他相關(guān)應(yīng)用的需要，地理國(guó)情普查中充分發(fā)揮現(xiàn)有1：10000數(shù)字高程模型相關(guān)數(shù)據(jù)源的作用，進(jìn)一步細(xì)化生成多尺度數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，基于1：10000數(shù)據(jù)源，數(shù)字高程模型的格網(wǎng)尺寸統(tǒng)一細(xì)化為2m。

1　數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

（1）大地基準(zhǔn)：2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。

高程基準(zhǔn)：1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，高程單位為“米”。

投影與分帶：采用高斯-克呂格投影，3°分帶，坐標(biāo)單位為“米”。

（2）空間單元及編號(hào)

按照GB/T13989-2012《國(guó)家基本比例尺地形圖分幅和編號(hào)》執(zhí)行。

（3）格網(wǎng)間距

格網(wǎng)間距為2m，格網(wǎng)間距在X、Y軸方向的分辨率應(yīng)一致。

DEM數(shù)據(jù)不加帶號(hào)。

（4）起止格網(wǎng)點(diǎn)確定

起止格網(wǎng)中心點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)根據(jù)四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，公式為：

X起=XMAX=[INT[MAX（X1，X2，X3，X4）/△d]+1]×△d–△d/2

Y起=YMIN=INT[MIN（Y1，Y2，Y3，Y4）/△d]×△d+△d/2

X止=XMIN=INT[MIN（X1，X2，X3，X4）/△d]×△d+△d/2

Y止=YMAX=[INT[MAX（Y1，Y2，Y3，Y4）/△d]+1]×△d–△d/2

式中：

X1，Y1，…，X4，Y4為四個(gè)圖廓坐標(biāo)（+X指北，+Y指東），單位為米；XMAX，YMIN為DEM起始格網(wǎng)中心點(diǎn)坐標(biāo)，單位為米；

XMIN，YMAX為DEM終止格網(wǎng)中心點(diǎn)坐標(biāo)，單位為米；

△d為格網(wǎng)間距。

（5）有效高程數(shù)據(jù)范圍

①以2000國(guó)家大地坐標(biāo)系理論內(nèi)圖廓線的外接矩形為界的范圍內(nèi)所有DEM高程皆有效。

②DEM的范圍根據(jù)起止格網(wǎng)點(diǎn)計(jì)算公式所計(jì)算的結(jié)果再向四周增加三行三列高程格網(wǎng)點(diǎn)，便于DEM拼接以及帶間接邊處理。

③DEM數(shù)據(jù)接邊區(qū)域所有同名格網(wǎng)點(diǎn)高程值應(yīng)保持一致。

（6）高程精度

本測(cè)區(qū)地貌復(fù)雜，包含平地、丘陵地、山地、高山地，精細(xì)化DEM高程精度的指標(biāo)和要求按表1規(guī)定的限差執(zhí)行。森林覆蓋等隱蔽地區(qū)、沙漠地區(qū)的高程中誤差可按表中規(guī)定的高程中誤差的1.5倍計(jì)。采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)最大誤差為高程中誤差的兩倍。高程值取位保留1位小數(shù)。具體見表1。

2　基于已有DEM的作業(yè)流程

對(duì)已有1：10000DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)和投影方式，處理高程異常值，按2m格網(wǎng)進(jìn)行重采樣，并進(jìn)行拼接與裁剪，采用高精度檢測(cè)點(diǎn)檢查，生成符合要求的成果數(shù)據(jù)。生產(chǎn)作業(yè)流程如圖2所示。

3　存在的主要問題及解決辦法

（1）原始DEM中高程點(diǎn)錯(cuò)誤問題及處理

在對(duì)原始資料分析過程中，發(fā)現(xiàn)原始DEM數(shù)據(jù)中存在局部高程與相鄰像素相差較大且與原始DLG數(shù)據(jù)矛盾的情況。

針對(duì)此類情況的處理辦法：使用開發(fā)室修改高程工具，對(duì)重采樣后的DEM進(jìn)行內(nèi)插等高線方法調(diào)整處理。

（2）數(shù)據(jù)跨帶處理

首先將柵格數(shù)據(jù)定義到它本身的坐標(biāo)系，如要將26帶的數(shù)據(jù)投影到25帶，先將數(shù)據(jù)定義到26帶，其次，將定義后的數(shù)據(jù)投影到目標(biāo)帶上。

（3）等高線穿過水面問題處理

選取1：10000DLG數(shù)據(jù)源中面積大于400m2的靜止水域，如湖泊、水庫(kù)、池塘等。當(dāng)水域內(nèi)等高線根數(shù)在2根（含2根）以內(nèi)的，根據(jù)相鄰等高線或高程點(diǎn)估讀其水涯線高程做水平處理；當(dāng)水域內(nèi)等高線根數(shù)在3根（含3根）以上的，沒有做水平處理。

表1　DEM精細(xì)化生產(chǎn)高程精度分類表

（4）DEM檢測(cè)點(diǎn)數(shù)目不夠的處理

當(dāng)DEM圖幅檢測(cè)點(diǎn)不滿足28個(gè)點(diǎn)時(shí)（一幅圖），我院的處理方法是不足數(shù)目檢測(cè)點(diǎn)圖幅要從高程點(diǎn)中提取檢測(cè)點(diǎn)。

檢測(cè)點(diǎn)高程與DEM高程相差較大時(shí)，應(yīng)首先分析檢測(cè)點(diǎn)情況，若檢測(cè)點(diǎn)在房頂、圍墻頂、土包、小草丘等位置時(shí)，應(yīng)按照刺點(diǎn)片所描述將其高程移至地面；若檢測(cè)點(diǎn)為未參與定向的加密點(diǎn)，在保證圖內(nèi)至少4個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的前提下，可將其刪除，不做為檢測(cè)點(diǎn)；其余情況，可以該檢測(cè)點(diǎn)為中心，對(duì)一定范圍內(nèi)的DEM格網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行過渡調(diào)整。有高程錯(cuò)誤的點(diǎn)，根據(jù)周圍DEM高程內(nèi)插解決。

（5）高程精度檢查問題

因本測(cè)區(qū)地形復(fù)雜，高精度的控制點(diǎn)和加密點(diǎn)稀少且不均勻，無法滿足一幅圖4個(gè)高精度檢測(cè)點(diǎn)。故均勻提取DLG數(shù)據(jù)高程點(diǎn)參與高程精度檢查。

（6）在檢測(cè)點(diǎn)整理軟件使用時(shí)，拆分?jǐn)?shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤日至，但還是可以拆分的處理方法：

檢測(cè)點(diǎn)拆分可以不用整理軟件拆分，后期檢測(cè)時(shí)4DCHECKER可以解決這類問題；在本項(xiàng)目的作業(yè)中，利用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，最前沿的作業(yè)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。通過自身作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，利用作業(yè)人員的長(zhǎng)處，在ArcGIS軟件中，并嵌入自編的程序，開創(chuàng)了一個(gè)全新的作業(yè)流程，大大提高了作業(yè)速度和作業(yè)質(zhì)量。

3　引用文件

（1）GB/T17798-1999《地球空間數(shù)據(jù)交換格式》

（2）GB/T13989-2012《國(guó)家基本比例尺地形圖分幅和編號(hào)》

（3）CH/T1015.2-2007《基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品1∶100001∶50000生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程第2部分:數(shù)字高程模型（DEM）》。

參考文獻(xiàn)

[1]胡勇修，陳翠嬋.基于大比例尺數(shù)字高程模型DEM制作方法的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)

[J].測(cè)繪與空間地理信息，2013，36（07）：187-189.

中圖分類號(hào)：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：麻靜，1991年畢業(yè)于國(guó)家測(cè)繪局鄭州測(cè)繪學(xué)校，于1998年在新疆大學(xué)計(jì)算系進(jìn)行?？频暮趯W(xué)習(xí)，于2007年參加天津大學(xué)計(jì)算機(jī)系的本科函授學(xué)習(xí)?，F(xiàn)任計(jì)算機(jī)制圖工程師，主要從事地理信息數(shù)據(jù)的加工處理工作。