浅谈DEM在摄影测量与遥感中的应用

张亚新

[摘要]本文通过介绍在测绘图像的定量解译、制作测绘正射影像图和测绘单片修测等三方面应用数字高程模型，对DEM在摄影测量与遥感中的应用进行了分析。

[关键词]DEM 摄影 测量 遥感 应用

[中图分类号] P23 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-200-1

对于现代社会需要进行测绘的任何项目来说，数字高程模型都具有举足轻重的地位和作用。在摄影测量与遥感中，DEM被用于制作正射影像、地面测绘、单片修测的分析处理等方面。

1在测绘图像的定量解译中应用数字高程模型

测绘图像的定量解释是在测绘数字图像的灰度像元组合中，将具有长度、方向、地理位置和面积体积等量度的各种地学信息或者地面特征提取出来。在测绘数字图像的定量解译中应用数字高程模型有两个方面的内容：

1.1用具有准确地理空间定位的数字高程模型进行对测绘图像的几何校正

测绘的遥感探测器自身的结构和性能距离理想的水平还有一段距离，或者在一定程度上偏离了设计指标，另外，地球环境的影响以及卫星在运行时姿态等，造成了遥感图像发生了“几何畸变”。影响图像几何畸变的因素主要在环境方面，包括大气的折射、地球的旋转和地面的起伏等等。

遥感影像的几何纠正采用的数学模型有两种分法，一种是非参数法，另一种是参数法。这两种方法都要建立用于几何纠正的数字高程模型，这就需要对控制点进行足够数量的量取，通常情况下，其数学模型都采用共线方程或者多项式方程。

1.2利用数字高程模型提高测绘数字图像中专题解译的准确度

早期的测绘图像解译利用的只有像元灰度数据，分类的方式比较多样化：用语法结构的模式识别、用统计的模式识别；结合纹理的、不结合纹理的；按照训练的样本进行监督的、纯客观的不进行监督的等等。这些解译和分类方法都对得到与实际情况有较高符合率的结果没有太大的帮助。当环境严重干扰到地物光谱影像时，就会出现一些比如同物异谱或者同谱异物等比较复杂的状况，使得按照地物光谱的特性进行解译和分类更加困难。

很大一部分的地面特性还有得到解译和分类，不管是社会经济范围的，还是自然资源环境的，都和地面的起伏形态有着一定的关联。在遥感数字图像上进行了几何修正，将地面起伏的数字高程模型叠加进行描述，可以使图像的解译和分类的准确度大大提升，进而起到一定的核对和修正的效果。

2制作测绘的正射影像图时应用数字高程模型

测绘中的正射影像图是具有一定图幅尺寸的用正射像片镶嵌而制成的正射投影影像地图，它作为航空遥感影像的一个非常主要的产品应用于各种领域中，比如：生态环境监测、城市规划和资源调查等等。在制作正射相片时一般采用的方式都是“缝隙扫描”，其中缝隙的宽度一般情况下都是1毫米，长度都是2毫米到6毫米不等，这种方式叫做微分纠正。在需要测绘的拍摄地面起伏比较复杂的地区时，应该选择长度比较短的“缝隙”进行扫描。

“缝隙扫描”有两种方式：一种是脱机的方式，种是联机的方式。脱机方式就是首先将数字高程模型在带有自动坐标记录装置的立体测图仪上或者是在解析测图仪上采集出来，在存储介质中记录下来，然后再把这个存储介质输入到正射投影仪器中，使用缝隙扫描，将其扫描成像。因此，在脱机方式中，微分纠正的必要条件就是一定要有格点数字高程模型。脱机的方式能够使正射投影仪器的作业效率大大提高，而且比较灵活。

而联机方式则是需要由正射投影装置和立体测图仪共同操作的，首先要在立体测图仪上进行一系列的定向工作：绝对定向和相对定向。旨在建立一个与地面的坐标等完全相似的光学立体模型。在进行微分纠正时，使用折射投影装置来进行对“缝隙扫描”的驱动，在建立好的立体模型的每一行进行扫描，同时，为了切准立体模型的表面，让光线顺利地通过缝隙，使感光片中的每个单元系列都曝光成像，需要手工对立体测图仪的测标高度进行测量。所以，联机方式中的“缝隙扫描”是经过测量断面点列高程而达到调整测标高度的目的的。

3在测绘中单片修测方面应用数字高程模型

地面上物体的多少是测绘中地图修测的主要内容，所以进行单张像片的修测时就可以使用已经获得的数字高程模型，具体步骤如下：

（1）将单张的像片所展示的空间进行后方交会，以保证像片中的方位元素是准确无误的。

（2）测量像片中像点的坐标。

（3）将数字高程模型设定一个数值。

（4）将设定的高程近似值代入方程中计算出地面平面坐标的相应近似值。

（5）通过刚刚算出来的地面平面坐标的近似值和数字高程模型可以得到数字高程模型的地面平面近似值。

（6）将以上的两个步骤进行重复操作，直到得到的数额差比给定的限制差小为止。

利用数字高程模型和单张像片进行修测的过程在数学中是一个迭代求解的过程，我们假设地面是斜平面，在物点的投影方向和竖直方向与地面坡度之间的夹角之和大于或者等于一个直角的度数时，迭代将会一直持续，这个时候可以再每两次迭代之后，就求出一次高程的平均值作为那个新的高程近似数值。

4结语

本文介绍了DEM在测绘摄影测量与遥感等技术领域中的几种简单应用，在这个数字化的时代，数字高程模型作为空间数据库的实体，随着时代的发展一定会得到越来越广泛的应用。

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