DEM数字地面模型在国土测量中的应用

许嘉昌 周锡圳

DEM数字地面模型在国土测量中的应用

许嘉昌 周锡圳

测量是国土资源管理担负的基础性职责。我国地缘辽阔，政府科学配置国土资源，强化监督国有土地，构建动态的土地市场下的地市场监测机制，推动农业用地的流转，这些都需要以土地测量数据为前提条件。DEM 数字地面模型是借助数字化技术形成的一类产品，应用在国土测量测绘中，前景广阔。本文分析了DEM数字地面模型在国土测量中的具体应用，以期国土测量工作能够合理开展。

一、国土测量的作用与任务内涵

欧美等一些发达国家将国土测量工作划入到国土整理的范围内，已经具备制度化和常态化的态势。我国在这方面起步时间短，和他们相比，在技术标准的统一性及总体规划的前瞻性上相差较远。这就需要结合国土测量专业的特征，充分研究测量基础理论知识，考虑我国实际情况，形成我国特色标准下的流程化的实施手段，在国家内实施大范围的国土整理测量，较为紧迫，也相当重要。“点”、“线”及“面”的规划调查测量、实施工程测量是国土测量需要担负的职责，以确保国土资源测绘的进行。

为实现国家国土资源的合理配置及资源的充分利用，现阶段土地台账的构建，提供了基础支撑。依照权属，国土资源细分为政区管辖，协助矿产资源、水资源等调查工作的开展。根据使用用途的不同，明确居民点和农用场地，如耕地和园林等，同时还包括水利设施用地、交通运输用地等。

二、国土包含的测量要素

控制测量，在工程建设区域内的地面上，依照特定的规律，设置一些网点，同时准确定位这些点，目的是设置测量基准。控制测量指导地形测图与工程建设测量放样的进行。土地的控制测量：

第一，对地形测图测量基准的设定。一般使用的方式是，依照特定规律，在测量区域范围内的地面上，准确定位一些网点。控制网是为了明确地形图中所有地貌相对位置和地物相对位置，通过这种控制网联系测区的一些测量工作；第二，指导测绘地形图比例的确定；第三，为了确保精准的测绘，避免地形图中出现误差的传递和积累。

1.坐标系统与水准面的选取

国土测量，一般将高斯正形投影平面直接坐标系应用在国土测量中，和国家坐标系保持统一性。因为是针对地球进行的测量，地球自然表面是比较复杂的，同时也不规则。地形起伏变动较大，不能通过一个简单的函数解决国家大地与工程控制的实际测量，也无法进行描述。

为确保地球曲面的几何问题能够获得良好的解析，通常我们选择的地球形状要和地球接近，同时方便通过数学运算获得形体来取代地球曲面，把观察和测量获得的结果融入到形体表面的计算中。一般我们以参考椭球体代替地球，这个椭球体和地球有着相当的体积和质量等，该椭球体的中心、旋转轴分别和地球质心、地球自转轴重合。有许多和铅垂线保持垂直的水准面位于地球曲面上，将水准面用作大地水准面，其和平均海平面相重合。椭球体用作参考后，便产生了大地水准面与参考椭球面，便于我们对地控制基准网点位置的控制及对地形的测绘、大地测量的计算。

2.测量控制网与独立高等控制网的构建方式

测量控制网的构建方式。当前通常使用GPS测量，以构建四等点控制网的平面与坐标。通过两台接收机，对3颗卫星信号进行观测，对已知高等控制点的结算，借助后方交会的原理来实现，紧接着计算所有点的连接与平差，通过坐标对获得的每一个未知点的坐标进行传递。使用水准仪对控制点高程测量中的四等水准进行测量。

独立高等控制网的构建方式。通过GPS实施四等控制国土测量中的首级控制网，一般采用联测分带换算首级控制网和国家坐标点，采用常规手段对一级导线的安全性做加密处理，有助于已有地面数据与实地坐标系统实现无缝衔接，保障测量中坐标系统具有连续性。

三、DEM 数字地面模型应用在国土测量中

数字地面模型，即为精确地定位及展现地球表明的起伏情况，依照数字数据的方式，对采集而来的众多地形点的三维坐标进行表达表达。观察数字地面模型不难得到，地面上没一点位置的属性值。DEM是一种科学的地形表面的数学抑或数字。

1.DEM的定义和优点

DEM被翻译成数字高程矩阵，经常被用在地图学中。DEM集合了特定范围内规则格网点的立体三维坐标，可以借助一组有序数值阵列数字方式，实现对地形表面形态在空间分布属性的表达，为地面高程提供了设计、测量、建构实体地面等的重要手段。

DEM基于特定地理所属的地形数据，借助数学变换，通过三维空间方式将所属的地形地物呈现在二维平面中，按照离散分布的平面点，对分布地型进行模拟，植入数据，产生坡度图信息和高线图信息等，定量虚拟表现地形和地貌，其应用在坡度图、中等高线等的测量和测绘中，是无法替代的。

2.DEM建模的手段

DEM表面模型的生成包含以下几种方式：

首先，是在点的表面上形成的，也就是在各点数据基础上形成的水平面，紧接着将不连续的、不相邻的表面形成统一的DEM表面。其次，在格网基础形成的模型。需要四个或以上的点，对一个双线性表面进行确定，属于比较合适的正方形格网。一旦区域范围较大，使得DEM表面出现不能想象的抖动。再次，是在三角形表面上形成的。空间中的每三个点可以生成随意倾斜平面的三角形，因为三角形的形状和大小是多变的，地形特征线数据与断裂线数据等结合一起是非常简单的。还有一种方法，就是在混凝土表面模型基础上形成的。细分格网，形成三角形网络，这个面是持续不间断的；植入不规则三角网时，会出现格网网络。在实际工作中，在三角形和格网基础上产生的建模方式于实际中比较常用。

3.地形分析，逼真场景生成

用于地形分析。GIS核心引领下的3S技术不断发展，DEM研究深入，普遍应用在国土测量中，有着宽广的前景。以DEM方式能够模型测量地带位置处各点地形状况，计算出任一点的高程，能够分类地貌形态，绘制地形剖面图。

DEM结合遥感图像，生成逼真的场景。DEM实现了等距格网模与遥感图像数据的结合，借助地形高程信息，充分了解测量区域内的地貌形态、景观格局、植被土壤，此外，提升了地形起伏地区测量的准确性。

四、结语

DEM数字地面模型是一种比较先进的模型，借助数字技术，能够模拟地形，清晰地呈现地形地貌等，具有独特的优势，是不能够取代的。DEM的建模有几种方式，每一种方法的使用都要考虑具体的使用情况，便于更好地应用在地形分析中。DEM应用下，结合遥感图像，生成比较逼真的情景。总之，DEM数字地面模型在国土测量中的应用极大方便了国土测量，我国相比国外在这方面的应用水平还有一定差距，其应用水平需要提升，相关研究需要深入，促使DEM数字地面模型不断完善，无论是理论层面，还是具体应用都能得到较好地保障，更好地服务国土测量工作。

（作者单位：开平市国土资源局）