面状水及特征线对于DEM制作精度的影响研究

魏娓　魏振力

摘要：面状水域和特征线在DEM的地形水文分析和地图制作中有着广泛的应用。为了研究面状水及特征线对于DEM制作精度的影响，通过对照实验的方法，分别研究了在添加和未添加面状水图层及特征线图层情况下，制作的DEM与DLG图像套合结果。试验结果显示，未选择面状水图层制作的DEM与DLG图像套合时，模型中面状水有了高差，与实际地貌情况不符；当未选择特征线图层制作的DEM与DLG图像套合时，特征线与内插的等高线套合情况较差，与实际地貌情况不符。根据以上试验，得出在DEM制作中，选择面状水图层和特征线图层的必要性。

关键词：面状水；特征线；DEM；对照实验

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.22.093

1概述

數字高程模型（Digital Elevation Mode1，简称DEM）是对地形表面简单的、离散的数字表示模型，DEM数据质量和精度的好坏，直接影响应用DEM数据进行分析的结果及其可靠性。

地理信息系统（GIS）使用的数字高程模型（DEM）包含了各种地形地貌构造的特征信息，其中地形特征线的自动提取作为GIS应用功能的一项重要内容，在地形信息获取和分析中具有重要的应用价值，面状水域和地形特征线（即山脊线、山谷线，简称为特征线）在DEM制图综合、数据压缩、流域分析、区域界定等方面具有重要应用。因此，特征线的提取对于地学研究与扩充GIS应用具有重要意义。

一般在DEM制作中，会选择与高程相关的三个图层，即首曲线图层、计曲线图层、高程点图层。这三个图层构成了DEM的骨架，也是在DEM制作中，必须选取的三个图层。而对于静止水面图层以及导入特征线图层对于DEM制作的精度的影响少有系统的研究，本文分别针对面状水及特征线对于DEM制作精度的影响进行了研究。

2数据准备

本次实验的数据来源于某省边境的WordView影像。由对象控点进行布设，然后进行空三加密，对影像进行三维的还原，再通过JX4全数字摄影测量系统进行地形地貌的测绘并将图幅的西北两侧与相邻图幅进行拼接，最后进行图库一体化处理得到1：10000数字线划图成果。数字线划图的等高距为五米，采用是2000国家大地坐标系，1985国家高程系统。

3对照实验

本次实验采用了对照实验的方法，为了减少其他方面的影响，分别研究了在添加和不添加面状水图层及特征线图层情况下，对DEM制作精度的影响的情况。

3.1面状水图层对照实验

例如海洋、湖泊和水库等海陆部面状水域，由于其特殊的似静态性特征，其水域面具有近似统一的高程，故一般均采用唯一的高程值对水域面内DEM格网点高程统一赋值填平。本文针对面状水图层设计了两组对照实验，重点检查面状水域的高程一致性。

3.1.1实验组一：对小型面状水图层选择的对照试验

对照组：实验数据中选择面状水图层制作的DEM与DLG图像套合。如图1所示。

实验组：实验数据未选择面状水图层制作的DEM与DLG图像套合。如图2所示。

实验结果：图中蓝色部分为一个大型水库。从两幅图的对比情况可以看出，当选取了面状水图层的情况下，DEM会为面状水赋上一个相同的高程值，内插的高程线则不会穿越进面状水中。若不选取面状水图层则会按照普通地形内插处理，内插的等高线会直接进入水库，这就使得模型中面状水有了高差，与实际地貌情况不符。因此通过上述实验可以看出选择大型面状水图层的必要性。

3.2特征线图层对照实验

地形特征线被广泛用在高逼真度地形表示、等高线高程的自动推算、等高线成组综合以及地形水文分析、地图制作等方面。本实验对特征线图层选择的必要性，针对导入特征线图层设计了两组对照实验。

对照组：实验数据中选择特征线图层制作的DEM与DLG图像套合。如图5和图7所示。

实验组：实验数据未选择特征线图层制作的DEM与DLG图像套合。如图6和图8所示。

实验结果：本组实验中，黄色加粗线条为DLG图中的特征线，红色加粗线条为生成的DEM中相应内插的高程线。在特征线较为稀疏的地方，可以看出特征线与内插的等高线基本完全不套合，与实际地貌情况不符。因此，导入并选取特征线图层是有必要的。

实验结果：本组实验中，红色加粗线条为DLG图中的特征线，黄色加粗线条为生成的DEM中相应内插的高程线与DLG图中无法套合的部分。在特征线较为密集的地方，可以看出特征线与内插的等高线套合情况较差，与实际地貌情况不符。因此，导入并选取特征线图层是有必要的。

4结论

通过对照实验的方法，通过对比添加和未添加面状水图层制作的DEM与DLG图像套合，当选取了面状水图层的情况下，DEM会为面状水赋上一个相同的高程值，内插的高程线则不会穿越进面状水中，若不选取面状水图层则会按照普通地形内插处理，内插的等高线会直接进入水库，模型中面状水有了高差，与实际地貌情况不符。通过对比添加和未添加面状水图层制作的DEM与DLG图像套合，当未选择特征线图层制作的DEM与DLG图像套合时，特征线与内插的等高线套合情况较差，与实际地貌情况不符。根据以上试验，得出在DEM制作中，选择面状水图层和特征线图层十分有必要。

参考文献

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