谈峡山水库库区高精度DEM 制作方法

杜 艺，董 康，谢琳琳

（山东省水利勘测设计院，山东 济南250014）

近年来，随着数字航空摄影测量技术的快速发展，数字高程模型DEM 在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。如在工程建设上，可用于如土方量计算、通视分析等；在防洪减灾方面，可以作为进行水文分析如汇水区分析、水系网络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的基础数据。

1 无人机航空影像获取

无人机航测是传统航空摄影测量手段的有力补充，具有机动、灵活、快速、经济等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，因此无人机低空摄影测量成为该项目首选。峡山水库提高兴利水位测量工程的1∶2 000 地形图测量航拍时间为2013 年10 月，航摄比例尺1∶30 625，地面分辨率0.15 m，飞行高度720 m，飞行时间约480 min，测区总共划分4 个区域，飞行4 个架次，作业面积约350 km2，共获取影像3 038 张。拍摄的无人机低空摄影照片，现势性较好，航摄资料已经通过验收。野外控制点逐条航线布设，航线内每隔四张片即五条基线有一个像控点。

2 获取DEM 的技术方法

2.1 特征点线采集

采集的三维DLG 数据是全要素线划图，只需要保留反映地形地貌的特征数据，比如等高线、道路、水系等。但是这些数据不足以充分表现地貌特征及细节，还需要在立体环境下采集特征要素，包括特征线，水涯线、水面高程点、模糊区等，采集的所有特征点线要保证高程精度。最后将全外业高程点与采集的特征点线一起构建TIN、内插DEM。

2.2 引入全野外采集的高程点

考虑到水利工程项目对于高程的特殊要求，图面高程点进行全野外数字化方式采集，最后利用碎部点进行数字高程模型精化编辑，将全野外高程点引入三维DLG 中。

2.3 内插DEM

目前常用的算法是TIN，然后在TIN 基础上通过线性和双线性内插建DEM。主要指利用三维特征线构成的不规则三角网来内插数字高程模型，这些特征点包括等高线、高程注记点、沿地貌结构线和边界线分布的点。图1 是基于DLG构建的不规则三角网，地面采样间隔为2 m。

图1 不规则三角网TIN

2.4 DEM 编辑

如果是自动匹配方法生产的DEM，编辑工作量较大，特别是对于大面积的具有一定高度的植被区域和房屋建筑物等，DEM 的格网点都需要编辑到地面上。本项目已经采集完DLG，用基于DLG 的DEM 生成就可以提高效率，减少编辑量。

2.5 DEM 接边

选择相邻模型的DEM 数据，检查接边后重叠区域内同名格网点的高程；如果存在高程较差大于2 倍高程中误差的格网点，则认定为粗差点，需要重新构建立体模型；对出现粗差点的DEM 数据进行接边区域修测后重新接边。

2.6 DEM 镶嵌与裁切

按照1:2 000 的图幅结合表对DEM 进行裁切，保证有部分重叠就可以进行DEM 拼接处理。

3 DEM 精度评定

根据项目要求，比例尺为1∶2 000，DEM 的格网间距采用2 m×2 m，精度要求按照表1 中所示。为了验证数字高程模型的高程精度，将全野外碎部点处数字高程模型所测高程与全野外碎部点高程比较，截取其部分结果如表1。

表1 全野外高程点与数字高程模型高程对比

依据中误差统计公式，所得数字高程模型之高程相对于全野外碎部点高程中误差为0.34 m，符合一级平面高程中误差的要求。