利用DLG数据生产DEM数据的方法

李鑫龙，李伟明

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130000）

1 概述

数字高程模型（DEM）是重要的4D产品之一[1]。近年来，随着数字摄影测量技术、遥感技术、激光雷达技术的飞速发展，DEM数据在测绘、水文、地貌、地质、土壤、工程建设、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域得到了广泛的应用[2]。利用既有的数字地形图（DLG）制作生产DEM相比于其他生产方式具有成本低、效率高等优势。近年来许多专家学者在此领域取得了丰硕的成果，汤竞煌，张望提出利用历史DLG数据优化正射影像的方法[3]，戴腾，周汉华等人也成功利用DLG数据高效生产出了DEM产品[4]。归纳DLG生产DEM方法主要有两种方式：等高线内插直接形成DEM；特征点作为参考点生成TIN，最后形成DEM。使用等高线内插方法缺点在于临近点的集合以及权重难以选择定义，TIN可以适应各种数据分布情况，但仅利用等高线上的参考点生成DEM数据测区内一些特征地物表现不明显。文中提出一种新的方法进行DEM数据生产，首先利用等高线、高程点综合信息数据生成TIN，然后利用补充的特征地物数据生成修改TIN，最终得到DEM数据产品，最后利用实测地面数据对其进行质量检测与精度评价。结果表明制作生产的1:10000DEM数据不仅对测区内地貌信息反应准确，而且对水系、坝址、道路等特征地物信息表现准确。

2 研究区概况与数据处理

2.1 研究区概况

月亮泡蓄滞洪区，位于嫩江一级支流洮儿河入嫩江河口处，北部为吉林省镇赉县所辖，南部地处大安市境内，东部与黑龙江省肇源县隔嫩江相望。蓄滞洪区由洮儿河河口及两侧泡沼组成，包括月亮泡、狼头泡、拉红泡、新荒泡以及由洮儿河河口左侧堤防哈卜吐至西四方坨围成的低洼湿地，原有蓄滞洪区1∶10 000地形图，采用2 000国家大地坐标系。验区内包含了山地、水系、道路、堤坝、居民地等地貌信息，具有典型的代表意义。

2.2 数据处理

将测区地形图地类信息进行整理分类，提取参与生产DEM的源数据。源数据主要包括高程点、等高线、河流湖泊、堤坝、道路等信息数据。进行分类整理并将其分别转为shp格式并保留其高程数值属性。高程点统一整理为点要素，等高线、水面线、道路、堤坝轮廓线统一为线要素，所有要素分别赋予高程信息属性。

检查shp数据，剔除高程异常点，删除等高线转化后存在的异常段，考虑等高线的拓扑关系，避免等高线交叉重合或者缺少属性信息引起的错误[5]。

3 技术方法

3.1 TIN制作与优化

利用高程点、等高线等数据资料创建TIN数据，将高程属性作为height_field信息进行TIN生成，生产的TIN是对研究区内地形起伏趋势的大体反应。生成的DEM能将研究区内山地、平原等地貌特点较好的反应在影像中。

将提取的河流、道路堤坝等shp数据赋予高程信息插入工程中，修改TIN，使得生成TIN数据与真实地形匹配程度进一步提高。利用TIN编辑器调整局部地区三角网，通过添加删除TIN点、线，修改TIN数据区等操作调整TIN。可以使研究区内的堤坝、河流（蓝色面状地物）等地貌信息轮廓清晰的反应在图形中。

3.2 TIN生产DEM

利用生成的TIN数据，制作删格数据，实验证明，DEM精度主要取决于原始采用数据的密度，原始数据相同，不同的内插方法对其精度无显著影响[6]。由于研究去内地物丰富，因此选择自然邻域法插值，输出数据结果相比线性插值，平滑度更好。根据规范要求生成DEM数据，删格输出过程中通过对采样距离的设置，格网尺寸为2.5 m×2.5 m符合1∶10 000DEM数据规范要求。利用删格数据生产DEM产品，设置投影坐标信息，对生成的DEM影像数据进行精度检验。

4 精度验证与质量检查

为了评价DEM产品精度，该研究参照美国国家测绘局有关规定，以现有标准地形图为基准，选取50个检验点，其中边缘地区10个，中间区域40个，包括平地、高山、水边线、道路、堤坝五组验证点，每组10个检验点。计算数据的均方根误差等参数，结果可以大体反应出DEM数据的精度。

通过对表1得出结论：

1）生成的DEM数据符合数字测绘成果规范要求。

2）生成数据平地、水面匹配程度相对于山地更准确。

研究另一种检验方法是将DEM数据与等高线、河流、坝址等地物信息进行镶嵌叠加，人工进行判断与检查。生产的DEM数据可以将研究区内的河流、堤坝、山地、居民地等地貌信息较好的表现出来。

5 结语

随着遥感技术的发展，DEM数据在测绘领域中发挥着重要的作用，研究利用已有测区的地形图测绘资料，制作生产DEM数据。解决了以下难题：

1）解决DEM与实际地貌不符合的问题，由于制作的DEM基于实际测量的地形图生成，所以在与实际地形图对比过程中出现不套合的几率相对很低。

表1 DEM数据高程精度统计表

2）解决湖面、水面、道路信息与DEM表达不合逻辑的问题。在调整TIN过程中，利用实测河流、湖泊、道路shp数据调整三角网构网，强制约束河流、湖泊、道路边界，提高了DEM与实际地物的匹配程度。

3）节约生产成本。充分利用已有地形图资料进行数据生产，避免了资源浪费的同时节约了生产成本。

利用已有地形图数据进行产品制作生产，实践证明研究方法高效可行，产品质量生产符合数字测绘成果规范要求，不仅节省大量人力物力，而且成本低速率快。可以在以后的计划生产中得到广泛应用。

［1］虞继进.数字高程模型(DEM)的建立与应用［J］.现代测绘，1999（3）：33-36.

［2］李志林，林庆.数字高程模型［M］.武汉大学出版社，2003.

［3］汤竞煌，张望.一种利用历史DLG数据辅助优化数字正射影像镶嵌线生成的方法［J］.测绘通报，2016（8）：74-76.

［4］戴腾，周汉华，陈庆，等.利用DLG数据高效高质量生成DEM的方法研究［J］.地理空间信息，2014（4）：66-68.

［5］龚健雅.整体SIS的数据组织与处理方法［M］.武汉：测绘科技大学出版社，1993.

［6］眭海刚，朱庆.一种从DLG生成高质量DEM的混合方式［J］.测绘通报，2001（4）：16-18.