基于四等水准测量的城市DEM建立的可行性探讨

汪仁银 韩立 王怡 陈锐 李开伟

摘 要：数字高程模型（DEM）是地理信息系统的重要组成部分，是目前进行基础地理信息数据建库的重要数据组成部分。本文主要研究了创建城市数字高程模型的方法，具体论述了基于四等水准测量结合RTK高程数据采集为基础的数字高程模型的构建方法，主要论述了如何进行四等水准控制网建立施测、高程点数据处理加密以及基于规则格网（GRID）法建立城市DEM 的过程。通过项目的开展，具体说明了创建城市数字高程模型的基本步骤，验证基于四等水准测量的城市DEM建立的可行性。

关键词：DEM；四等水准测量；精度分析；可行性；地理信息系统

一、引言

现阶段，行业对DEM的研究越来越深入，应用也越来越广泛。DEM 包含了大量的地表形态信息，从中可以得到坡度、坡向、水文等信息，结合相关地信软件，可以实现DEM的三维显示，再结合模型所蕴含的高程信息，有利于开展形象化的空间分析，从而更好地辅助救灾措施的制订、情景模拟、城市规划等。

城市三维的可视化是现代城市信息化发展的主要方向，是目前数字城市发展的主要内容，是进行数字地球建设重要的组成部分，这是一个庞大的、长期的、复杂的系统工程。如果拥有了城市 DEM 数据，对数据进行分析，可在灾害发生时及时了解灾害的发生情况，从而制订相关的救灾策略。因此，现在需要一种可以建立城市数字高程模型的方法。

二、DEM数据来源

现阶段，DEM数据获取主要有：TIN生成、文理数据获取、建筑物高度数据的获取。采样方法主要有：地面测量、摄影测量、立体遥感、GPS、地形图手扶跟踪数字化、地形图屏幕数字化、激光扫描、干涉雷达等。本文主要以四等水准控制测量为基础，结合RTK数据点采集加密的方法作为数据源建立城市DEM。

三、基于四等水准测量建立城市DEM的运用

WJ区规划管理局为了满足开展本区重点规划区域的竖向规划，在城市规划工作中合理利用地形，开展了区域竖向规划测绘项目城市DEM建立项目。本次项目区境属典型的平原地，地势平坦、无山无丘，海拔高度511.3 ～647.4米。河流均属岷江水系。截至2013年，本区土地总面积414万余亩。该区发达的交通网给本次测绘工作带来了极大的便利。

1.外业数据采集

（1）四等规划水准测量

利用从四川省测绘地理信息局购买的一等水准测量成果，作为本次测区四等水准测量的高程起算点，沿道路组成四等水准路线（网），在水准测量前编制水准测量专业技术设计，经甲方批准后开展后期测量工作。本次四等水准测量工作采用国家一等水准点两个，包括I成雅18（09）、I龙成71，待测水准点共计58个，其中四等水准控制点成果27个，加密点成果51个，观测测段数共计74条，构成三边闭合网共计41个。经过外业数据采集以及内业平差操作，本次四等水准控制网中每公里高差中数偶然中误差、每公里高差中数全中误差、闭合差等主要精度指标全部合格。

（2）RTK实测高程点

特征点应包括山顶、凹地、鞍部等；特征线应包括河流、水库、湖泊等水系边线及道路边线、山脊线、沟谷线、断裂线等。其次，水库、湖泊等封闭水域应按面状要素采集，并应与上下游及周边高程相协调。

2.内业DEM生产

利用数字线划图成果中的等高线、高程点、面状水体信息，辅以地形特征点、特征线等，经过数学内插生产数字高程模型成果。具体流程包括：带高程信息要素提取→数据编辑→构 TIN→内插DEM→DEM裁剪→DEM接边→DEM质量检查。

3.项目成果

通过ArcGIS软件根据外业水准测量与RTK实测高程数据，构建高程DEM模型。利用城市规划局提供已有区域地形图原始数据中的建筑物数据得到建筑物底面数据，确定出底面高程值，由底面数据得到顶面数据，并利用层数属性得到建筑物顶面高程值。利用顶面数据生成建筑物DEM完成城市DEM。

四、结论

通过本次城市数字高程模型的構建，对构建过程中所遇到的问题进行分析总结，可得到以下结论。

第一，如果要得到逼近真实情况的城市数字高程模型，适当的隔断线的选择是必须的。隔断线的使用可以表示出地形的突变。另外，对于道路等地物，隔断线的选择可以将其突出表现出来。在构网过程中，选取隔断线后，同时要注意该隔断线是有高度的还是无高度的，隔断线高度有无影响着与隔断线相关高程点的构网。

第二，高程点的加密。由于无高度隔断线的存在，在进行格网构建时，会出现高程值与真实地形高程不符的情况，此时就需要对高程点进行适当的加密操作。而有高度的隔断线则不需要考虑高程点加密的问题。

第三，结合四等水准控制测量完成高程控制点制作，结合RTK高程碎步点采集的方法可用于城市DEM的建立过程。

参考文献：

[1]李廷廷.城市数字高程模型的构建方法[D].青岛：山东科技大学，2012.

[2]李建松，地理信息系统原理[M].武汉：武汉大学出版社，2006.