基于VirtuoZoNT系统下的DEM作业

基于VirtuoZoNT系统下的DEM作业

李霞

李霞

新疆中奥空间数字技术有限公司新疆830011

摘要：数字高程模型（DigitalElevationModel，DEM）的数据源，可采用数字地形图的等高线等数据及野外实测数据或原有纸质地形图数字化数据。本文对VirtuoZoNT系统下如何提高DEM数据有效性的作业方法及核实DEM精度采取适当的检验方法做出阐述。

关键词：VirtuoZoNT系统；DEM作业；数据处理

前言：

数字高程模型DEM是GIS中表示地形的有效方法，是一种栅格数据，每一个栅格像元记录地表的高程值。高程值通常是栅格像元中心的高程值，也可能是像元的高程平均值。在VirtuoZoNT系统中DEM的建立一般要经过数据采集、数据处理等几个方面。

1．VirtuoZoNT系统中dem概述

由武汉大学测绘学院研制的数字摄影测量系统VirtuoZoNT，系统采用与解析测图仪上相类似的手轮和脚盘及相应的接口设备进行立体量测，并用软件实现图像的平滑、快速地漫游，以提高立体量测的性能。VirtuoZo系统根据影像匹配后产生的视差数据、定向处理后得到的结果参数以及用户为建立DEM所定义的参数等，自动建立DEM。扩展名为.dtm的文件是指将匹配后的视差格网投影于地面坐标系所生成的不规则高程网。VirtuoZo系统对该DTM进行插值计算，所建立的规则格网（矩形格网）即为数字高程模型DEM。完成了影像匹配和匹配结果编辑之后，可生成数字高程模型DEM。其核心是地形表面特征点的三维坐标数据和对地表提供连续描述的算法。最基本的DEM由一系列地面点X、Y位置及其相联系的高程Z所组成。通过矢量地形图将特征点线提取出来，构建特征母线，作为数字化高程模型初始值，构建DEM。在地理信息系统中，DEM是建立DTM的基础数据，格网通常是正方形，它将区域空间切分为规则格网单元，每个格网单元对应一个二维数组和一个高程值，用这种方式描述地面起伏称为格网数字高程模型。

2.VirtuoZoNT系统下DEM作业的要点分析

（2.1）将能反映地形变化的山脊线、沟谷线、断裂线、坡脚线等统称的为的特征线、点全部保留，如等高线、高程点、道路、水系以及地类界等。特征线等均在立体环境下采集，步骤：装载立体模型，在立体模型上对特征地物进行特征线、点数据采集和编辑如断裂线的采编，获得具有一定密集度的地面特征，然后构建三角网，对于细节处对点或面的手工单点编辑或自动走点编辑；生成该区域的DEM。

（2.2）其中等高线部分，由于系统内插计算量有限，尤其相对于地形复杂及数据量较大的表述，宜在作业中考虑，譬如：对连续表述地形的等高线数据，在平滑区断开部分数据，使其减少参与解算过程，避免因数据量大产生软件停滞或将导致前功尽弃的后果，提高软件应有生产效率；在地势复杂部分多加断裂线或增加特征点辅助；高程点在地势凹陷区可补测，用于地势表述控制细节。

（2.3）对于道路等平台需要在DEM中呈现其应有平面特征需要的，表征这些地理信息的特征线宜采用多段线，对于地势较平坦的地方特征线节点采集应均横对称；对于地势较陡，高低不平的道路或平面，特征线节点采集需密集对称；山地的山谷线或大坑凹陷部分需另补测断裂线或高程点；用于细致表述地面信息。

（2.4）DEMMaker模块用DEM的交互式编辑并结合矢量特征生成DEM，引入利用自动匹配的结果所生成的DEM，将之前构建的特征文件以后缀格式为.Dxf的文件导入模块中利用区域特征匹配和各种区域算法进行DEM区域编辑。此模块不仅能生成以模型为单位的DEM，，也可以生成以图幅为单位的DEM。既充分利用了特征线的量测结果，又提高了精度，作业中需注意：调用DEMMaker模块时，当系统自动完成新建矢量特征文件后，作业员可将DEM范围设定大些，再载入立体模型等后续操作。

（2.5）对于在DEMMaker模块中编辑的模型，其模型质量直接影响后续DEM质量，需要注意的是：测区模型建立的质量较好时，若有个别模型范围不符合或存在打不开的情况下，将当前模型范围参照左右上下模型范围大小进行重新匹配，影像核线等操作后，在DEMMaker中载入立体模型，进行作业编辑；若测区中用于控制模型的点位稀少导致单张或多张相邻模型不能反映真实值时，需在VirtuoZo系统挑出当前非真实模型，重建测区，建立参数，输出重建，将这些模型文件进行逐个匹配及核线生成操作，进入DEMMaker界面内装载编辑；

（2.6）各模型间或各图幅间完成的DEM数据接边：模型间或图幅间DEM数据接边尽量在编辑格网节点前考虑事先约定范围外扩值，对于地势较复杂且横跨多张模型的数据进行编辑，大大提高后期可操作性，保证了DEM数据的编辑质量。

3.关于影响DEM成果数据可靠性及有效性的主客观因素

（3.1）首先是作业人员应始终坚持的认真严谨的工作态度；掌握熟练的作业经验及操作方法；在此前提保障下，繁冗的数据通过细致有效的手工、半自动化描述，贯穿DEM作业完整运行。

（3.2）为最大限度减少拉伤变形和扭曲变形等影响DEM质量的因素，在立体模型下增加断裂线，特征点等以此纠正DEM；与之前实测过的等高线叠加，检验其精度。

（3.3）利用三维立体模型下数据采集DLG成果中地貌的数据描述，通过与DEM数据的叠加，找出影响DEM数据质量的异常操作。

（3.4）通过对高程点、路、水渠等表征地形的数据叠加后，进行细致的编辑，细腻的调节DEM；数据的吻合度越高，经过编辑的DEM数据可靠性越高。

4.在VirtuoZoNT系统下

利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业，由自动影像匹配部分代替人眼量测的全数字摄影测量系统。从原始资料、中间成果到最后产品等都是数字形式，可生产出多种数字产品：其中由此产生的数字高程模型产品之一DEM，为生产发展提供更为高效的数据，提供各种工程设计所需的三维空间信息。

5.结束语

基于VirtuoZoNT系统制作DEM，首先在系统中引入特征文件，构建内插，以此产生出数字化的高程模型，并利用立体影像技术，运用新生产的DEM对立体模型以及立体漫游进行检查，观察所产生的DEM是否能与地面实现良好吻合，因此制作出更为精准的数字化高程模型，可以为建设工程提供更为科学有效的帮助，还可为我国社会主义建设事业添砖加瓦。

参考文献：

[1]适普软件有限公司全数字摄影测量系统VirtuoZo使用手册2003

[2]胡勇修，陈翠婵.基于大比例尺数字高程模型DEM制作方法的经验和体会[J].测绘与空间地理信息，2013，07

[3]李花，秦亮军.遥感影像处理方法及其在图集中的应用研究[J].城市勘测，2011，05