1比1万数字高程模型生产技术规定.docx

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1比1万数字高程模型生产技术规定

1:

10000基础地理信息更新与建库技术设计暂行规定

1:

10000数字高程模型生产技术规定

（征求意见稿）

国家测绘局

二○○一年一月

前言

本规定的编写汇集了我国测绘部门近几年有关“数字高程模型（DEM）”的生产经验与试验研究成果，同时参考了美国联邦地理数据委员会基础制图分委员会制订的《数字高程数据内容标准草案》（1997.1）及美国内务部USGS制订的《数字高程模型标准》（1998.1）等重要资料。

本规定配合《基础地理信息数字产品1:

100001:

50000数字高程模型》标准，专门用于指导生产1:

10000数字高程模型（DEM）产品。

本规定由国家测绘局提出并归口。

本规定由广东省基础地理信息中心、陕西测绘局国家测绘局测绘标准化研究所起草。

本规定主要起草人：

周一。

目次

前言

1范围……………………………………………………………………………………………1

2引用标准………………………………………………………………………………………1

3术语……………………………………………………………………………………………1

4资料的收集与分析……………………………………………………………………………2

5总体技术要求……………………………………………………………………………………2

6生产流程与技术要求…………………………………………………………………………3

7作业规程…………………………………………………………………………………………8

8数据文件管理………………………………………………………………………………17

9产品归档………………………………………………………………………………19

1:

10000基础地理信息更新与建库技术设计暂行规定

1:

10000数字高程模型

生产技术规定

Technicalspecificationsforproducing

1:

10000digitalelevationmodels

1范围

本规定规定了1:

10000数字高程模型（DEM）的数据采集技术、生产工艺流程及作业规程。

本规定适用于1:

10000数字高程模型的采集与建库，其它以DEM为基础的复合地图产品的制作以及DEM修测亦可参照有关部分执行。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本规定中引用而构成为本规定的条文。

在标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本规定的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T17798-1999《地球空间数据交换格式》

CH/TXXXXX-XXXX《基础地理信息数字产品1:

100001:

50000数字高程模型》

CH/T1005-2000《基础地理信息数字产品数据文件命名规则》

3术语

3.1不规则三角网TIN（Triangulatedirregularnetwork）。

是基于三角形对数字高程模型表面建模的一种方法。

由一个三角形代表了地表上一块等倾斜的平面，其高程的数学表达式为：

Z=a0+a1x+a2y

故基于三角形表面建模，地形表面将由一系列相互连接严密无缝的三角形所构成，结构简单，应用灵活，其独特的优势是能够方便地融合断裂线等数据。

3.2数字高程模型DEM格网

是基于正方形格网对DEM表面建模的一种方法，由方格网4点高程构成一个双线性表面，其数学表达为：

Z=a0+a1x+a2y+a3xy

故基于方格网的表面建模，其地形表面是由一系列相互邻接的双线性表面所构成，其数据存贮、处理极为简便，特别适用于大区域、地形连续、全局性的DEM表面建模。

4资料的收集与分析

4.1收集资料

收集资料时应注意优先收集现势性强的资料。

a）同等比例尺或更大比例尺的实测地形图或DRG数据。

b）航空摄影资料

—底片或其扫描影像；

—航摄仪检校参数；

—航摄验收报告；

—航摄仪鉴定表。

c）外业控制成果。

d）内业空三加密成果。

e）坐标改正数和高程改正数。

4.2资料分析

4.2.1航摄资料的分析

a）航摄质量（含影像质量、飞行质量等），查看“航摄验收报告”：

—是否影像清晰，框标完整，有无云层覆盖，摄影死角等；

—飞行方向，相片倾斜角，航摄比例尺，航高及航高差，摄影日期与时间、航向旁向重叠，航摄比例尺等；

b）相机参数，查看航摄仪鉴定表：

1）相机检测数据

—框标坐标、像主点坐标，自准直点坐标（含坐标系及框标点号分布略图）；

—检定焦距；

4.2.2地形图资料

a）成图年代，成图方法，采用的大地基准，高程基准，等高距，版图式等。

b）成图材料（印刷图，薄膜图，刻图）与类型（合版图，分版图）

c）原图若是采用1954年北京坐标系，则应准备1954年北京坐标系与1980西安坐标系变换所需的每幅图图廓点坐标改正数与公里网坐标改正数。

原图若不是采用1985国家高程基准，则应提供每幅图不同高程系统之间的改正值。

5总体技术要求

5.1DEM格网点间距及高程精度

a）DEM格网间距12.5米，地形破碎及陡峭的地区可采用6.25米。

b）DEM格网点对于附近野外控制点的高程中误差不得大于表1的规定

c）全数字摄影测量按“一级”精度执行，一般情况下按“二级”精度要求执行；

d）密林等隐蔽地区高程中误差按表1中数据1.5倍计；

e）DEM内插点的高程中误差按表1中数据1.2倍计；

　表1

地形类别

地形图基本等高距（m）

地面坡度

DEM格网

间距（m）

格网点高程中误差（m）

一级

二级

三级

平地

1

2°以下

12.5

0.5

0.7

1.0

丘陵地

2.5

2°~6°

12.5

1.2

1.7

2.5

山地

5

6°~25°

12.5

2.5

3.3

5.0

高山地

10

25°以上

12.5

5.0

6.7

10.0

5.2起止格网中心点坐标根据四个内图廓角点坐标计算公式如下：

X起=Xmax=[INT[MAX（X1，X2，X3，X4）/⊿d]+1]ⅹ⊿d-⊿d/2

Y起=Ymin=[INT[MIN（Y1，Y2，Y3，Y4）/⊿d]]ⅹ⊿d+⊿d/2

X止=Xmin=[INT[MIN（X1，X2，X3，X4）/⊿d]]ⅹ⊿d+⊿d/2

Y止=Ymax=[INT[MAX（Y1，Y2，Y3，Y4）/⊿d]+1]ⅹ⊿d-⊿d/2（１）

式中：

（X1，Y1）…（X4，Y4）为四个内图廓角点坐标，（+X指北，+Y指东）。

（Xmax，Ymin）为DEM起始格网中心坐标。

（Xmin，Ymax）为DEM终止格网中心坐标。

5.3DEM上交成果范围：

为了便于接边检查，上交DEM数据成果范围应根据公式

（1）计算的结果向外增加一排高程格网点。

Xmax'=Xmax+⊿dYmin'=Ymin-⊿d

Xmin'=Xmin-⊿dYmax'=Ymax+⊿d（２）

所有同名格网点高程值之差应小于表1中格网点高程中误差。

同一投影带相邻图幅DEM可直接拼接，位于投影带边缘的图幅，应在公式

（2）的基础上向带边缘方向增加三列有效高程格网点，以供处理带间DEM接边之需。

6生产流程与技术要求

DEM的生产目前主要采用二种方式：

a）地形图扫描矢量化法。

b）数字摄影测量法。

6.1地形图扫描矢量化法

6.1.1生产工艺流程（见图1）

6.1.2技术要求

6.1.2.1地形图扫描

a）根据图面要素特别是等高线密度选择扫描分辨率，一般不低于400dpi。

b）根据扫描图像灰度直方图选择亮度值与阈值，确保二值化后不漏要素，尽量减少断线和粘连。

6.1.2.2定向与几何校正

栅格图像经定向与几何校正后，内图廓点、公里格网点的坐标与理论值偏差不大于1.0米。

6.1.2.3矢量化

a）图形要素点线位置的采集误差，偏离栅格影像不大于一个象素。

b）图形要素的分层与代码应正确无误。

c）高程点、等高线无遗漏，高程赋值无误。

d）在图幅范围内至少选择28个高程检查点数字化，其中每条图边附近各2点，其余点在图内均匀分布。

该数据文件单独记盘，交质控部门保存。

e）与西北图幅接边，包括位置接边和属性接边。

6.1.2.4与邻图等高线拼接

就目前的作业水平和技术手段而言，可采用以下两种方法：

a）与周边8幅图进行等高线、高程点拼接后，按内图廓的外接矩形外扩20个格网间距（250m）的范围进行裁切；对于平坦地区，外扩范围内没有等高线，则应继续外扩直至含有高程点，保证构TIN的范围能覆盖全图幅。

b）为了大面积构TIN,并内插DEM,可将测区内任意多幅图（软硬件允许时）高程信息层拼接在一起。

6.1.2.5构TIN

a）TIN图形与等高线底图叠合，无异常三角形（包括不合理的平三角形与跨越等高线的狭长三角形等）。

b）生成TIN的线网透视图进行三维可视化检测，应无高程异常而显现的粗差点、线或区域。

6.1.2.6内插DEM

a）由DEM反生成的等高线与原图等高线按公里格网叠合检查，同名等高线偏移不大于1/2等高距。

b）平差后所有同名格网点的高程值应一致。

6.1.2.7元数据文件内容正确、无遗漏。

6.2数字摄影测量法

6.2.1生产工艺流程（见图2）

6.2.2技术要求

6.2.2.1影像扫描

a）扫描分辨率的选择

如该影像数据需供制作数字正射影像（DOM）使用，则扫描分辨率的选择按《1:

10000数字正射影像数据/数字正射影像图》生产技术规程有关内容执行。

一般情况下，以对应的地面分辨率为0.8～1.0m进行测算，即像片比例尺1:

35000，选择25μm，像片比例尺1:

25000，选择35μm。

b）扫描参数的测定与设置

扫描影像的灰度直方图在0～255间并近似正态分布。

c）扫描质量

扫描影像清晰，框标完整。

6.2.2.2定向精度要求（见表2）

定向精度要求表2

限差

地类

内定向（mm）

相对定向（mm）

绝对定向（m）

平面

高程

平地

丘陵

山地

高山地

0.01

0.015

（0.02*）

2（3*）

2（3*）

3（4*）

3（4*）

0.3

0.75

1.5

2.25

注：

1括号内*为允许个别点出现的残差值。

2相对定向点数量一般不少于50点，且基本均匀分布。

6.2.2.3DEM精度要求

a）DEM格网间距12.5m。

b）凡是用于内插DEM的数据（如视差曲线、像方格网模型等），均应通过影像立体模型配准，进行人机交互编辑，改正自动匹配造成的误差以及森林、楼宇高差，使之切准地面，去除粗差。

6.2.2.4DEM拼接

a）单模型DEM之间应至少有2～3个格网的重叠带。

b）同名格网上高程较差不超过2格网点高程中误差。

c）平差后，所有同名格网点高程应一致。

6.2.2.5图幅DEM裁切

按按照DEM上交成果范围进行裁切。

6.2.2.6元数据文件内容正确，无遗漏。

印刷地形图合版、分版二底图印刷地形图

预处理

扫描

检查

N

预处理图

Y

定向与校正

N

检查

Y

DRG数据

矢量化、赋值、编辑

N

高程检测点数据

检查

Y

FEAPT层

推测区层

水域层

地形层

与邻图拼接

构TIN

N

检查

Y

内插DEM

文本文件制作

裁切

接边

检查

N

Y

DEM数据地形数据水域数据推测区数据FEAPT数据元数据文件

检查验收修改

刻盘/记带，入库

磁带/光盘

图1生产工艺流程

相机文件

航摄底片

空中三角测量成果

扫描参数设置

控制点像片定向高程检测点

信息文件参数文件数据文件

影象扫描

检查

N

影象栅格数据

Y

内定向

定

向

相对定向

绝对定向

重建立体模型

检查

N

核线影象重采样

Y

量测特征点、线

面状水域量测

推测区范围量测

检查

NY

影像相关

地形信息编辑

内插DEM

检查

N

Y

单模型DEM数据

文本文件制作

DEM拼接

图幅DEM裁切

检查

N

元数据文件

Y

DEM数据

检查、验收、修改

磁带/光盘

刻盘/记带/入库

图2生产工艺流程图

7作业规程

7.1地形图扫描矢量化方法

7.1.1作业要求

7.1.1.1预处理

a）作业准备

—原图为刻图膜的先翻晒二底图；

—按矢量化软件与技术要求，建立图层控制模板，设置图层属性项及其字段名，字段类型，字节数及显示色等；

—建立测区文件管理的目录路径。

b）地形图预处理

—图幅等高线接边检查，特别是等高距不相同的相邻图幅，有矛盾处应作出标示并提出处理方法并进行修正；

—选择高程检测点的点位以及推测区；并在图边标示图例。

7.1.1.2地图扫描

a）选择适当的扫描分辨率。

b）通过试验选择恰当的图像亮度值与阈值。

c）尽可能减少数据量

—公里网线尽可能放置得与扫描缝隙平行；

—超出图廓整饰信息范围之外的无用数据裁去。

7.1.1.3定向与几何校正

a）根据需要，选择适合的坐标变换公式。

b）设置地图重采样分辨率。

一般采用其原始扫描分辨率，最临近点法重采样。

c）坐标转换。

如要将1954年北京坐标系转换为1980西安坐标系，则应根据内图廓点和公里格网点坐标改正参数，换算至1980西安系坐标，再根据该数据进行定向与几何校正。

d）根据坐标变换公式确定控制点个数，选择点位位置

—相似变换，至少量测两点（内图廓的对角），再加另两角点作为多余观测；

—仿射变换，至少量测三点（三内图廓点），再加上一角点作为多余观测；

—双线性变换，至少量测四个内图廓点，再在图幅中部加测1～2个格网点；

—二次多项式变换，至少量测六点（内图廓点四角，图内均匀分布两个格网点），另加三个以上格网点；

—逐格网几何校正。

如图幅几何变形无规律，导致整幅图坐标变换残差超限，则应采取逐格网双线性变换或三角网仿射变换，此时无需多余观测点。

e）依次切准点位录入其坐标量测定向点时，应在放大状态使光标精确对准栅格影像的点位中心。

f）平差计算，检查残差，如超限应分析原因，对可疑点重测重算。

必要时，提升几何校正的坐标变换方式，直至合格。

7.1.1.4矢量化

a）综合版地形图通常采用人机交互方式矢量化，对分版的等高线要素可采用自动矢量化。

b）对采用“流”或“管道”方式自动跟踪线划要素的软件，应根据操作手册恰当选择配置参数，既保证线划位置精度，又有效控制采样点的密度，减少数据冗余，保证构TIN时三角网与等高线之间关系合理。

一般情况下，管道半径控制在1m，管长平地设置为50m，丘陵30m，山地10m左右。

c）等高线应连续，地貌符号（如陡崖、斜坡、双线冲沟等）要尽可能转变为等高线表示，但应根据其地形特征合理反映变坡线的位置。

如原图等高线太密，只绘计曲线省略首曲线而补连的工作量又大时，只要是等坡度可不作连通处理，但曲线断头处理要整齐，方向保持一致，避免构TIN时出现不合理三角形导致地形失真。

d）封闭水域（面积超过图上25mm2的水库、湖泊等）应将水涯线作为具有相同高程的“等高线”来采集，水涯线高程应与上下游及周边的等高线高程点的高程相协调，不矛盾，构TIN时形成合理的“平三角形”。

双线河按水涯线采集。

当面状水域跨图幅时，则以图廓线为辅助线进行封闭。

e）推测区范围的采集。

高程精度达不到精度要求的区域应数字化其边界，作为高程推测区提供给用户注意其使用后果。

譬如：

—草绘等高线的区域（含雪域）；

—大范围内（图上面积1.5×1.5cm2以上）无等高线，高程注记点又达不到规定密度（5点/km2）的城镇街区、沼泽、乱掘地等；

—以符号表示（图上面积大于1.5×1.5cm2）的地貌区（如陡石山、沙丘等）；

—海域（含具有水深点、等深线的水域）。

f）矢量地形数据的内容与分层

为便于矢量地形数据的管理与应用，对要素内容进行分层并赋代码（见表3、表4）。

g）高程检测点的采集

根据预处理的要求，在图内采集高程检测点，测完后形成检查点文件，存盘交质控部门。

7.1.1.5数据接边

a）矢量数据接边包含位置接边与属性接边。

1）属性接边。

首先检查要素代码与高程的正确性，保证同属性要素才能接边。

2）位置接边。

接边时，要考虑接边后要素几何形态的合理性，如等高线平滑自然，防止硬接。

具体可根据以下原则处理：

—接边差<3米，可只移动一方接边。

—接边差3～6米，两边向中间各移一半。

—接边差>6米，应检查分析原因，再作处理。

一般处理原则是：

根据成图方法

矢量地形数据的内容与分层表3

层名

要素内容

几何特征

临时代码

备注

地形信息层

TERLK

高程点

水深点

等高线

等深线

点

点

线

线

101

102

201

202

含具有地表高程能参与构TIN的三角点、水准点等

水域层

WTLNT

水库、湖泊水涯线

岛周边的水涯线

海岸线

辅助线

线面

线面

线

线

301

304

302

305

用于构造面状水域

推测区层

EIANT

推测区范围

双线河水涯线

面

线面

401

303

*

*

辅助高程层FEAPT

软件内插的高程点

点

501

用于构TIN，防止出现不合理的“平三角形”

公里网层

NETLN

54图廓线

54公里网

80图廓线

80公里网

线

线

线

线

601

602

603

604

*

*

*

*

注：

带*者无高程信息，不参与构TIN。

各层属性项及其定义表4

层次

属性表

项名

特征

输入宽度

输出宽度

类型

小数后位数

TERLK

*.PAT

*.AAT

CODE

临时代码

3

3

I

-

ELEV

高程

8

8

N

2

WTLNT

*.PAT

CODE

临时代码

3

3

I

-

ELEV

高程

8

8

N

2

EIANT

*.PAT

CODE

临时代码

3

3

I

-

FEAPT

*.PAT

CODE

临时代码

3

3

I

-

ELEV

高程

8

8

N

2

NETLN

*.AAT

CODE

临时代码

3

3

I

-

低精度向高精度靠，根据成图时间旧数据向新数据靠，两边情况完全等同时各改一半强行接边。

不同等高距的图幅接边，只接同高程的等高线。

跨带接边，需将邻带图幅进行投影变换成为本带坐标再进行矢量数据接边，接好边再反变换回去。

相邻图幅采用不同高程基准时，等高线不作接边，而采用软件将非1985国家高程基准的图幅高程改正叠加至该图幅的所有高程数据上，然后直接拼接构TIN。

相邻图幅采用不同的大地基准或不同的平面坐标系时，应在统一到1980西安坐标系的基础上，补充可能出现的裂隙带内的数据后再进行接边。

b）与周边图拼接。

将中心图幅与周边8幅图数据一起调入自动进行拼接。

矢量数据裁切。

根据构TIN需要，对地形数据进行外扩矩形裁切，一般比原图廓线外扩100～300m，以涵盖到周边图幅的等高线与高程点为原则，故山地、丘陵地外扩范围可小些，而平地则应相应加大，保证图廓边缘三角网的正常构建以及内插DEM的精度。

7.1.1.6构TIN

a）构TIN前先利用软件对地形信息数据进行预处理：

—检查有无隐藏的高程粗差；

—对同一条等高线上采样间距过大的高程点列进行内插加密处理，避免出现三角形跨越等高线；

—对山头或凹地无高程点的闭合等高线，狭长而坡缓的谷底，无高程点的垭口等处，由软件自动内插特征点或特征线，用于构TIN，避免出现不合理的“平三角形”。

b）构TIN，检查其合理性，并作优化处理：

—将TIN三角网与等高线以不同颜色叠合显示作屏幕检查；

—将“平三角形”区域用颜色普染显示；

—对不合理的平三角形内部进行加高程点编辑，然后再重构TIN；

—对跨越中间等高线而构成的非等坡三角形进行检查与加点处理。

7.1.1.7内插DEM与DEM编辑

a）输入格网间距（12.5米或6.25米）。

b）内插DEM。

c）用内插的DEM反生成等高线，使之与原始等高线按不同色叠合显示。

d）检查同名等高线的偏离值，对超出限差的区域进行DEM的点编辑与面编辑。

注：

应将此视为全面检查DEM与原始等高线高程是否保持一致、有无粗差的主要检测手段。

7.1.1.8DEM的裁切与接边

a）按DEM上交成果范围进行裁切。

b）与邻图DEM接边

—按本图幅只负责与西、北及西北向的三幅邻图接边的规则进行；

—对相邻图幅DEM重叠区内同名格网点高程误差进行统计分析，保留接边报告数据，对于大于2倍中误差的点需一一查明原因进行处理，不可简单取均值；

—相邻图幅采用不同等高距时，其允许的接边误差以大等高距计算；

—在限差范围内的格网点上，取两个（或三个）同名点高程的平均值作为该点高程。

7.1.1.9文本文件制作

a）采用相应软件，按GB/TXXXXX《基础地理信息产品1:

10000数字高程模型内容标准》中所规定的元数据项逐一录入。

b）采用相应软件，按GB/T17798中所规定的“格网数据交换格式”制作DEM信息文件。

7.1.2质量控制

每个工序完成后都必须由检查员检查、记录并签名。

7.1.2.1预处理

a）图层控制模板设置无误。

b）扫描用的原图平整，无缺陷。

c）预处理图处理恰当。

7.1.2.2地图扫描

a）扫描范围覆盖全图。

b）内图廓点、公里网点影像清晰。

c）地形图图像清晰，颜色偏差小，断线少，粘连少，无扫描带错位，无漏洞。

7.1.2.3定向与几何校正

保存定向报告数据文件，查看点位中误差与坐标残差是否超限。

7.1.2.4矢量化

a）要素分层、代码正确。

b）要素（特别是等高线、高程点）无漏采或重采。

c）高程赋值正确，无遗漏，应采用软件进行自动检测。

d）要素数字化位置相对于DRG偏离不大于1个象素（约地面1m）。

具体操作：

—屏幕检查，矢、栅数据叠合检查错漏移位；通过符号化或色彩设置检查分层与代码；

—输出一张矢量化的回放图，对数据进行综合检查。

7.1.2.5数据接边

图幅间位置与属性接边无差错。

7.1.2.6构TIN

a）确保所构TIN的每个三角形内部地形满足同向等坡的特征。

b）无不合理的“平三角形”。

7.1.2.7内插DEM与DEM编辑