基于四等水準測量的城市DEM建立的可行性探討

汪仁銀 韓立 王怡 陳銳 李開偉

摘 要：數字高程模型（DEM）是地理信息系統的重要組成部分，是目前基礎地理信息數據建庫數據的重要組成部分。本文主要研究了創建城市數字高程模型的方法，論述了基于四等水準測量結合RTK高程數據采集的數字高程模型構建方法，包括如何進行四等水準控制網建立施測，高程點數據處理加密，以及基于規則格網法建立城市DEM的過程。通過項目的開展，介紹了創建城市數字高程模型的基本步驟，驗證基于四等水準測量的城市DEM建立的可行性。

關鍵詞：四等水準測量；DEM；可行性

一、引言

現階段，行業對DEM的研究越來越深入，應用也越來越廣泛。DEM 包含了大量的地表形態信息，從中可以得到坡度、坡向、水文等信息。結合相關地信軟件，可以實現DEM的三維顯示，再結合模型所蘊含的高程信息，有利于開展形象化的空間分析，從而更好地輔助救災措施的制訂、城市規劃等。

城市三維的可視化是現代城市信息化發展的主要方向，是目前數字城市發展的主要內容，是數字地球建設的重要組成部分。這是一個龐大的、長期的、復雜的系統工程。如果擁有了城市 DEM 數據，對數據進行分析，可在災害發生時及時了解災害的發生情況，從而制訂相關的救災策略。對得到的 DEM數據和水文數據進行分析，獲得洪水淹沒的大致范圍，再結合其他相關信息，可對特定情況進行情景模擬，從而更好地指導城市建設規劃，制定正確的救災措施。

二、DEM數據來源

現階段，DEM數據獲取主要有：TIN生成、文理數據獲取、建筑物高度數據的獲取。采樣方法主要有：地面測量、攝影測量、立體遙感、GPS、地形圖手扶跟蹤數字化、地形圖屏幕數字化、激光掃描、干涉雷達等。本文以四等水準控制測量為基礎，結合RTK數據點采集加密的方法作為數據源，建立城市DEM。

三、基于四等水準測量建立城市DEM的運用

WJ區規劃管理局為了開展本區重點規劃區域的豎向規劃，在城市規劃工作中合理利用地形，達到工程安全合理、經濟實用、美觀宜人的要求，開展了區域豎向規劃測繪項目。

本次項目區境屬典型的平原地，地勢平坦，無山丘，海拔高度最低511.3 米，最高647.4米。河流均屬岷江水系。截至2013年，本區土地總面積414萬余畝。該區形成了以2條高速公路、9條縣道公路和15條區內骨干道路為骨架，355條鄉村道路縱橫交錯的路網。全區面積277.8平方公里，轄4街道6鎮，重點規劃區域包括主城區和5個鎮區，重點規劃區域約107平方公里。

1.外業數據采集

（1）四等規劃水準測量

利用從四川省測繪地理信息局購買的一等水準測量成果，作為本次測區四等水準測量的高程起算點，沿道路組成四等水準路線（網），在水準測量前編制水準測量專業技術設計，經甲方批準后開展后期測量工作。本次四等水準測量工作利用國家一等水準點2個。待測水準點共計58個，其中四等水準控制點成果27個。加密點成果51個，觀測測段數共計74條，構成三邊閉合網共計41個。經過外業數據采集和內業平差操作，本次四等水準控制網中每公里高差中數偶然中誤差、每公里高差中數全中誤差、閉合差等主要精度指標全部合格。

（2）RTK實測高程點

特征點應包括山頂、凹地、鞍部等；特征線應包括河流、水庫、湖泊等水系邊線，道路邊線，山脊線，溝谷線，斷裂線等。水庫、湖泊等封閉水域應按面狀要素采集，并與上下游及周邊高程相協調。

2.內業DEM生產

利用數字線劃圖成果中的等高線、高程點、面狀水體信息，輔以地形特征點、特征線等，經過數學內插生產數字高程模型成果。具體流程包括：帶高程信息要素提取—數據編輯—構TIN—內插DEM—DEM裁剪—DEM接邊—DEM質量檢查。

3.項目成果

根據外業水準測量與RTK實測高程數據，通過ArcGIS軟件構建高程DEM模型。利用城市規劃局已有區域地形圖原始數據中的建筑物數據，得到建筑物底面數據，確定底面高程值，由底面數據得到頂面數據，并利用層數屬性得到建筑物頂面高程值。利用頂面數據生成建筑物DEM，完成城市DEM。

四、結論

第一，如果要得到符合真實情況的城市數字高程模型，選擇適當的隔斷線是必要的。隔斷線的使用可以表示出地形的突變。另外，對于道路等人類活動中的地物，隔斷線的選擇可以將其突出表現出來。在構網過程中，選取隔斷線后，同時要注意到該隔斷線是有高度的還是無高度的，隔斷線高度有無影響與隔斷線相關高程點的構網。

第二，高程點的加密。由于無高度隔斷線的存在，在進行格網構建時，會出現高程值與真實地形高程不符的情況，此時需要對高程點進行適當的加密操作。而有高度的隔斷線則不需要考慮高程點加密的問題。

第三，結合四等水準控制測量完成高程控制點制作。結合RTK高程碎步點采集的方法可用于城市DEM的建立過程。

參考文獻：

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