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摘要：本文着重介绍了“4D”产品中的DEM并结合作业区使用数码航摄资料里制作DEM的质量检查谈谈对DEM的认识与体会。
关键词：DEM；数字产品制作；质量检查
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
引 言
摄影测量与遥感是从影像和其它传感系统中获取地球及其环境的可靠信息，并对其进行记录、量测、分析与表达的科学和技术。数字高程模型（DEM）是数字化测绘“4D”产品的重要组成部分之一，有着广阔应用前景的基础地理信息数据。制作数字正射影像DOM的就必须先生成DEM，盘锦市利用DOM与DEM建立三维立体漫游景观地理信息系统，丰富了城市管理、规划的手段与方法，也为招商引资建立了一个直观的平台。
1．1 DEM定义
数字高程模型（Digital Elevation Model）,简称DEM。它是用一组有序值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型（Digital Terrain Model,简称DTM）的一个分支。从数学的角度，高程模型是高程Z关于平面坐标X，Y两个自变量的连续函数，数字高程模型（DEM）只是它的一个有限的离散表示。高程模型最常见的表达是相对于海平面的海拔高度，或某个参考平面的相对高度，所以高程模型又叫地形模型。实际上地形模型不仅包含高程属性，还包含其它的地表形态属性，如坡度、坡向等。数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）。高程是地理空间中的第三维坐标。由于传统的地理信息系统的数据结构都是二维的，数字高程模型的建立是一个必要的补充。DEM通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示，广义的DEM还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。在地理信息系统中，DEM是建立DTM的基础数据，其它的地形要素可由DEM直接或间接导出，称为“派生数据”，如坡度、坡向。
由于数据观测方法和获取途径不同，DEM数据分布具有明显的特征，主要可以分成两类：格网数据和离散数据。格网数据把DEM覆盖区划分成规则格网，每个网格大小和形状都相同，用相应矩阵元素的行列号来实现网格点的二维地理空间定位，第三维为特性值，可以是高程和属性。但当受到观测手段的限制，无法得到所有地理位置上观测场值，也不可能按规则网获取数据时，得到的就是离散数据，它表示的是不规则分布的离散样点平面坐标，第三维仍为高程和属性特征值。
1．2DEM的用途
区域地形表面简单的、离散的数字表示模型，它由规则水平间隔处地面点的抽样高程矩阵组成，一般以栅格数据的形式表示。由于DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、军事等国民经济和国防建设及人文和自然科学领域有着广泛的应用。DEM数据通过一定的算法，能转换为等高线图、透视图、三维立体景观图、坡度图、断面图、晕渲图以及与其他数字产品复合形成各种专题图产品。城市数字高程模型的制作和应用是数字城市建设的重要环节，是城市基础空间数据集和城市GIS的重要组成部分，其在城市建设和发展中的地位和作用越来越重要
1．3DEM数据质量
对 DEM 数据进行质量评估、质量检验和质量控制已成为测量数据处理的一个十分重要的研究方向和基础理论研究问题之一。DEM 数据质量的好坏，直接影响 DEM 应用分析结果的可靠性及应用目标的真正实现，所以对 DEM 数据进行质量控制是 DEM可用性的保障。
2DEM的制作
2．1数字化航空摄影测量
盘锦市进行采用了基于GPS辅助空中三角测量的摄影测量方案，其工作流程主要包括外业和内业两大步骤，具体流程见图
2．2 数字产品制作
数字产品制作采用JX-4C全数字摄影测量系统，该系统是结合生产单位的作业经验，开发的一套半自动化的微机数字摄影测量工作站。该工作站主要用于各种比例尺的数字高程模型“DEM”、数字正射影像“DOM”、数字线划图“DLG”生产，是一套实用性强，人机交互功能好，有很强的产品质量控制的数字摄影测量工作站。
本次数字产品制作（DEM、DLG和DOM制作）主要包括定向建模、DLG制作、DEM和DOM的创建与镶嵌等步骤。数字高程模型生成以后，主要通过数字微分纠正的方法生成数字正射影像，之后再通过正射影像的镶嵌完成正射影像的制作
制作DOM的就必须先生成DEM，一般来说，有DEM的区域，利用已有的DEM，修测变化地貌区域的DEM值；无DEM的区域，利用全数字摄影测量系统生产新的DEM。影像匹配完成后，要进行匹配结果的编辑，生成单个模型DEM，拼接DEM，但也可以由多个模型一起生成一个大范围的整体DEM。对于单个模型生成的情况，需进行DEM的拼接，要求相邻模型必须互相有一定范围的重叠，且匹配结果编辑时增加不少的工作量，对于直接生成大范围的DEM，先设置好待输出DEM的坐标范围及覆盖该DEM范围的全部立体模型（这些模型已作过匹配处理及必要的编辑），然后运行自动生成DEM的模块，自动生成各模型对应的DEM并将自动拼接成所需的DEM。但不管怎样，模型与模型拼接的地方DEM网格点的误差较大，还需在DEMMaker里精确编辑拼接后的DEM。
3 质量检查
3．1 检查内容
DEM 的质量检查均應包括以下基本内容：
（1）检查 DEM 原始的数学基础；
（2）检查 DEM 数据起止点坐标的正确性；
（3）检查 DEM 原始数据的质量；
（4）检查 DEM 高程值有效范围区
（5）检查生成 DEM 的内插模型；
（6）检查生成 DEM 产品的质量；
（7）检查 DEM 元数据文件是否正确。
这些内容中，对于 DEM 原始的数学基础、DEM数据起止点坐标的正确性、DEM 高程值有效范围区的正确性、DEM 元数据文件的正确性等问题的检查一般比较容易，而对 DEM 原始数据的质 量、生 成DEM 的内插模型及生成 DEM 产品的质量检查则比较困难，也是比较关键。对 DEM 原始数据质量进行检查的实质是检查数据中是否含有误差（包括系统误差、偶然误差和粗差）。对 生 成DEM 产 品 的 质 量 检 查 主 要 是 检 查DEM 产品是否含有误差、整体精度如何、是否准确反映地形等。对 DEM 内插模型的检查则要复杂一些，从数学角度而言，可从逼近程度、外推能力、平滑效果、惟一性、计算时间等方面进行比较检查和评价。但在实际应用中，无法对内插模型的这些特性进行检查。更为主要的是，实践表明，影响 DEM 精度的主要因素取决于原始数据的质量和顾及地形特征与否，而与内插并无明显关系。
3．2 检查方式
采用半自动检查法（交互式检查）。在全数字摄影测量及交互摄影测量生产DEM的方法中，使用左、右正射影像零立体对 DEM的检测使用左、右正射影像零立体效果检查数字正射影像产品的同时，也能说明对应 DEM 的数据精度。根据原始左、右片影像和影像匹配提 供 的 待 查DEM，对由左、右片制作的两个正射影像进行匹配。若待查 DEM 正确，且地面无高程障碍物（房屋、树木和垂直断裂），则这两张正射像片应构成零立体，即其左右视差应该为零。若有视差存在，则可能由于如下两种原因：①定向参数有错，从而导致左右正射影像不一致，或利用正射影像对的再匹配过程本身有错；②用以生成正射影像的 DEM 有错。如果排除第一种可能，那么此时在正射影像对上出现的视差就是 DEM 错误的直接反映。因此，采用基于立体正射影像对的零立体方法可以作为对仅仅利用正射影像的立体叠加进行质量控制过程的补充，以提高原始 DEM 数据的完整性和可靠性。
结束语
在抚顺市三维漫游景观地理信息系统中，DOM与DEM的融合叠加非常契合，这与DEM的质量控制是分不开的。如果质量检查不过关，出现粗差的话，那整个三维景观中必然出现比较明显的不合理地形。
随着数字城市建设步伐的加快，4D测绘产品，尤其是DEM和DOM产品的作用日趋凸现。对于4D生产中DEM的制作应该提高重视，DEM质量的好坏直接影响后续产品的质量，并影响后续GIS产品的分析功能。
参考文献：
［1］ 李志林，朱 庆 . 数字高程模型［ M］. 武汉：武汉大学出版社，2003 .
［2］ 张祖勋，张剑清 . 数字摄影测量学［ M］. 武汉：武汉测绘科技大学出版社，1995 .
［3］ 徐建达 . 航测地貌数据的质量控制［D］. 郑州：信息工程大学，2002 .
［4］ 单 杰 . 一种交互式 DEM 粗差检测方法［J］. 解放军测绘学院学报，1993，2
关键词：DEM；数字产品制作；质量检查
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
引 言
摄影测量与遥感是从影像和其它传感系统中获取地球及其环境的可靠信息，并对其进行记录、量测、分析与表达的科学和技术。数字高程模型（DEM）是数字化测绘“4D”产品的重要组成部分之一，有着广阔应用前景的基础地理信息数据。制作数字正射影像DOM的就必须先生成DEM，盘锦市利用DOM与DEM建立三维立体漫游景观地理信息系统，丰富了城市管理、规划的手段与方法，也为招商引资建立了一个直观的平台。
1．1 DEM定义
数字高程模型（Digital Elevation Model）,简称DEM。它是用一组有序值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型（Digital Terrain Model,简称DTM）的一个分支。从数学的角度，高程模型是高程Z关于平面坐标X，Y两个自变量的连续函数，数字高程模型（DEM）只是它的一个有限的离散表示。高程模型最常见的表达是相对于海平面的海拔高度，或某个参考平面的相对高度，所以高程模型又叫地形模型。实际上地形模型不仅包含高程属性，还包含其它的地表形态属性，如坡度、坡向等。数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）。高程是地理空间中的第三维坐标。由于传统的地理信息系统的数据结构都是二维的，数字高程模型的建立是一个必要的补充。DEM通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示，广义的DEM还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。在地理信息系统中，DEM是建立DTM的基础数据，其它的地形要素可由DEM直接或间接导出，称为“派生数据”，如坡度、坡向。
由于数据观测方法和获取途径不同，DEM数据分布具有明显的特征，主要可以分成两类：格网数据和离散数据。格网数据把DEM覆盖区划分成规则格网，每个网格大小和形状都相同，用相应矩阵元素的行列号来实现网格点的二维地理空间定位，第三维为特性值，可以是高程和属性。但当受到观测手段的限制，无法得到所有地理位置上观测场值，也不可能按规则网获取数据时，得到的就是离散数据，它表示的是不规则分布的离散样点平面坐标，第三维仍为高程和属性特征值。
1．2DEM的用途
区域地形表面简单的、离散的数字表示模型，它由规则水平间隔处地面点的抽样高程矩阵组成，一般以栅格数据的形式表示。由于DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、军事等国民经济和国防建设及人文和自然科学领域有着广泛的应用。DEM数据通过一定的算法，能转换为等高线图、透视图、三维立体景观图、坡度图、断面图、晕渲图以及与其他数字产品复合形成各种专题图产品。城市数字高程模型的制作和应用是数字城市建设的重要环节，是城市基础空间数据集和城市GIS的重要组成部分，其在城市建设和发展中的地位和作用越来越重要
1．3DEM数据质量
对 DEM 数据进行质量评估、质量检验和质量控制已成为测量数据处理的一个十分重要的研究方向和基础理论研究问题之一。DEM 数据质量的好坏，直接影响 DEM 应用分析结果的可靠性及应用目标的真正实现，所以对 DEM 数据进行质量控制是 DEM可用性的保障。
2DEM的制作
2．1数字化航空摄影测量
盘锦市进行采用了基于GPS辅助空中三角测量的摄影测量方案，其工作流程主要包括外业和内业两大步骤，具体流程见图
2．2 数字产品制作
数字产品制作采用JX-4C全数字摄影测量系统，该系统是结合生产单位的作业经验，开发的一套半自动化的微机数字摄影测量工作站。该工作站主要用于各种比例尺的数字高程模型“DEM”、数字正射影像“DOM”、数字线划图“DLG”生产，是一套实用性强，人机交互功能好，有很强的产品质量控制的数字摄影测量工作站。
本次数字产品制作（DEM、DLG和DOM制作）主要包括定向建模、DLG制作、DEM和DOM的创建与镶嵌等步骤。数字高程模型生成以后，主要通过数字微分纠正的方法生成数字正射影像，之后再通过正射影像的镶嵌完成正射影像的制作
制作DOM的就必须先生成DEM，一般来说，有DEM的区域，利用已有的DEM，修测变化地貌区域的DEM值；无DEM的区域，利用全数字摄影测量系统生产新的DEM。影像匹配完成后，要进行匹配结果的编辑，生成单个模型DEM，拼接DEM，但也可以由多个模型一起生成一个大范围的整体DEM。对于单个模型生成的情况，需进行DEM的拼接，要求相邻模型必须互相有一定范围的重叠，且匹配结果编辑时增加不少的工作量，对于直接生成大范围的DEM，先设置好待输出DEM的坐标范围及覆盖该DEM范围的全部立体模型（这些模型已作过匹配处理及必要的编辑），然后运行自动生成DEM的模块，自动生成各模型对应的DEM并将自动拼接成所需的DEM。但不管怎样，模型与模型拼接的地方DEM网格点的误差较大，还需在DEMMaker里精确编辑拼接后的DEM。
3 质量检查
3．1 检查内容
DEM 的质量检查均應包括以下基本内容：
（1）检查 DEM 原始的数学基础；
（2）检查 DEM 数据起止点坐标的正确性；
（3）检查 DEM 原始数据的质量；
（4）检查 DEM 高程值有效范围区
（5）检查生成 DEM 的内插模型；
（6）检查生成 DEM 产品的质量；
（7）检查 DEM 元数据文件是否正确。
这些内容中，对于 DEM 原始的数学基础、DEM数据起止点坐标的正确性、DEM 高程值有效范围区的正确性、DEM 元数据文件的正确性等问题的检查一般比较容易，而对 DEM 原始数据的质 量、生 成DEM 的内插模型及生成 DEM 产品的质量检查则比较困难，也是比较关键。对 DEM 原始数据质量进行检查的实质是检查数据中是否含有误差（包括系统误差、偶然误差和粗差）。对 生 成DEM 产 品 的 质 量 检 查 主 要 是 检 查DEM 产品是否含有误差、整体精度如何、是否准确反映地形等。对 DEM 内插模型的检查则要复杂一些，从数学角度而言，可从逼近程度、外推能力、平滑效果、惟一性、计算时间等方面进行比较检查和评价。但在实际应用中，无法对内插模型的这些特性进行检查。更为主要的是，实践表明，影响 DEM 精度的主要因素取决于原始数据的质量和顾及地形特征与否，而与内插并无明显关系。
3．2 检查方式
采用半自动检查法（交互式检查）。在全数字摄影测量及交互摄影测量生产DEM的方法中，使用左、右正射影像零立体对 DEM的检测使用左、右正射影像零立体效果检查数字正射影像产品的同时，也能说明对应 DEM 的数据精度。根据原始左、右片影像和影像匹配提 供 的 待 查DEM，对由左、右片制作的两个正射影像进行匹配。若待查 DEM 正确，且地面无高程障碍物（房屋、树木和垂直断裂），则这两张正射像片应构成零立体，即其左右视差应该为零。若有视差存在，则可能由于如下两种原因：①定向参数有错，从而导致左右正射影像不一致，或利用正射影像对的再匹配过程本身有错；②用以生成正射影像的 DEM 有错。如果排除第一种可能，那么此时在正射影像对上出现的视差就是 DEM 错误的直接反映。因此，采用基于立体正射影像对的零立体方法可以作为对仅仅利用正射影像的立体叠加进行质量控制过程的补充，以提高原始 DEM 数据的完整性和可靠性。
结束语
在抚顺市三维漫游景观地理信息系统中，DOM与DEM的融合叠加非常契合，这与DEM的质量控制是分不开的。如果质量检查不过关，出现粗差的话，那整个三维景观中必然出现比较明显的不合理地形。
随着数字城市建设步伐的加快，4D测绘产品，尤其是DEM和DOM产品的作用日趋凸现。对于4D生产中DEM的制作应该提高重视，DEM质量的好坏直接影响后续产品的质量，并影响后续GIS产品的分析功能。
参考文献：
［1］ 李志林，朱 庆 . 数字高程模型［ M］. 武汉：武汉大学出版社，2003 .
［2］ 张祖勋，张剑清 . 数字摄影测量学［ M］. 武汉：武汉测绘科技大学出版社，1995 .
［3］ 徐建达 . 航测地貌数据的质量控制［D］. 郑州：信息工程大学，2002 .
［4］ 单 杰 . 一种交互式 DEM 粗差检测方法［J］. 解放军测绘学院学报，1993，2