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[摘 要]《大比例尺DEM的质量控制与检测方法研究》一文结合最近完成几个项目的工作，介绍了应用数字摄影测量系统生成大比例尺DEM过程中的质量控制与检测方法及经验。经验证，本文所采用的DEM粗差检测方法和质量控制的程序是有效的，生产出来的DEM的精度是可靠的
[关键词]DEM；质量检查；数字高程模型；DEM产品的生产
中图分类号：TQ105 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0200-01
5.2 DEM质量检测与质量评价[1]
DEM的质量检查内容大致包括以下三个方面：DEM的形态检查、DEM的精度检查和DEM的完整性检查。
5.2.1 DEM形态检查
利用DEM数据，进一步生成同范围的数字正射影像，目视检查数字影像，若无变形、扭曲等现象发生，则DEM进入下工序检查，否则在立体模型上对DEM进行编辑、修改，直到符合精度要求。
根据DEM数据，生成一定间距的等高线，将之与正射影像进行叠加，目视检查等高线有无突变情况，对突变处均在立体模型上进行DEM的编辑、修改；地势平缓区域，则采用格网点分色显示，对层色较密集的地方，返回立体模型检查DEM是否存在粗差点，并对DEM进行编辑、修改。
5.2.2 DEM精度检查
同名格网点高程精度的检测：在各测区中，任意抽取一定比例的DEM图幅，按静态方式采用DEM格网点作为参考点，在全数字摄影测量工作站上立体采集这些同名格网点的高程，两值进行比较，根据其差值统计出DEM格网点高程中误差。
高程注记点的检测：在测区中按2%的比例随机抽取DEM图幅，在所抽取的每幅图中按均匀分布的原则选取对应矢量文件中的高程注记点作为检测点，点数视具体情况而定。在野外实测这些注记点的高程，然后将之值与对应矢量文件中的高程值做比较，来检验DEM的精度情况。
DEM插求点精度检测：用野外散点法对DEM插求点进行精度检测。为确保检查的全面性和代表性，随机抽取各测区5%比例的图幅，在每幅图中均匀布设检测点，用GPS-RTK和全站仪设站测定检测点三维坐标，内业中再取其对应位置高程（内插值），计算出检测点的内插高程值与实测高程值的差值和中误差。
DEM接边差的检查：对于编辑好的DEM通过GeoTIN检查相邻图幅DEM间重叠部分同名点的差值检查接边精度，系统自动计算并显示接边中误差、总点数、误差分布统计及最大接边差点位。当接边中误差不超过（为相应地形DEM中误差）且最大接边差不超过2时，由GeoTIN自动接边，取其中数作为格网点高程，否则，在立体模型上对相应位置点位进行编辑，直到符合要求，确保了DEM图幅接边的正确性。
5.2.3 DEM完整性检查
主要检查DEM的覆盖范围是否正确，两数字高程模型间相邻行（列）格网点平面坐标是否连续，高程是否符合地形连续的总体特征，生成的DEM中间是否存在漏洞等。方法是利用该DEM进一步生成数字正射影像，检查数字影像的范围及其中有无黑洞。
6 初步实践
下文所述两个工程项目，是我单位承接的某地区DEM生产任务，目的是为山区工程地质研究提供DEM数据，这两个项目所在区域地形起伏大，植被较茂密。项目A面积约0.5lm2，由1对1： 4700比例尺的航片覆盖；项目B面积约30m2，由16张（组成13对）1： 10000比例尺彩色航空像片覆盖。这两个项目所用摄影机主距均约为152 mm。按照《工程摄影测量规范》（ GB 50167 -92），对DEM提出如下技术指标：1） DEM格网间距为2m；2） DEM格网点高程精度分别对应于山区1：1000（项目A）和1： 2000（项目B）地形测图等高线高程精度，即为lm和2m。
DEM生成使用武汉适普软件公司数字摄影测量系统VirtuoZo NT进行。项目A根据提供的控制点按照内定向、相对定向和绝对定向的过程进行模型的定向。项目B则是先进行空中三角测量，后利用加密结果进行立体模型的自动建立，加密精度满足规范要求。
在项目A中，将解析测图仪Zeiss Planicomp P2按静态方式采集的DEM格网点（lOm×10m）作为参考点，用数字摄影测量系统VirtuoZo生成的DEM的同名点（即XY坐标相同的点）分别与其进行比较。根据其差值统计出数字摄影测量系统采集高程点的精度，有关结果见表1。表2除列出整个试验区域的DEM精度外，还给出部分子区域的精度统计，其中子区域1、3有部分房屋，子区域5林木密集，其余子区域林木相对较稀，裸露地而较多。
由表2可见，对于本区域，数字摄影测量系统生成DEM点的总体精度为士0. 5lm，完全满足《工程摄影测量规范》中1： 1000地形测图对山区等高线高程精度的要求，具有较大富余。由表也可以看出，地形条件相对较好的两个子区域精度稍优于其它子区域，表明地形特征对应用数字摄影测量系统生成DEM精度有较大的影响。
项目B中，为了分析利用数字摄影测量系统自动生成DEM的精度情况，在项目区域内按地形和植被类型选择了10块矩形检查区域，利用在解析测图仪Zeiss Planicomp P2上以2m和5m的格网按静态方式采集大量的格网检查点（共18332个）进行精度统计计算，结果见表3。
在所有18332个检查点中，差值分别大于6m和4m的点仅占1. 26%和5. 22%，如果分别剔除这些差值大的点，得到的结果如表4所示。
由表3和表4可见，DEM点的高程精度，满足《工程摄影测量规范》山区1： 2000比例尺地形测图对等高线精度的要求。
为了进一步分析DEM的形态质量，我们进行了如下检查工作：
首先，将各检查区域中检查点高程差值超过4m的点挑选出来，生成图形后与影像进行叠置。从叠置后的图像上可以非常清楚地看出大误差多集中在影像色调较暗的山坡处、坡度变化较大且地表粗糙处、有树的地方（同图内树旁边房屋进行目估判断，树高约3～7m）和整个区域儿乎全被树木遮蔽的地区；而在地形变化相对平缓区域、植被相对较少区域植被多为低矮的灌木和青草区域，DEM的精度较好，这与项目A中的分析基本一致；
其次，由于上述检验方法难以对整个区域DEM的质量进行检查，我们利用数字摄影测量系统生成的DEM数据和影像数据生成整个区域的数字正射影像图，发现影像图上个别地区影像有拉伸等不连续性现象，表明这些位置DEM存在较大的误差。对于这些有问题的地方，人工加点并作编辑，重复进行此项检查，直至满足要求。
7 结束语
经验证，上述DEM的生产方法，生产出来的DEM的精度是可靠的。DEM作为新的测绘产品，还必须在生产实践中多探索出其它更好的检测方法，以保证生产出高精度的DEM产品。
参考文献
[1] 寄建华，杨军生.大比例尺DEM生产过程中的粗差检测与质量控制的研究[B].宁波市规划局分局，2004.
[关键词]DEM；质量检查；数字高程模型；DEM产品的生产
中图分类号：TQ105 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0200-01
5.2 DEM质量检测与质量评价[1]
DEM的质量检查内容大致包括以下三个方面：DEM的形态检查、DEM的精度检查和DEM的完整性检查。
5.2.1 DEM形态检查
利用DEM数据，进一步生成同范围的数字正射影像，目视检查数字影像，若无变形、扭曲等现象发生，则DEM进入下工序检查，否则在立体模型上对DEM进行编辑、修改，直到符合精度要求。
根据DEM数据，生成一定间距的等高线，将之与正射影像进行叠加，目视检查等高线有无突变情况，对突变处均在立体模型上进行DEM的编辑、修改；地势平缓区域，则采用格网点分色显示，对层色较密集的地方，返回立体模型检查DEM是否存在粗差点，并对DEM进行编辑、修改。
5.2.2 DEM精度检查
同名格网点高程精度的检测：在各测区中，任意抽取一定比例的DEM图幅，按静态方式采用DEM格网点作为参考点，在全数字摄影测量工作站上立体采集这些同名格网点的高程，两值进行比较，根据其差值统计出DEM格网点高程中误差。
高程注记点的检测：在测区中按2%的比例随机抽取DEM图幅，在所抽取的每幅图中按均匀分布的原则选取对应矢量文件中的高程注记点作为检测点，点数视具体情况而定。在野外实测这些注记点的高程，然后将之值与对应矢量文件中的高程值做比较，来检验DEM的精度情况。
DEM插求点精度检测：用野外散点法对DEM插求点进行精度检测。为确保检查的全面性和代表性，随机抽取各测区5%比例的图幅，在每幅图中均匀布设检测点，用GPS-RTK和全站仪设站测定检测点三维坐标，内业中再取其对应位置高程（内插值），计算出检测点的内插高程值与实测高程值的差值和中误差。
DEM接边差的检查：对于编辑好的DEM通过GeoTIN检查相邻图幅DEM间重叠部分同名点的差值检查接边精度，系统自动计算并显示接边中误差、总点数、误差分布统计及最大接边差点位。当接边中误差不超过（为相应地形DEM中误差）且最大接边差不超过2时，由GeoTIN自动接边，取其中数作为格网点高程，否则，在立体模型上对相应位置点位进行编辑，直到符合要求，确保了DEM图幅接边的正确性。
5.2.3 DEM完整性检查
主要检查DEM的覆盖范围是否正确，两数字高程模型间相邻行（列）格网点平面坐标是否连续，高程是否符合地形连续的总体特征，生成的DEM中间是否存在漏洞等。方法是利用该DEM进一步生成数字正射影像，检查数字影像的范围及其中有无黑洞。
6 初步实践
下文所述两个工程项目，是我单位承接的某地区DEM生产任务，目的是为山区工程地质研究提供DEM数据，这两个项目所在区域地形起伏大，植被较茂密。项目A面积约0.5lm2，由1对1： 4700比例尺的航片覆盖；项目B面积约30m2，由16张（组成13对）1： 10000比例尺彩色航空像片覆盖。这两个项目所用摄影机主距均约为152 mm。按照《工程摄影测量规范》（ GB 50167 -92），对DEM提出如下技术指标：1） DEM格网间距为2m；2） DEM格网点高程精度分别对应于山区1：1000（项目A）和1： 2000（项目B）地形测图等高线高程精度，即为lm和2m。
DEM生成使用武汉适普软件公司数字摄影测量系统VirtuoZo NT进行。项目A根据提供的控制点按照内定向、相对定向和绝对定向的过程进行模型的定向。项目B则是先进行空中三角测量，后利用加密结果进行立体模型的自动建立，加密精度满足规范要求。
在项目A中，将解析测图仪Zeiss Planicomp P2按静态方式采集的DEM格网点（lOm×10m）作为参考点，用数字摄影测量系统VirtuoZo生成的DEM的同名点（即XY坐标相同的点）分别与其进行比较。根据其差值统计出数字摄影测量系统采集高程点的精度，有关结果见表1。表2除列出整个试验区域的DEM精度外，还给出部分子区域的精度统计，其中子区域1、3有部分房屋，子区域5林木密集，其余子区域林木相对较稀，裸露地而较多。
由表2可见，对于本区域，数字摄影测量系统生成DEM点的总体精度为士0. 5lm，完全满足《工程摄影测量规范》中1： 1000地形测图对山区等高线高程精度的要求，具有较大富余。由表也可以看出，地形条件相对较好的两个子区域精度稍优于其它子区域，表明地形特征对应用数字摄影测量系统生成DEM精度有较大的影响。
项目B中，为了分析利用数字摄影测量系统自动生成DEM的精度情况，在项目区域内按地形和植被类型选择了10块矩形检查区域，利用在解析测图仪Zeiss Planicomp P2上以2m和5m的格网按静态方式采集大量的格网检查点（共18332个）进行精度统计计算，结果见表3。
在所有18332个检查点中，差值分别大于6m和4m的点仅占1. 26%和5. 22%，如果分别剔除这些差值大的点，得到的结果如表4所示。
由表3和表4可见，DEM点的高程精度，满足《工程摄影测量规范》山区1： 2000比例尺地形测图对等高线精度的要求。
为了进一步分析DEM的形态质量，我们进行了如下检查工作：
首先，将各检查区域中检查点高程差值超过4m的点挑选出来，生成图形后与影像进行叠置。从叠置后的图像上可以非常清楚地看出大误差多集中在影像色调较暗的山坡处、坡度变化较大且地表粗糙处、有树的地方（同图内树旁边房屋进行目估判断，树高约3～7m）和整个区域儿乎全被树木遮蔽的地区；而在地形变化相对平缓区域、植被相对较少区域植被多为低矮的灌木和青草区域，DEM的精度较好，这与项目A中的分析基本一致；
其次，由于上述检验方法难以对整个区域DEM的质量进行检查，我们利用数字摄影测量系统生成的DEM数据和影像数据生成整个区域的数字正射影像图，发现影像图上个别地区影像有拉伸等不连续性现象，表明这些位置DEM存在较大的误差。对于这些有问题的地方，人工加点并作编辑，重复进行此项检查，直至满足要求。
7 结束语
经验证，上述DEM的生产方法，生产出来的DEM的精度是可靠的。DEM作为新的测绘产品，还必须在生产实践中多探索出其它更好的检测方法，以保证生产出高精度的DEM产品。
参考文献
[1] 寄建华，杨军生.大比例尺DEM生产过程中的粗差检测与质量控制的研究[B].宁波市规划局分局，2004.