原始数据采集

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三讲、,DEM,原始数据采集,数字高程模型的数据来源,DEM,数据采集策略,DEM,数据采点方法,DEM,原始数据采集的重要性,一、数字高程模型的数据来源,DEM,数据包括平面位置和高程数据两种信息,可以,直接在野外通过全站仪或者,GPS,、激光测距仪等进行测,量,也可以间接地从航空影像或者遥感图像以及既有地形,图上得到。,具体采用何种数据源和相应的生产工艺,一方面取决,于这些源数据的可获得性,另一方面也取决于,DEM,的分辨,率、精度要求、数据量大小和技术条件等。,1.1,、野外实地测区,仪器：,1,）、全球定位系统,GPS,；,2,）、全站仪或经纬仪；,3,）、袖珍计算机。,获取数据：,地面控制点和采样点空间位置、高程数据。,优点：,直接获取高精度的,DEM,数据。,缺点：,1,）、工作量大；,2,）、效率不高；,3,）、费用高昂。,1.2,、各种比例尺地形图,近年来获取,DEM,数据最广泛的一种方法之一。,优点：,1,）、来源丰富，廉价；,2,）、对仪器设备和作业人员要求不高；,3,）、采集速度相对较快。,涉及问题：,1,）、地图符号数字化；,2,）、已有的数字化数据不能满足现势性要求；,3,）、地形图的综合程度；,4,）、地形图的数据质量，尤其指在精度方面。,我国地形图比例尺系列及其特征,我国地形图比例尺系列及其特征,1.3,、航空航天数字摄影,航空数字摄影：,获取的高程数据精度较低但现势性强，只能用做粗略勘测。,获取传感器数据，得到高精度、,高分辨率、大范围的,DEM,。,获取现势性强、精度较高的大范围,DEM,数据。,航天遥感：,新技术：,干涉雷达、激光扫描仪,“,奋进”号合成孔径雷达干涉测量系统,1,、遥感影像的几何变形,2,、遥感数据的增强处理,3,、遥感数据的空间分辨率,4,、遥感影像数据的解译和判读,使用遥感影像数据需要注意的问题,二、,DEM,数据采集策略,要确保高效率获取高精度的地形数据，必须对研究区内地形表面结构特征和地形复杂程度有深入的了解，从而,正确选择地形特征点,和,线,，,合理分布采样点,。,Eklundh,与,Martensson,指出：,DEM,用户应把重点放在数据来源和输入质量的控制上，而不是学习复杂的内插方法。,DEM,的 特征地形线,DEM,采样的依据,考虑区域地形表面几何特征：,特征点,山顶点、山谷点、山脚点、山脊点、鞍部、洼地等,.,特征线山脊线、山谷线、陡坎水边线等各种断裂线,考虑地形的复杂程度：,地形比较破碎、沟壑交错则应多布采样点；地形比较平坦则可在满足精度要求的条件下少布采样点。,考虑地貌单元的不同类型：,平地、丘陵、山地、高山地应按规范适当安排采样点。,地形类型,基本等高距,地形坡度,高差,/m,平地,10,（,5,）,2,停留短暂时间,人工精确测量,优点：,方法简单、精度高、作业效率高；,缺点：,1,）、对地表变化的尺度的灵活性较差；,2,）、可能丢失特征点。,渐进采样,目的：,使采样点分布合理。,步骤：,1,）、按照预定比较稀疏的间隔采样；,2,）、获得稀疏网格；,3,）、根据需要对网格进行加密。,加密标准：,1,）、高程的二阶差分是否超过阙值；,2,）、利用相邻的三点拟合一条二次曲线，计算两点,间中点的二次内插值与线性内插值之差。,其他采样方式,选择采样：,根据地形特征采样，适用于不规则三角网,DEM,的建立。,混合采样：,在规则采样的基础上再进行沿特征线、点采样。,注意：给不同的点以不同的特征码，处理时按不同方式进行。,自动化,DEM,数据采集：,利用自动化测图系统进行完全自动化的,DEM,数据,采集。按照像片上的规则格网利用数字影像匹配。,数字摄影测量获取的,DEM,数据点都要按照,一定的插值方法转成规则格网,DEM,或规则三角,网,DEM,格式数据。,三、,DEM,数据采点方法,基于不同的,DEM,数据源，有不同的数据采集方法。,基于系列地形图的,DEM,数据采集方法,基于航空航天摄影测量的,DEM,数据采集方法,基于野外测量的,DEM,数据采集方法,DEM,数据采集的系列新技术、新方法,3.1,、从现有地形图获取,关于地形图要素的数字化处理，尤其是半自动,扫描数字化技术已经非常成熟。,手扶跟踪数字化：,1,）、获取向量形式数据；,2,）、在计算机中较易处理；,3,）、速度慢，人工劳动强度大。,扫描数字化：,获取栅格形式数据，处理效率高。,DPI,是量度单位，英文全写,D,ots,P,er,I,nch,（点每英吋），意思是指每一英吋长度中，取样或可显示或输出点的数目。,生成,DEM,过程：,数字化,粗差剔除、高程点内插、特征生成,DEM,最佳方式：,等高线,TIN,DEM,等高线地形图生成格网,DEM,3.2,、从数字摄影测量获取,基本原理是利用立体像对实现对地理对象三维空间坐标的量测；许多操作是自动化的，无需太多用户干预，效率高，劳动强度低。,实现步骤：,1,）、获取数据：,需要数字影像数据、成像相机的参数文件等；,2,）、恢复像对模型：,包括内定向、相对定向和绝对定向；,3,）、影像匹配：,利用同名点之间的相似性，在影像上找到足够数量的同名点对；,4,）、建立数字地面模型自动形成等高线。,框幅式航空摄影示意,立体覆盖摄影航线布设图示,中心投影到正射投影变换,中心投影到正射投影变换,数字摄影测量采集,DEM,数据,3.3,、野外测量法获取,适于范围小、精度要求高的,DEM,建立的情况，一般服务与工程设计与施工，如三峡库区及大坝,DEM,建立。采用的仪器有平板测量仪、全站仪、测量,GPS,等。,3.4.1,、基于,LIDAR,的,DSM,测量,LIDAR,是一种集激光，全球定位系统,(GPS),和惯性导航系统,(INS),三种技术于一身的集成系统。,LIDAR,系统的激光器发射离散光脉冲，打在物体上并反射,接收器测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。传播时间即可被转换为对距离的测量。,多次反射形成多返回。,形成“点云”数据。,基于,LIDAR,的,DSM,测量,机载,LiDAR,技术,地面,LiDAR,技术,机载和地面,LiDAR,系统集成,基于,LIDAR,的,DSM/DTM,测量,基于,LIDAR,的城市,DSM,测量,LiDAR,采集,DSM,，,DEM,是高效、快捷的；一般情况下，数据处理后，,LiDAR,的高程精度优于,10CM,，平面精度优于,30CM,；在不需要采集影像的情况下，,LiDAR,可以全天候采集；,LiDAR,对于植被有一定的穿透能力，对于地形比较复杂的地区，,LiDAR,采集具有明显优势；,LiDAR,采集所需外业控制点很少，特别适合外业困难的地区航测；,LiDAR,在,DSM,，,DEM,数据生成方面，自动化程度比传统方法高数倍，特别适合大规模、工程化地形测量作业；,LiDAR,提供的高精度,DEM,，为工程设计行业提供了断面数据采集的高效手段，大大减轻外业测量的工作。,3.4.2,、合成孔径雷达干涉测量法,-InSAR,要通过雷达影像获取目标的高程信息，必须得到由两个,“,观测点,”,对同一地域的两幅,SAR,影像构成立体像对，利用,杨氏双狭缝光干涉,原理进行处理。,3.4.3,、基于多波束声纳的海底地形测量,3.5,、不同采集方法适宜性比较,对,DEM,采集方法可以从性能、成本、时间、精度等方面进行评价。应当指出,各种采集方法都有各自的优点和缺点,因此选择,DEM,采集的方法要从项目的需求、精度要求、设备条件、经费条件等方面考虑选择合适的采集方法。,四、原始数据采集的重要性,原始数据采集也是建立数字高程模型所有工序,中劳动强度最大的工序。,庞大工作量和紧张的劳动强度使得原始数据采,集的劳务费支出占去建立数字高程模型全部费用的,绝大部分。,在建立数字高程模型的各道工序中，唯有数据,采集的工效和精度与所选数据源类型以及作业部门,是否置备某种专用仪器有关。,数字高程模型成果的精度在很大程度上决定于,原始数据点集的密度和分布方式。,几点结论,DEM,的生产的三个基本问题：,DEM,的精度、生产成本和效率,生产,DEM,数据应注意的问题：,1,）、数据源要有足够的精度和采样密度；,2,）、表面重建的方法或算法要完美；,3,）、采样点的数量应尽量减少,为了能更好地完成,DEM,的生产任务,必须,制定高效、规范的生产工艺。,注意事项,根据,DEM,生产项目所涉及的具体,应用领域,确定需要加测的重要地物。,原始数据的质量必须保证。,必须对得到的,DEM,进行编辑修改。,谢谢,!,