制作DEM格网点的高程赋值遇到河流时处理方式为（）。

制作DEM格网点的高程赋值遇到河流时处理方式为（）。

A 、按上下游水位高程的平均高程处理

B 、依照上下游水位高程分段内插处理

C 、在高程空白区域格网赋予高程值-9999

D 、按高程控制区处理分别赋予最大值最小值

参考答案

【正确答案：B】

《基础地理信息数字成果1：5001：

1、0001：2000数字高程模型》(CH/T9008.2-2010)6.5条和6.7条规定：静止水域范围内的DEM高程值应一致，其高程值应取常水位高程。流动水域内的DEM高程应自上而下平缓过渡，并且与周围地形高程之间的关系正确、合理。空白区域是指获取的数据源出现由于局部中断等原因无法获取高程的区域，位于空白区域的格网高程值应赋予-9999。根据规定“流动水域内的DEM高程应自上而下平缓过渡”，故选B。

DEM及数字地理底图制作

（一）1：5万调查区的DEM

调查区的DEM是由17幅1：5万图幅的分幅DEM数据拼接而成的。将该17幅地形图进行扫描，在ENVI图像处理软件中进行校正、配准和拼接，形成整幅1：5万调查区地形图，而后进行地形线矢量化，再结合日本卫星ASTER立体像对生成的15m栅格的DEM及国家地理信息中心提供的境内部分地区的DEM共三部分数据，在MAPGIS软件平台生成1：5万调查区的DEM。

（二）1：5万调查区的数字地理底图

首先在矢量化地形等高线时，也将河流、道路、山峰、高程点、居民地等要素矢量化；将已完成的1：5万调查区DEM转换成Surfer格式的网格数据，再根据需要在MAP⁃GIS中绘制出高程间隔为100m、50m或20m的高程等值线图；最终编辑形成调查区数字地理底图。本图的投影方式为高斯投影，中央经线为东经81°，采用以克拉索夫斯基椭球为基准的北京54坐标系。

（三）1：

1、万调查区的DEM

1.技术难点

高精度DEM是1：

1、万灾害与地质环境定量遥感调查与监测工作的基础，在山岭起伏地区制作高精度DEM是当今国内外的技术难点。其主要技术难点有两方面：

一是当今只有很少的建立高精度立体模型的卫星数据；二是缺少在高差起伏较大地区生成高精度DEM的技术方法。

2.技术难点攻关及作业过程

（1）寻求高分辨率卫星立体像对

本项目要求建立1～5m栅格DEM，目前广泛使用的SPOT-5卫星的2.5m立体像对不能满足精度要求。经过调研除了SAR以外，目前只有美国OrbView卫星立体像对可能制作这样高精度的DEM。经过一年多的努力，直到2006年11月份才获得该卫星数据。OrbView-3卫星是世界上最早提供高分辨率影像的商业卫星之一。卫星轨道高度470km，回访周期＜3天，全色波段的波谱范围为450-900nm，空间分辨率1m。本项目采用了12幅共6个像对的1m分辨率的OrbView卫星影像数据建立立体模型，生成DEM。

（2）软件平台

开始试采用VirtuoZo作业，但普通的VirtuoZo全数字测图系统软件不支持OrbView卫星影像，经向VirtuoZo供应商要求提供技术援助后，获得了为西部测图新开发的可以支持OrbView卫星影像的VirtuoZoSeri软件的有限使用权。

该项工作还使用了ERDAS、ENVI和PHOTOSHOP等辅助。

（3）三种作业流程方案及对比

高精度DEM是在调查区1：5万工作DEM和数字地理底图完成后进行的。由于制作大起伏山区的高精度DEM是一项探索性工作，所以我们设计了三套方案的工作流程：①从1：5万地形图上选择平面控制点及从1：5万DEM上确定的高程来校正用RSAT模块定向OrbView卫星立体像对形成的DEM；

②通过自由网平差来校正用RSAT模块定向Orb⁃View卫星立体像对建立的DEM，而后再用地形图上的控制点校正；

③无控制点，根据卫星轨道参数，通过自由网平差用RSAT模块定向OrbView卫星立体像对建立DEM，如图1⁃2所示。

图1⁃2 建立1：

1、万DEM工作流程的三种方案

在执行“方案一”的作业过程中，定向中误差非常大，最大定向中误差达17.852m。究其原因是控制点本身误差太大，所以在参与定向时也不能控制住。分析影响控制点精度的主要因素有以下几点：①栅格地形图误差，控制点是在纠正后的1：5万栅格地图上读取的，1：5万栅格图的一个像素尺度为约4m，现要制作1m栅格的DEM，所以其精度相对较低；尽管已经对1：5万地图采取逐格网纠正，也会有较大误差；作为地理控制的地图资料与影像资料的时间间隔超过20年，在该强风化地区，地形地貌会有一定变化，不容易选择同名点。

②地形变化误差，调查区属于高山峡谷地形，难以找到比较固定的参考地形，基本上都是通过河流来选择控制点，由于水面季节性变动及强烈冲刷等原因，20年来河流的边线或形状发生了较大变化。

③两种坐标系统转换误差及DEM误差，虽然每幅都有自己的转换参数，但仍存在不同椭球系统之间的转换差，从国家地理信息中心提供的DEM读取控制点高程，该DEM格网间隔为25m，相对1：

1、万工作，误差太大。

后执行方案二，先用立体像对，通过数字摄影测量的自由网平差方法，制作一套正射影像（DOM），利用影像本身的经纬度，通过坐标转换和移位，使地形图和生成的DOM的位置相关，并参照该地区的ASTER影像图寻找栅格图和影像的同名点，读取所选控制点的54平面坐标。再将控制点的54坐标转换为80坐标，把80坐标的控制点与已制作完成的1：5万80坐标的DEM进行套合，读取控制点的高程数据。这样虽然确定了控制点，但由于上述地形图与影像资料时间差太大和特殊地形，获取的成果精度仍不合格。对控制点分析结果表明，控制点参与定向后，残差比没有控制点参与的要大得多，引入控制点作业会加大作业区的内部误差。

因此最终采用方案3-主要使用卫星的轨道参数来控制。

（4）提高DEM精度的方法

本项目采取以下解决办法：①在纠正地形图时采取逐点（每个格网点都参与）二次多项式纠正法，尽量减少纠正误差；

②该高山峡谷地区在地形图和影像图上选取控制点，难度均很大，后来以该地区的ASTER彩色影像辅助参照选点，并在控制点套合DEM读取控制点高程信息时，尽量将所有控制点对应的DEM处放到最大，以减少人为选择平面控制点误差；

③创建完立体模型后在显示立体工具栏下可以看见生成的立体影像，但由于地形高差太大，在测图模块下不能显示立体；另外创建的立体模型不能编辑DEM，但可以自动匹配DEM，也可以生成正射影像。对这些问题均与协作方联合攻关，最后所有软、硬件问题都一一得到解决。

（5）图像处理

ETM、SPOT、ASTER、CBERS-2各类卫星数据的图像处理，包括多光谱合成、数据融合、镶嵌、几何校正与图像配准工作，主要在ENVI、PCI和PHOTOSHOP平台上进行。

在获取高精度DEM以前，地面分辨率≤1m的高分辨率图像的校正是基于1：5万DEM的，所以其绝对精度只有1：5万。1：

1、万高精度正射影像及各时相影像之间的精确配准是滑坡及地质环境定量解译与监测的基础与保证。在建立合格的1：

1、万DEM后，将已获取的2004-2007年度QUICKBIRD、ALOS共8个时相的多光谱数据重新进行3、4、2波段合成及与全色波段融合，并全部与OrbView DOM（1个时相）进行图像对图像校正、配准，并统一重采样成1m分辨率的图像，至此完成调查区1：

1、万9个时相的多光谱正射图像制作。

（6）人机交互解译及验证

人机交互遥感解译，就是基于滑坡地学原理，在处理合格的解译基础上，采用人机交互方法进行解译，获取滑坡及地质环境基本信息。解译主要在MAPGIS、ENVI和PHOTO⁃SHOP平台上进行。

1：5万灾害与地质环境解译以5m分辨率的SPOT-5多光谱正射影像为基础，同时参照ASTER、ETM及ALOS影像。本区的地质工作程度较低，区内唯一详细的资料是1：25万扎达幅和斯诺乌山幅区域地质图。但据访问由于地形复杂及气候恶劣等原因，填图工作未能到达帕里河流域。本项目遥感解译，首先参照该图及文字说明，结合影像特征建立解译标志，然后据解译标志逐片解译。初步解译完成后曾去西藏现场验证，虽已是6月，但由扎达通往帕里河调查区需翻越的多座5000m高程以上的垭口，积雪覆盖太厚，虽雇了当地民工及马匹，还是未能到达帕里河流域。由于喜马拉雅山脉东西两端气候虽有较大差别，但地形是基本对称相似的，所以我们便辗转到了东端的南迦巴瓦峰山脉，考察了那里的冰川与泥石流地形与环境。另外又通过访问当地曾去过帕里河的水利及地质环境监测站人员了解实地情况，收集了帕里河的野外照片，并通过附近卫星影像对比解译来验证调查区的灾害与地质环境情况。野外验证返回后，再次对全区灾害与地质环境进一步解译分析。

（7）GIS和空间分析

将以上解译获取的基本信息在GIS系统中进行空间分析及计算，包括重点调查区的灾害类型、性质及环境分析，灾害体位置、形态及规模估算；1：5万调查区重力侵蚀类型与位置确定、规模计算、危险性评价及与环境关系分析。该项工作主要在MAPGIS、ARC⁃VIEW和ENVI平台上进行。

（8）成果精度

1）1：

1、万遥感调查。本项目调查区总体地形困难程度应属最高的三级高山地，但对于局部滑坡而言也有相对较平缓的地形，对多时相滑坡监测，要求有更严格的几何校正及各时相图像的配准，所以要求中误差达到1m以内。需要说明的是，这只是重点区范围内部的相对精度，如表1⁃2所示。

表1-2 本项目重点区内部1：

1、万DEM精度

另需说明的是，项目工作的前一阶段，由于未能获得建立用于1：

1、万调查的高精度DEM的数据源，所以只能先建立1：5万DEM，相应的重点工作区虽然购买了0.6m分辨率的卫星数据，但校正及配准精度还是1：5万的，解译基础（正射影像、DEM和数字地形图）也只能是1：5万精度的。直至2006年12月才重新建立了重点区的高精度DEM及解译基础。

2）1：5万遥感调查。本项目采用的1：5万DEM由前述三部分组成，境内部分满足国家测绘标准，境外部分精度难以统计。

1：5万灾害与地质环境解译以5m分辨率的SPOT-5多光谱正射影像为基础，同时参照ASTER、ETM及ALOS影像。就地面分辨率而言，足以满足1：5万调查的要求。

在图像处理过程中，主要用满足国家测绘标准的境内DEM作校正及与地理坐标配准，调查区的SPOT图像各景季节不同，PAN数据与多光谱时相也不同，加之在高山峡谷地区，故校正及融合难度都很大。经多种方法比较，最终采用了有限元计算处理，最终融合数据校正误差不超过10个像元。ASTER、ETM及ALOS则与已融合校正的SPOT图像采用图像对图像校正，误差控制在2个像元内。

栅格金字塔

栅格数据源包括数字高程模型（DEM）和遥感影像数据2 部分。遥感影像数据原始数据为ETM+、SPOT4、SPOT5，全省范围是利用ETM多光谱和SPOT4全色光融合而成，示范区影像则是利用SPOT5影像自融合而成，遥感影像通过配准、镶嵌、拉伸、融合、投影、格式转换等操作（李长江等，2004），最终形成GeoTIFF格式的数据。数字高程模型是利用ArcInfo软件的桌面版或工作站版生成的，建立数字高程模型的数据源为等高线、高程点、水系、交通、标准图框等文件，但将全区的数据一起处理生成DEM的数据量太大，在统一投影坐标系（高斯-克吕格投影，投影中央经线为120.5 °）的前提下，先将所处理的图幅与周围8幅图的等高线、高程点及水系、交通图层进行接边处理，最终生成1：

1、0万标准图幅的DEM。

数字高程模型和遥感影像数据采用层次细节LOD（Level of Detail，LOD）模型进行分块、分层、融合，针对于不同精度地形和影像栅格数据，利用其相互“叠覆”关系来处理，并真正实现海量栅格数据无缝接边处理，且数据的交接处能自动提取覆盖层（不同精度的DEM）数据，极大地提高了海量数据存取质量和速度。具体的栅格金字塔建塔流程如图4-5所示。

（1）矢量数据的整理

用来构建DEM的矢量数据包括高程点、等高线、水系、交通4个图层，为保证数据的准确性、完整性，要进行包括格式、投影、高程属性、图幅接边等几个方面的质量检查，以使其在数据范围、精度方面满足构建三角网（TIN）的要求。

数据整理时首先要检查矢量数据的数据格式是否均为Arc/Info格式，投影是否统一（高斯-克吕格投影平面坐标，中央经线为120.5°，坐标单位为m），通过构建粗略的DEM在三维场景进行检查修正其高程值是否正确，在此基础上，将所要生成DEM的图幅与周边8幅分层进行接边检查，确保跨图幅图元的一致性。

（2）扩边裁剪

为防止标准图幅外缘因无高程信息生成三角网与邻幅的三角网出现“裂缝”，要将某图幅内的数据与该图幅标准图框扩边1/3范围内的数据一起处理。扩边处理时先把某幅的标准图框扩边1/3并作为裁剪框，在该幅与相邻8幅图的高程点、等高线、水系、交通4个图层分别用裁剪框进行拓扑裁剪，形成的4个图层的数据作为构TIN的数据源，以保证整个区域内TIN的完整性。

图4-5 栅格金字塔建设流程图

（3）一次构TIN

三角网（TIN）是基于三角形对数字高程模型表面建模的一种方法，它是按一定的规则将离散点连接成覆盖整个区域且互不重叠、结构最佳的三角形，每个三角形代表了地表上一块等倾斜的平面。可利用ARCSCENE的3D分析工具Createtin命令进行一次构TIN，其中将高程点作为MASS，等高线作为HARDLINE，并分别选择相应的高程属性字段。

第一次构TIN的同时要检查并消除隐藏的高程差，不仅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，而且对山头或凹地无高程点的闭合等高线，狭长而坡缓的谷底等处，内插特征点或特征线，避免出现不合理的“平三角形”。

（4）二次构TIN

利用Modify TIN命令进行二次构TIN，先打开上一步建好的TIN，并添加交通、线状水系、面状水系3个图层，交通、线状水系作为 HARDLINE，面状水系作为 HARD REPLACE。

（5）生成DEM

DEM格网是基于正方形格网对DEM表面建模的一种方法，它是利用一系列在X、Y方向上都按等间隔排列的地形点的高程值Z表示地形。可采用Tintolattice命令将TIN转为DEM格网，生成过程中对DEM格网间距进行设置，以确保DEM精度。

（6）裁剪DEM

上述的DEM是在扩边基础上生成的，因此必须以标准图框内框为裁剪框进行拓扑裁剪，在Workstation版的Arc/Info下，可使用Latticeclip命令进行DEM裁剪形成标准分幅的DEM。

（7）遥感影像数据的整理。

遥感影像数据主要用于地形表面的纹理，增强真实感。不同精度的卫星遥感影像TM、ETM+、SPOT4、SPOT5等均需要进行必要配准校正，通过控制点配准到矢量数据的坐标系上，以保证遥感影像与地形数据的空间位置一致性。

（8）图像融合

TM与ETM+、SPOT4全色光与TM的图像融合的方法可采用常规的方法，对于示范区的SPOT5高精度遥感影像，首先要对10m分辨率的多光谱波段1（Red）、2（Green）、3（Blue）进行RGB波段彩色合成，合成时采用2（Green）作为蓝波段，（1+2+3）/3作为绿波段，1（Red）为红波段。再在ERDAS软件中将合成后的图像与SPOT5全色光进行自融合，其中低分辨率为前述的多光谱红、绿、蓝波合成图像，高辨率图像为经校正的SPOT5的2.5m分辨率全色波段。融合方法可采用乘积法或主成分分析法等，使影像更加接近真彩色。

（9）生成金字塔文件

利用自行开发的Build3 d1.0建塔工具，将不同精度DEM格网和不同精度的遥感影像数据加入。一般将精度低的DEM放在最底层（图版Ⅳ-1），精度高的DEM放在上层，再添加遥感影像或农业地质专题图数据，并根据数据的精度设置相应每层的网格间距、单块行列数、压缩方式及金字塔层数，即可形成PRD格式的金字塔数据文件。

水系提取过程

水系提取的基本过程分为以下4步：①对原始的DEM数据进行无洼地处理；

②流向分析；

③河流栅格网络的生成；

④水系的生成。

1.DEM无洼地处理

原始DEM数据中存在洼地现象，洼地是指一组栅格单元的高程低于四周，使得较低地区不可能流出，从而使河网产生断线。洼地区域可以通过水流方向来判断哪些地方是洼地，并进行填充。但是并非所有的洼地区域都是由于数据的误差造成的，有很多洼地是地表形态的真实反映。因此在进行洼地填充之前，必须计算洼地深度，判断哪些区域是由于数据误差造成的，然后在洼地填充时，设置合理的填充阈值来计算。

2.流向分析

流向分析的目的是确定格网中水流的流向。对于每一格网，水流方向是指水流离开此格网时的指向，即坡度最陡的方向。目前确定水流方向的方法主要有D8法（或单流向法）、多流向法、Rh08法、Aspect drive法、DEMON法和ERS法。其中较为常用的方法为D8法（Martzetal.，1992；Jurgen et al.，1997a，1997b）和多流向法。D8流向分析是通过计算中心格网与邻域格网的最大距离权落差来确定的，首先计算DEM每一栅格单元与其相邻的8个单元之间的坡度，然后按最陡坡度原则确定该单元的水流流向，以此给定单元格唯一的水流流向。相应地DEM二维无穷流向可简化为8 个流向，并对每个方向分别以一个不同的代码表示。一般规定1、2、4、8、16、32、64 和128 分别表示东、东南、南、西南、西、西北、北和东北8个水流方向。

3.河流栅格网络的生成

河流栅格网络是通过计算水流累积矩阵表示的区域地形每点的流水累积量来实现。其基本思想是以规则格网表示数字地面高程模型每点处有一个单位的水量，按照自然水流总是从高处向低处流动的自然规律，根据区域地形的水流方向数据计算每点处所流过的水量数值，便可以得到该区域水流累积量。

4.水系生成

根据上述水流方向栅格矩阵和河流栅格网络，可以生成研究区的水系。生成水系时应先设定一个阈值，该阈值表示河网中点的最小积水面积。然后将水流方向累计矩阵中数据高于此阈值的网格连接起来，便可形成排水网络。当阈值减小时，网络的密度便相应增加。水流累积值最大的点即是流域的出口。图3-7为根据Strahler流域结构生成的流域水系。

图3-7 基于DEM数据的黄河源地区水系图