地理国情普查DEM精细化技术设计书-数据采集

密级： 编号： 地理国情普查 DEMDEM 精细化技术设计书精细化技术设计书 （2012 年） 黑龙江测绘地理信息局 二一三年三月 地理国情普查 DEMDEM 精细化技术设计书精细化技术设计书 （2012 年） 项目承担单位（盖章）： 设计负责人： 审批意见： 主要设计人： 审 核 人： 年 月 日 年 月 日 批准单位（盖章）： 审批意见： 审 批 人： 年 月 日 i 目目 录录 1 1 概述概述 .1 1 1.1 项目来源 .1 1.2 内容和目标 .1 1.3 作业区范围 .1 1.4 行政隶属 .2 1.5 项目任务量 .2 1.6 项目完成期限 .2 1.7 项目承担单位 .2 1.8 项目成果归档单位 .2 2 2 作业区自然地理概况和已有资料情况作业区自然地理概况和已有资料情况 .2 2 2.1 作业区自然地理概况 .2 2.2 已有资料情况 .3 2.2.1 影像资料 .3 2.2.2 控制资料 .4 2.2.3 DEM 数据 .5 3 3 引用文件引用文件 .5 5 4 4 成果主要技术指标和规格成果主要技术指标和规格 .5 5 4.1 数学基础 .5 4.2 分幅与编号 .6 4.3 数据格式 .6 5 5 设计方案设计方案 .8 8 5.1 软件和硬件配置要求 .8 5.1.1 使用的软件 .8 5.1.2 使用的硬件 .8 5.2 技术路线及工艺流程 .8 ii 5.2.1 工艺流程 .8 5.2.2 作业方法及要求 .9 5.3 成果提交和归档 .10 5.3.1 基本要求 .10 5.3.2 数据成果 .10 5.3.3 文档资料 .11 5.3.4 其它成果及各种专业资料 .11 5.4 质量控制和产品质量检验 .12 5.4.1 质量控制总体要求 .12 5.4.2 质量控制技术方法 .12 5.4.3 质量控制检查比例 .12 5.4.4 数据安全、备份 .13 1 1 概述 1.1 项目来源 为了满足我国经济建设飞速发展的需要，提高测绘地理信息服务保障能力， 更好地服务于我国经济建设工作，根据国家测绘地理信息局关于下达黑龙江 测绘地理信息局 2012 年地理国情监测生产任务书的通知 （测国土函2012197 号）文件，开展 2012 年地理国情监测生产任务，完成黑龙江省 1:10000DEM 精 细化数据制作。 本作业指导书适用于黑龙江地区地理国情普查项目黑龙江省 1:10000DEM 精 细化数据制作。 1.2 内容和目标 利用已有的立体模型对 1:10000DEM 数据进行精细化处理，得到 1:10000DEM 精细化数据，为地理国情信息普查项目的顺利开展提供数据保障。 1.3 作业区范围 本次试验区位于三江平原，试验范围位于东经 13215至 13315，北纬 4540至 4620。具体范围见图 1-1 所示。 图 1-1 数字高程模型精细化数据试生产作业区范围 2 1.4 行政隶属 三江平原测区作业区行政隶属于黑龙江省双鸭山市、鸡西市。所涉及的市 辖区、县（市）分别为：双鸭山市所辖宝清县；鸡西市所辖虎林市。 1.5 项目任务量 完成三江平原测区 15 幅山地区域 1:10000DEM 精细化数据的制作。 1.6 项目完成期限 试点从 2012 年 11 月开始至 2013 年 3 月结束。 1.7 项目承担单位 （1）生产单位 黑龙江地理信息工程院，简称信息院； （2）局级检查单位（二检） 黑龙江省测绘产品质量监督检验站（国家测绘局黑龙江测绘产品质量监督 检验站） ，简称质检站。 1.8 项目成果归档单位 国家测绘局黑龙江基础地理信息中心。 2 作业区自然地理概况和已有资料情况 2.1 作业区自然地理概况 （1）地貌特征：作业区位于三江平原南部，北与完达山南麓接壤，是乌苏 里江及其支流与兴凯湖共同冲积形成的湖积沼泽化平原，亦称穆棱兴凯平原。 区内第四纪沉积物以冲积、湖积砂和砂砾石为主，厚 10150 米，地表有 14 米厚的粘性土盖层。 （2）居民地：城镇居民地主要为街区式类型。农村居民地多为街区式类型， 部分山区有少量散列式居民地存在。农村散列式居民地，单栋房屋排列集中、 散列兼而有之，具有向街区式居民地过渡的特征。 大型国有农场场部所在地以楼房小区化管理为主，街道主次分明，为街区 式类型。农、牧、林场的职工住宅区多为行列式居民地。 测区内除城镇居民地人口密度较大，其它居民地人口较少，居民地分布较 为稀疏。居民以汉族为主，杂居部分回、蒙、朝鲜、赫哲等少数民族，通用汉 语。 3 （3）道路：测区交通便利。铁路有哈尔滨通往东方红林业局的铁路（沿途 有密山、裴德镇、虎林、迎春、东方红等车站） 。公路有省道 S309、S205 等， 详见附录 5。省道、县道、乡道、农场区专用路等构成路网。 （4）水系：测区属于乌苏里江水系，分自然河系和排灌系两种。自然河系 有穆棱河、小穆棱河、大莲泡河、七虎林河、阿布沁和、锅盔河等河流。排灌 系有中灌区、穆兴一干团结排干等水利干渠。水库有青山水库、西大岗滞洪去、 青年水库等。较大的湿地有小兴凯湖水域范围周边沼泽地。著名的兴凯湖与小 兴凯湖位于测区南部。 （5）植被：农垦区多为水稻、玉米、小麦和大豆，并有白瓜子、甜菜、烟 草等经济作物。居民地周围有少量菜地；林区多为阔叶林，部分针叶林与针阔 叶混交林，少量灌木林，经济林极少；湿生和沼生植物长有小叶樟、沼柳、苔 草和芦苇等高草植物。 （6）地形类别：测区占据南部三江平原的大部分面积，呈北高南低的趋势， 分山地、丘陵地、平地三种地形类别。山地集中在测区东北部的完达山脉，沿 西南东北走向，呈狭长带状，地面坡度 20 左右，相对高差在 150500 米之间。 丘陵地主要分布在测区中东部，地面坡度 26，相对高差在 20150 米之间， 山地向平地过渡较快，因此丘陵地较少。平地地势平坦，高差变化较小，地势 自西向东倾斜，坡降 0.60.1，穆棱河滩地和湖滨滩地宽广，地面普遍沼泽 化。 2.2 已有资料情况 2.2.1 影像资料 （1）航摄基本概况 作业区内有 20092010 年的航摄影像，作为本次三江平原测区生产作业的 基础影像数据。航摄基本概况、航摄仪基本概况见表 2-1 和表 2-2。 表 2-1 航摄基本概况 摄区代号 0903 航摄单位 中航四维（北京） 航空遥感技术有公 司 航摄时间2009 年 4 月2010 年 10 月航摄飞机型号运 12/B-3809 航摄比例尺 1:25000 绝对航高 3900m 4 航迹线敷设常规/东西像幅 2323cm 航向重叠度54%75%旁向重叠度20%38% 最大旋偏角 25 倾斜角 3 表 2-2 航摄仪基本概况 航摄仪型号 RC-30RC-30 镜筒号码 1322413418 航摄仪焦距（mm） 152.924154.305 相机主点 （pps） x: 0.00433mm y:-0.00369mm x:-0.00566mm y:-0.00103mm 2 3 y FX x 1 4 2 3 y FX x 1 4 框 标 坐 标 X（mm） 1 106.005 2 -106.000 3 -105.997 4 106.004 Y（mm） 1 -106.005 2 -106.002 3 105.998 4 106.006 X（mm） 1 106.001 2 -106.000 3 -106.001 4 106.000 Y（mm） 1 -105.998 2 -106.000 3 105.999 4 106.001 （2）影像资料分析 影像资料包括 23cm23cm 黑白相片一套和扫描数据。扫描数据为非压缩的 TIF 格式，256 级灰度，扫描分辨率 21m，折算成地面分辨率约为 0.5m。 2.2.2 控制资料 （1）外业像控点布点方案：平面按区域网布点，高程按全野外布设。因受 5 刺点目标限制，个别平高点的平面和高程分别布设。分割大小兴凯湖的带状陆 地，采用平高全野外布点。 （2）外业控制资料内容：主要包含像控点成果表、像控点点之记、像控点 布点略图、技术总结等资料，用于三江平原测区内业的空中三角测量。 （3）外业作业时间：2011 年 6 月至 2011 年 9 月。 2.2.3 DEM 数据 DEM 数据采用三江平原 1:10000 DEM 成果数据。数据采用 ASCII GRID 数据 格式存放；格网点位置顺序按由西向东（N 列） ，由北向南（M 行）的次序排列； DEM 格网高程单位为米，高程值保留至 1 位小数，存储时 DEM 高程值乘以 10， 按整型保存，格网间距 5 米。 3 引用文件 （1） 国家基本比例尺地形图分幅编号 （GB/T 1398992） ； （2） 全球定位系统（GPS）测量规范 （GB/T 18314-2009） ； （3） 测绘成果质量检查与验收 （GB/T 243562009） ； （4） 1:5000 1:10000 基础地理信息数字产品更新规范 （CH/T 9006- 2010） ； （5） 全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范 （CH/T 2009-2010） ； （6） 地理国情普查试点方案 （试行稿） （GQJC002-2012） ，国家测绘地理 信息局 2012 年 12 月； （7） 基础地理信息数字产品 1:10000 1:50000 生产技术规程 第 2 部分： 数字高程模型（DEM） （CH/T 1015.2-2007） ； （8） 1:5000、1:10000 地形图航空摄影测量内业规范 ，GB /T 13990- 2008； （9） 1:5000、1:10000 地形图航空摄影测量外业规范 ，GB /T 13977- 2008； （10） 1:5000、1:10000 1:25000 1:50000 1:地形图航空摄影规范 ，GB/T 156611995； （11） 地理国情普查项目设计书 ，2012 年。 6 4 成果主要技术指标和规格 4.1 数学基础 （1）平面坐标系 大地基准：2000 国家大地坐标系 投影方式：高斯-克吕格投影 分带方式：3分带 （2）高程基准 1985 国家高程基准 4.2 分幅与编号 分幅和编号按照国家基本比例尺地形图分幅和编号执行，空间存储单 元为 345（经差）230（纬差） 。 4.3 数据格式 （1）数据内容 数字高程模型数据。 （2）数据格式 数字高程模型数据采用 ArcGIS GRID 数据格式存储，采用二维阵列数据格 式存放，取格网单元中心点的高程值作为该格网单元高程值。格网点位置顺序 按由西向东（N 列） ，由北向南（M 行）的次序排列。数字高程模型格网高程单 位为米。 （3）格网间距 对于坡度大于 45 度范围占 1:1 万图幅 20%以上面积的图幅，采用格网间距 2 米生成新的 DEM,其他地区不做进一步处理，沿用现有 DEM 数据。 对于有其他更高精度数据源的地区，可根据需要缩小其他区域的 DEM 格网 大小，重新生产 DEM 数据。 （4）起至格网的确定 起止格网单元中心点的坐标以 1:10000 标准比例尺内图廓的四个图廓点坐 标进行计算，分幅数字高程模型数据有效范围计算公式如下（点位关系如图 4- 1 所示）： X 起=XMAX=INTMAX（X1，X2，X3，X4）/d+1dd/2 7 Y 起=YMIN=INTMIN（Y1，Y2，Y3，Y4）/dd + d/2 X 止=XMIN=INTMIN（X1，X2，X3，X4）/dd + d/2 Y 止=YMAX=INTMAX（Y1，Y2，Y3，Y4）/d +1d d/2 式中：X1 ,Y1,X4 ,Y4 为四个图廓坐标(+X 指北,+Y 指东),单位为 m; XMAX, YMIN 为 DEM 起始格网中心点坐标,单位为 m; XMIN, YMAX 为 DEM 终止格网中心点坐标,单位为 m; d 为格网间距。 (X1,Y1) (X2,Y2) (X3,Y3) (X4,Y4) （X止，Y止） （X起，Y起） Y X 图 4-1 数字高程模型图廓及起止点关系示意图 （5）有效高程数据范围 以 CGCS2000 理论内图廓线的外接矩形为界的范围内所有 DEM 高程皆有效。 所有同名网点高程值之差应小于高程精度表中所规定的格网点高程中误差。 数据采集时，DEM 的范围应根据起止格网点计算公式所计算的结果再向四 周增加三行三列高程格网点。 对于图幅范围内的高程无值区，用-9999 表示。 （6）精度指标 1:1 万数字高程模型精细化数据的数学精度按表 4-1 执行。 表 4-1 1:10000 数字高程模型精细化数据技术指标表 单位：m 地形类别 基本等高距 (米) 地面坡度 （度） 高差(米) 格网点高程 中误差(米) DEM 内插点高程 中误差(米) 平地1.0500 881.2 数字高程模型高程精度指标和要求，随所使用原始资料的质量、地貌类型 的变化而有所差异。森林等隐蔽地区的高程中误差可按表中规定的高程中误差 的 1.5 倍计，DEM 内插点的高程精度按格网点高程精度的 1.2 倍计。高程中误 差的两倍为采样点数据最大误差限。 5 设计方案 5.1 软件和硬件配置要求 5.1.1 使用的软件 空三加密采用 VirtuoZo 的 AATM 和 PAT-B 模块、Geolord-AT 等软件；特征 点线的量测采用 VirtuoZo 的 GIS 模块、JX4-C 等软件；数字高程模型制作采用 Arc/Info 等软件。 5.1.2 使用的硬件 VirtuoZo、JX4、Intergraph 全数字摄影测量工作站，可进行图形、图像处理 的高配置计算机、服务器、存储设备等。 5.2 技术路线及工艺流程 5.2.1 工艺流程 DEM 精细化工艺流程如图 5-1 所示： 9 DEM精细化 成果数据 1:10000DEM成果数据 返回立体模型进 行特征点线的补 充采集 生成DEM 根据格网点内插 生成等高线 图幅之间特征点 线接边处理 DEM检查 合格 不合格接边检查 不合格 5-1 DEM 精细化生产工艺流程图 5.2.2 作业方法及要求 （1）数据格式转换 将 1:1 万 DEM 成果数据中的高程值除以 10 倍，恢复正常高程值。 （2）生成 TIN 利用已转换的 1:1 万 DEM 成果数据格网点构建三角网 TIN。 （3）等高线的生成 利用构建的 TIN 数据反生成等高线。 （4）数据采集 a.将生成的等高线数据与立体模型进行套和检测，套和不好的部分进行修 改。在立体下采集地形变换处及等高线和高程点未表达出的地貌特征处的特征 点、线（如山脊、山谷等） 。其中，水系的陡岸、堤坝、拦水坝等反映地物、地 貌特征的要素需要表示，其它由人工因素形成的地貌或修建的地物不表示，人 工地物如：排碱渠、干渠、等级路、垄、鱼塘等；人工地貌如：人工陡坎、乱 掘地等。 10 b.将等高线、高程点、面状水域等数据和采集的特征点、线进行协调处理， 使之关系合理、高程值相符。湖泊、水库等面状静止水域，应给固定高程值进 行构面，保证 DEM 格网点高程一致。 （5）构 TIN 利用所采集的特征点、线和等高线、高程点及面状水域构建三角网 TIN， 同时检查 TIN 地表模型的合理性，无不合理的“平三角形” 。其覆盖范围应满足 设计要求。 （6）DEM 生成 采用线性内插的方法生成数字高程模型 DEM，数字高程模型格网点按由西 向东、由北向南的顺序排列。 （7）DEM 编辑 a.主要检查 DEM 有无粗差点。生成的 DEM 对于各种地形条件，特别是复杂 地形应具有较好的表达效果。 b.流动水域的上下游 DEM 格网点高程应梯度下降，关系合理。 （8）DEM 镶嵌 a.进行 DEM 镶嵌时，对参与接边的所有同名格网点高程在同名格网点高 差小于限差时取其均值作为各格网点高程，无数据区的值为“-9999” 。 b.同期成图 DEM 图幅拼接处的同名格网点高程应一致。 （9）DEM 接边 a.各 DEM 数据间必须接边，按“接西、北边”的原则进行。不同期成图的 图幅接边，由后成图单位负责与已成图的接边工作。 b.同期成图的 DEM 图幅必须无缝接边，在同名格网点的高程较差小于 2 倍 DEM 高程中误差时，进行接边处理，大于 2 倍 DEM 高程中误差时应认真查找 原因并修改，接边后重叠部分的格网点高程值应一致。 c.不同期成图接边由于成图年代、成图方法不同而引起的同名格网点高程 不一致，在不改动成图的前提下，其最大接边误差限差应控制在高程中误差的 2.0 倍以内。 （10）DEM 精度检测 11 利用空三加密选取的检测点检测 DEM 成果数据的高程精度。 （11）DEM 成果上交 对 DEM 进行分幅裁切后上交成果数据 5.3 成果提交和归档 5.3.1 基本要求 （1）数据成果、文档资料、生产过程成果及各种专业资料等，应按照要求 统一整理并汇交。 （2）各种文档资料应按国家测绘档案的文档归档要求进行组织；生产使用 的各种专业资料应建立完整的资料目录，不一致的应写使用情况说明。 （3）数据汇交介质为 DVD 光盘或数据硬盘。文档资料除有特殊纸张大小 要求的，一律以 A4 纸打印汇交。 5.3.2 数据成果 数字高程模型精细化数据成果文件内容、命名及格式如表 5-1，数据组织结 构见图 5-2。 表 5-15 数字高程模型成果文件表 数据内容数据内容文件名文件名格式格式 数字高程模型精细化数据1:10000图号ArcGIS GRID格式 1:10000成果 分幅DEM精细化数据 L53 L53G009009 JHTB.shp (结合表矢量文件) 图 5-2 数字高程模型精细化数据成果组织结构图 12 5.3.3 文档资料 所有汇交的文档都包含文本和电子文档，电子文档与文档应内容一致。文 档汇交原件。组织要求如下： （1）数据结合图：以项目区范围进行组织，汇交数据结合图打印件和电子 文档（项目区名.JPG） ，结合图上应包含 1:10000 分幅图、图号及地形类别，并 明显标注项目区范围。 （2）项目设计书 （3）质量检查报告 （4）技术总结 （5）验收报告 （6）相关的各种公文及技术文件等 注：按照项目区进行组织第（2）（5）需打印稿要加盖公章，同时还要汇交电子文 档，电子文档格式为 word 文件格式。 5.3.4 其它成果及各种专业资料 在生产过程中使用的各种资料，应整理并汇交，包括收集并使用的各种专 业数据、图件、文件等。数据文件的可以按照收集来的格式整理并汇