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第六章　小结• 核心词：数字摄影测量• 主要内容：1 、数字摄影测量代替经典模拟摄影测量主要

表现在：操作对象、像片内外定向、像点坐标测量、同名点识别、测绘产品的形式和生产等方面。

2 、数字相关概念和测度：寻找同名点过程的测度有相关系数、协方差、最小二乘。

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3 、影像匹配方法：核线相关、基于特征匹配， VLL 匹配（第七章要讲）。

4 、核线、核点、核面的概念；了解核线的数学模型，只要找到核线解析表达，匹配变成一维的，最大特点是速度快。

5 、了解基于特征匹配的基本思想；6 、掌握数字摄影测量系统和基本功能：

OR 、 AAT （ AT ）、 OP 、 GIS 等。摄影测量的任务是。。。。。

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　　随着计算机技术、空间技术和现代通讯技术发展 ,推动了数字测绘技术的研究与应用 ,促进了数据采集和数据处理手段的多样化、自动化、可视化。而数字高程模型 DEM就是这些技术的集成与发展。

第七章数字高程模型及其应用

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1 ： 5 万地形图

把实际地形或模拟图用计算机以数字形式表达的模型就是地面模型

5

把模拟图用 TIN 表达的模型

6

7

用等高线表达

把实际地形用 TIN 表达的模型

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︻吉

奥之

星︼

三维表现模块示例三维表现模块示例 ④④ ------ DEMDEM叠加影象叠加影象

9

10

︻吉

奥之

星︼

三维表现模块示例三维表现模块示例 ①① ------ 三维格网显示三维格网显示

11

︻吉

奥之

星︼

三维表现模块示例三维表现模块示例 ③③ ------ 三维分层设色晕渲显示三维分层设色晕渲显示

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13

数字地面模型（ DEM ）

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15

把实际地形综合表达的模型

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把实际地形综合表达的模型

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　　要想数字表达地表，就必须把地面分割成小块，每一块表达出来就是地面模型 DTM(Digital Terrain Model) 。

7 － 1 概述

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把地面分割成小方块，方块属性是高程，模型就是 GRIDDEM (Digital Elevation model) 。

把地面分割成三角形，顶点属性是坐标位置处的高程，就是 TIN (Triangulated irregular network) 。

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DTM 是在某一区域上多维向量限序列的数字表达。地形分量、经济分量、交通分量… .

DTM 的地形分量就是 DEM ，在测绘中一般不区分 DTM 和DEM 。

一、 DTM 定义

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规则格网 GRIDDEM不规则三角网 TIN等高线模型（用的很少）

二、 DEM 表达形式

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12 12 13 13 14 13 14 14 14

12 12 12 13 14 13 14 14 13

12 12 12 13 11 14 14 13 12

12 12 12 13 11 13 13 12 12

12 12 12 11 11 13 13 12 12

12 12 12 11 12 13 12 12 12

12 12 11 11 12 13 12 12 11

11 11 12 11 12 12 12 11 10

12 12 12 11 12 12 12 10 9

三、规则格网 GRIDDEM

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三角形不重叠

四、不规则三角网 TIN

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1956 年，美国麻省理工学院 Miller教授提出。

70 代年，研究内插方法。

80 年代，研究精度和质量控制，存储。

五、 DEM 发展

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数据点：建立数字高程模型所需要的点，其基础作用就是控制 DEM精度和准确度，检查建立 DEM 质量。获取数据点方法有

空中采集　　　　

地面采集　已有图上采集

7 － 2 数据点的获取

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在已有地形图的数字化采集无疑是信息丰富而廉价高效的。

所使用的数字化器包括三种类型 :手扶跟踪数字化器扫描数字化器半自动跟踪数字化器。

一、地形图上数据采集法

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现时性问题：即其数据信息落后于实际的变化 , 特别是在经济发达地区 ,数据的质量 : 尤其是数学精度方面的指标 , 如等高线的密度和表示精度以及地形图件的伸缩变形而导致的误差等。

地图数字化不足

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　　利用 GPS和全站仪等测量仪器在实地采集。可以获得具有很高精度、现势性好的数据（优点）。常用于有限范围内的大比例尺高精度的ＤＥＭ建模 , 在土木工程中的道路、桥梁、隧道和房屋建设等方面得到广泛应用

二、野外数据采集法

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　　但此方法工作量大、效率低且费用高（缺点） , 不适合于大范围的 DEM 的数据采集。

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　　摄影测量是广泛采用的获取数据点的最有效、最主要的手段 ,(航空 )摄影影像因为其丰富的地表信息而成为高精度大范围 DEM构建的最有价值的数据源。

三、空中采集－摄影和遥感

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沿等高线采集：山区沿等断面采集：山区

　　等距离间隔方式和按等时间间隔方式记录数据点。渐近采样：方法合理、密度和精度有很好的控制

数字摄影测量采集方法

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DEM 建立方法按其形式分为 :TIN 的建立方法和 GRIDDEM 的建立方法。

建立 TIN 时，认为数据点数量已经足够；地面由三角形构成，此时的地面是连续的，但不光滑。

四、 DEM 建立方法 (补充内容 )

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角度判别法（重点要掌握）；Thicssen 多边形；Delaunay三角网。

建立 TIN常用方法有

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建立 GridDEM 时，要有以下理念：数据点（参考点）是分散的，无规律的、数量不足以表达地面起伏；地面是连续光滑的（如等高线）；以数据点为参考，计算出格网交叉点高程，在数学上属于插值问题，所以的格网 DEM 建立也叫 DEM 内插。

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加权平均法 (德国 Dhodis)移动曲面拟合法多面函数拟合法最小二乘配置法 有限元法摄影测量独有的 VLL(铅垂线轨迹法 )

建立 GridDEM 的方法有：

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应注意：应尽可能保证每个三角形是锐角三角形或三边的长度近似相等，避免出现过大的钝角和过小的锐角。具体步骤是：

1 、用角度判别法建立 TIN

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（ 1 ）将原始数据分块，以便检索所处理三角形邻近的点，而不必检索全部数据。

（ 2）确定第一个三角形 从 N个离散点中任取一点 A，通常可取数据文件中的第一个点或左下角检索格网中的第一个点。在其附近选取距离最近的一个点 B作为三角形的第二个点。

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然后对附近的点 C(N-2 个 ) ，利用余弦定理计算角度∠ C。

ab

cbaC

2cos

222

为三角形边长其中 cba ,,

选择最大的 C为该三角形第三顶点

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C B 计算 N-1个距离

A

计算 N-2个角

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由第一个三角形往外扩展，将全部离散点构成三角网，并要保证三角网中没有重复和交叉的三角形．　　向外扩展的处理．若从顶点为 P1（ x1 ， y1）， P2（ x2， y2）， P3（ x3，y3）的三角形之 P1 P2边向外扩展，应取位于直线 P1 P2与 P3异侧的点。

（ 3 ）三角形扩展

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P1 P2 直线方程为

112112, yyxxxxyyyxF

备选点 P之坐标为（ x， y），满足

0,, 33 yxFyxF

P 与 P3在直线 P1 P2的异侧， P 可以作为扩展点，角度最大的异侧点才是正确的扩展点．

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铅垂线轨迹法 (VLL) 法的优点精度非常高（精度越高，工作量越大）；充分利用了核线解析关系；

测图代替了前方交会建立 GridDEM匹配，测图，建 DEM一步完成；

2 、铅垂线轨迹法建立 GridDEM

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DEM 交叉点 A处坐标是知道的，地面点的影像必然在 A的铅垂线投影差上（底点特性），给定一个最小高程，在左右两张像片上判别像点是否相关，如果不相关，给高程增加一个量重复计算相关。当同名点找到后对应的高程就是 A点的对应高程。

VLL 基本思想

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)2,1,0(min iiZZ i

（ 2）由地面点平面坐标（ X，Y）与可能的高程

（ 1 ）给定地面点的平面坐标（ X， Y）与近似最低高程程　　　　，高程搜索步距　　可由所要求的高程精度确定。

minZ

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计算左右像坐标 '' , ii yx '''' , ii yx

)()()(

)()()('''

3''

3

''1

''1

''1'

SiSS

SiSSi ZZcYYbXXa

ZZcYYbXXafx

)()()(

)()()(''

3''

3''

3

'2

''2

''2'

SiSS

SiSSi ZZcYYbXXa

ZZcYYbXXafy

)()()(

)()()(''''''

3''''

3

''''1

''''1

''''1''

SiSS

SiSSi ZZcYYbXXa

ZZcYYbXXafx

)()()(

)()()(''''

3''''

3''''

3

''2

''''2

''''2''

SiSS

SiSSi ZZcYYbXXa

ZZcYYbXXafy

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（ 3）分别以　　　　与　　　　为中心在左右影像上取影像窗口，

计算其匹配测度，如相关系数

'' , ii yx '''' , ii yx

i（ 4 ）将　的值增加 1 ，重复（ 2），（ 3）两步，得到取其最大者：

n ...,, 210

i

nk ...,,max 210

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其对应高程 kZZk min

则地面点 A的高程为 kZ

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本节小结• DEM 使地形数据可视化更丰富；（理解 2 ）• DEM 的定义 ( 地形分量 ) ＝ Grid+TIN （ 10 ）• 数据获取的方法：地面设备单点测量、已有地

图数字化、摄影测量与遥感；（ 10 ）• 摄影测量数据点数据采集方法（ 2 ）• 角度判别法 生产 DEMTIN 的原理（ 10 ）• GridDEM 的 VLL 生产方法（ 10 ）

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谢谢！谢谢！