地理国情普查DEM精细化技术设计书-数据采集.doc

密级： 编号：地理国情普查DEM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DEM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 日目 录1概述11.1项目来源11.2内容和目标11.3作业区范围11.4行政隶属21.5项目任务量21.6项目完成期限21.7项目承担单位21.8项目成果归档单位22作业区自然地理概况和已有资料情况22.1作业区自然地理概况22.2已有资料情况32.2.1影像资料32.2.2控制资料42.2.3 DEM数据53引用文件54成果主要技术指标和规格54.1数学基础54.2分幅与编号64.3数据格式65设计方案85.1软件和硬件配置要求85.1.1使用的软件85.1.2使用的硬件85.2技术路线及工艺流程85.2.1工艺流程85.2.2作业方法及要求95.3成果提交和归档105.3.1基本要求105.3.2数据成果105.3.3文档资料115.3.4其它成果及各种专业资料115.4质量控制和产品质量检验125.4.1质量控制总体要求125.4.2质量控制技术方法125.4.3质量控制检查比例125.4.4数据安全、备份13131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）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: 0.00433mmy:-0.00369mmx:-0.00566mmy:-0.00103mm框标坐标 2 3 y FX x 1 4 2 3 y FX x 1 4X（mm）1 106.0052 -106.0003 -105.9974 106.004Y（mm）1 -106.0052 -106.0023 105.9984 106.006X（mm）1 106.0012 -106.0003 -106.0014 106.000Y（mm）1 -105.9982 -106.0003 105.9994 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 1:100000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。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/2Y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。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1.0225500881.2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：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。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文件名格式数字高程模型精细化数据1:10000图号ArcGIS GRID格式图5-2 数字高程模型精细化数据成果组织结构图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交；图件及纸质资料按文本归档要求整理上交。5.4质量控制和产品质量检验5.4.1质量控制总体要求（1）1:1万数字高程模型精细化数据生产的质量控制实行两级检查、一级验收制度，两级检查由测量队（作业室）和测绘院（所）负责实施，一级验收由黑龙江省测绘产品质量监督检验站实施。（2）生产过程中对1:1万数字高程模型精细化数据进行精度检测，是否符合规范及设计要求，数据结构是否正确。（3）1:1万数字高程模型精细化数据检查以人机交互方式进行检查。（4）各级质检机构要有专人对检查出的问题进行汇总，并及时组织质检人员相互交流，保证检查尺度的一致性。各级检查员均应记录检查发现的质量问题，同时提出明确的处理意见，以便作业员清晰存在的问题，有利于问题处理的一致性。（5）各级检查要保留原始检查记录，检查记录必须要有检查员亲笔签名，以保证成果质量的可追朔性。5.4.2质量控制技术方法（1）人工对照检查：通过人工目视检查（生成等高线数据），从而判断检查内容的正确性。（2）程序自动检查：编制检查程序，利用空间数据存在有一定的逻辑关系和规律，检查和发现数据中存在的错误。（3）人机交互检查：利用检查程序将有疑点的地方搜索出来，缩小范围或精确定位，再采用人机交互检查方法，由人工判断数据的正确性。5.4.3质量控制检查比例（1）一级检查：对所有成果进行100%检查。（2）二级检查：1:1万数字高程模型精细化数据进行100%检查；二级检查完成后应核定成果质量。5.10.5数据安全、备份测绘成果是与国家安全、国家主权和国家的对外关系密切相关的基础性资料，是国家保密工作的重要对象和内容之一。在测绘过程中一定要严格执行中华人民共和国保守国家秘密法以及测绘管理工作国家秘密范围的规定，所有资料要专人管理，数据存储设备要齐全，数据及时备份，进出各种资料都要有记录清单，废弃的纸质资料由专人定点销毁，数据文件不能网上发送，不用的数据及时删除。