1 引言

数字高程模型是最基本的、最重要的数据之一，同时也是进行基础科学分析的一个重要组成。DEM是对地理空间对象的数字化表达，基于高程或海拔分布对地形曲面的数字化模拟。DEM是建立DTM的基础数据，其它的地形要素可由DEM直接或间接导出，如坡度和坡向［13］。

近年来，各地气象条件飘忽不定，长时间的突降暴雨，造成了城市内涝的频繁发生，严重阻碍人们的日常生活，给人们的出行、工作、生活都带来了危害。因为没有城市数字高程模型（DEM），所以有关部门不能及时地了解灾情的具体情况，对于城市的各个部分的受灾程度也不能有一定的分析，因而不能迅速制定相应的应对方法和救援方针，给人民群众生命和财产安全构成一定的威胁。如果创建了一个城市DEM，可以基于水文数据监测河流进行洪水淹没分析；同时还可以根据DEM进行城市排水系统的重点检查、维修、清理工作，以应对城市防洪，减轻内涝的压力［2］。还可以结合现有的拦河大堤，实时分析防汛形势，同时提供堤坝的仿真分析，这既可以用于指导城市防汛防洪，又可以用于土地利用总体规划和布局［3］。

本文通过建立城市DEM，探讨建立城市DEM的边界条件，以及如何确定边界条件，通过建立城市DEM来进行城市院落规划，道路排水等问题来解决城市内涝问题。

如何建立高精度的城市DEM是本论文的重点，主要的数据来源是某市基于大比例尺数字地形图，以此来构建，所以对这种方法进行了着重研究：

l）确定区块。地形图上的高程点看似分布零散，但是在一定的区块范围内也会有其分布规律，重点研究出高程点的分布规律，建立与之相适应的高程插值模型，增加高程点数量：通常城市中的不同的地区高程点都会有不同的规律。各种不同的地区构建DEM所需的插值方法也不尽相同，所以我们就要确定不同的地区，划块分析，找到并利用这些规律建立不同的高程插值模型，增加高程点的数量，从而来提高DEM的精度［4］。

2）确定地形线。找出构建城市DEM的边界条件，并探讨不同类型的边界条件构建DEM所具有的不同规律。各种不同的地区，地形条件不同，生成城市DEM时也不能一概而论，而高程点的稀疏决定着DEM模型的精度，这就要求我们采用适合的插值算法模型来应对不用地区构建DEM模型的需要，建立与这个地区相适应的DEM模型尤其重要［5］。

深刻认识区域水循环演变规律 确立合理的绿洲灌溉农业规模……………………………………………… 康绍忠，佟 玲(5.22)

边界条件一般是指城市中地理要素的实体边界或者是实体分界线，是用以区分一种地理要素跟其它地理要素的特征线或者特征面要素。例如：隔断线就是本文所要研究的边界条件的一种，用来表示特殊的地形分界线，或者用来创建一些地理要素比如沟渠道路等等。在构建TIN时，可以构成三角形的一个或多个侧面，从而形成一个不规则三角网。地形线也是其中的一种，它能够具体描述地形的高低变化，山脊线、山谷线、陡坎等都是其中的典型，是我们生成DEM非常重要类型的控制线。

本文要对地形图中包含的边界条件进行研究实验，通过实验得到它们在建立TIN时所产生的影响及作用，用于确定在建立城市DEM时如何使用边界条件来控制TIN的生成，从而得到与实际吻合的高精度DEM表面。

在2009年试点建设的基础上，省防办又将平塘列入2011年全省25个山洪灾害防治项目建设县，批复建设资金410.32万元。至2012年10月，已按批复要求完成。

1）区分不同的水系类型。根据水涯线的高程我们将水系分为两类，一类是高程几乎不变，我们视为高程一致，没有变化，一般为池塘，水库，湖泊等水涯线封闭的水系。一类高程随地形变化而变化，一般为河流，沟渠等。

数字地形图将城市各类地理要素按照国家标准进行分类，成为了城市基础地理信息数据建库的主要数据来源，所以在进行DEM的构建时大比例尺地形图数据比较容易获得。

4）DEM应用分析。应用构建的城市DEM，进行水文分析中的洼地分析，针对暴雨天积水的问题，为解决城市排水问题提出一定的建议，对于城市中的重点区域，如立交桥等，提出构建TIN模型的方法。

建立高精度的城市DEM需要大量的高程点，我们测量的高程点远远不够，这就需要我们根据实际情况，来选择建立高程点加密模型，增加高程点的数量。

城市各个地理要素边界条件的确定，以及加密高程点方法的选择和生成TIN时隔断线的选择与应用。

建立高质量的DEM，就要从DEM生产过程中的误差入手，如何在生成DEM的过程中剔除误差，控制DEM的精度和质量，也是十分重要的事情。

我们采用构建城市DEM的数据中，难免会有粗差。而粗差是一种错误，直接会影响我们要构建的DEM的精度，所以在处理数据之前要把它消除［9］。我们采用的方法是基于ArcScene软件的三维可视化剔除粗差。首先，将数据导入ArcScene软件中，然后生成模型，采用人机交互的方法观察模型，发现错误立即纠正，消除错误点，直到所有错误被消除为止。水系要素同道路要素一样，也是一个非常重要的自然地理要素，在城市来说，也是不可获取的组成部分。在城市中，水系主要包括城市河流，池塘，湖泊，水库等。对于水系，本文前面也提到过，水系根据水涯线分为两种，一种是水涯线高程随地形变化而变化的，另一种是水涯线高度几乎不变的。对于前一种情况，主要的水系是河流，沟渠等，而对于后一种情况，主要的水系是池塘，水库，湖泊等。所以在构建水系不规则三角网时，采用的方法也是不一样的。构建水系TIN模型的步骤如下。

2 DEM构建方法分析

目前，建立DEN数据的主要来源是，摄影测量与遥感、一般的地形图、地面测量和现有的数据等。无论我们使用什么样的方法来获得DEM数据，在采集的时候，应该记住，收集一些重要的地形特征点、地形特征线是数字高程模型质量的保证和控制DEM误差都是非常重要的措施。DEM的各种数据来源及特性对比，如表1。

俄罗斯大型特种任务潜艇舰队有能力抗衡多国海军潜艇舰队，这表明俄罗斯对海底战进行了巨大投入，尤其是针对北极地区作战并在北极圈Olenya Guba地区建立了海军基地，俄罗斯海军第29中队代替深海研究总局负责指挥。

 

表1 DEM各种采集方法及特性比较一览表

  

获取方式地面测量摄影测量立体遥感（SPOT）GPS地形图手跟踪数字化地形图扫描激光扫描、干涉雷达DEM精度非常高比较高低比较高比较低比较低非常高速度耗时比较快很快很快比较耗时非常快很快成本很高比较高低比较高低比较低非常高更新程序很困难周期性很容易容易周期性容易应用范围小范围区域大的工程项目国家范围乃至全球范围小范围国家范围内以及军事上的数据采集，中小比例尺地形图的数据获取高分辨率、各种范围

在建立TIN时，由于没有高程点的均匀分布，所以在生成的TIN中，表面是粗糙的、高低不平，不符合实际情况。为了建立高精度的城市DEM，我们需要大量的高程点，而测量得到的高程点的数目远远不足，所以本文研究如何加密高程点即增加高程点的数量。不同地区的地形特征，则根据实际地形采用与之类似的高程插值模型，来加密高程点，从而生成理想的数字高程模型［6］。

城市大比例尺数字地形图数据具有高精度的地形信息和相关高程信息，而且就目前而言，我国大部分的城市地区实际上已经具备，相对于其他数据源可以节省大量的人力和物力，而且数据精度高，所以本文采用的是大比例尺数字地形图数据来构建城市DEM。

在建立城市数字高程模型的过程中，考虑到各种地形边界线，如公路边、沟渠线、陡坎等地形特征线等一系列特殊意义地理要素线，可以在隔断线上进行高程点的加密，然后创建TIN模型来生成平滑的数字高程模型。当使用地形特征线，用于创建有限制条件的TIN时，必须使用三角剖分的约束。

近年来，社会的发展对自然环境造成了一定的承载压力，以至于各地的气象条件飘忽不定，连续性大范围降雨、城市的排水系统的更新不及时及老化使其无法应对突然增大的排水压力，致使大量城市积水无法排出、城区范围内地势低洼等问题往往导致城市发生内涝问题。

建立道路DEM、水系DEM、建筑物DEM、其他地物DEM来组合生成我们所需要的城市DEM。如图1所示。

场景理论中，城市的房屋往往承载了许多的功能。为了有效的利用区域内的公共空间及房屋，需要保证建筑的功能性。在房屋建设过程中，首先，要保证保证区域内功能的多元化。一个成功的文化场景内不能仅仅承载旅游、生产或者展示功能，还应当具备商业功能或者居住功能等。多样化是保证场景内人流的基础。不管是由于何种日程或者何种目的来到场景中的人，都应该有许多的共同设备可以使用，有相应的便利设施可以承载。例如ATM机、公共饮水设备、大量具有欣赏性的观光区域等。这些便利设施，往往由于“方便”、“美观”等因素，可以吸引大量的人群，为文化创意产业的商业或者公益活动、生产及销售行为集聚大量的人气。

  

图1 城市DEM构成图

在城市数字高程模型的建设中，水系也很重要，也属于自然地理因素［7］。城市中的水系包括水库、池塘、河流等。建立水系TIN，必须考虑水系的边界条件，确定其插值方法。对于水系，我们又可以根据水涯线同海拔高度的关系分为，水涯线的高度随海拔变化而变化的水系和水涯线的高度基本一致［8］。前一种一般是河流，而后一种一般是水库、池塘等。

人会老，终会死，这个辛酸却平常的事实，他们却不能正视、不愿接受，结果却以自身的悲剧，制造了原不应有的、更沉痛的辛酸，他们总是死得更早，其中有些人，甚至来不及老就死了。

3）不同区块DEM构建方法研究。根据不同的地形线划定不同的区块，然后根据不同区块的不同特点构建TIN模型。

2）边界条件的确定隔断线的选择。类似于道路TIN模型的构建，水系TIN模型的构建也需要确定出水系的边界条件，从而应用隔断线来进行生成TIN模型。

学生的批判质疑意识和探索创新精神是学生核心素养的重要组成部分，也是小学数学深度教学的追求。教学中，教师应努力为学生创造一个生动活泼的、富有挑战性的情境，让学生在问题的驱动下积极思考、自主探究、合作交流，在解决问题的过程中提高自己的素质。

3）加密高程点。对于水涯线变化的水系，如河流，高程点的加密类似于道路高程点的加密。对于水涯线不变的水系，则需要借助于具有高度的隔断线，赋予水系一定的高程，其高度值参与到水系不规则三角网的构建当中。

2）洼地地区的提取。洼地地区顾名思义就是城市中相对于周围地区较为低洼的地区，同时也是积水的主要区域。通过上一部分水流方向的获取，从而依据水流的流向判断洼地区域。洼地地区有的是数据的误差造成的，所以我们要把这种洼地地区剔除，重点提取真实的洼地地区。通过Hydrology中的Sink，进行洼地的提取，

高度变化的水系，经过人工加点后，如果仍然不满足构网需求的话，可以人工加完高程点后，采用道路高程点加密的方法来进行加密处理［9］。高程点加密完后，进行水系TIN模型的构建。对于高度变化的水系，边界条件的确定与道路相似，对于道路来说，边界条件就是道路边线，对于高度变化的水系来说，它的边界条件我们认定为控制其水面高度的水涯线，把水面与其它地理要素区别开来。而对于高度不变的水系如池塘、水库来说，它们的水涯线是不变的，其高程也是可以测量出来的，水系边界也是可以确定的，所以我们来确定一下对于高度不变的水系边界条件的确定及其隔断线的选择应用。

对于高度不变的水系，构建不规则三角网要比高度变化水系的简单的多，只要确定水涯线的高度即可。但是首先要确定其边界条件，看一下水涯线和边界线分别对其生成不规则三角网的影响。

高度不变水系的水涯线的高程与水涯线上高程点的高程有关，即水涯线上高程点的高程相同。分别用水涯线和水系边界线做隔断线［10］，生成TIN，然后对比分析，确定高度不变水系的边界条件。

3 城市DEM的水文应用

城市是一个包含了丰富的信息的辖区，特别是地形地貌信息。我们基于城市基础地形数据构建DEM，可以从道路、水系、建筑物和其他地形几个主要方面进行。通过分别

我们利用已经建立好的城市DEM，对DEM覆盖区域进行水文分析中的洼地分析，从而得出城市中的低洼地区，从而在强降雨及连续降雨的天气里，重点防护该地区，以及重点检查该地区的排水系统和排水设施。同时建立了城市DEM还有利于合理规划建筑用地，从根本上解决城区的积水问题。

两个绑匪当然想不到，此时他们的行踪已经被警方掌控。等他们分赃后回到家不久，就被抓获归案。警方了解到，操东北口音的绑匪叫王勇，在北京靠开黑车拉活儿为生。拉活儿的过程中听说杨凯是个大富豪，有个上大学的女儿，就动了绑架的恶念。他找来自己的初中同学胡伟，以送土特产和送快递为名试图绑架杨梅，均告失败。王勇以维修电话为名骗开门绑架了杨梅。为确保绑架成功，王勇准备了两部轿车，伪造了两个假车牌，中途换车防止被追踪。经过审判后，一审法院以绑架罪判处王勇有期徒刑13年，判处胡伟有期徒刑10年。胡伟以量刑过重为由提起上诉，今年8月20日，二审法院维持了一审判决。

开采技术的创新促进了油气田高效开发。创新页岩气勘探开发工程技术，大幅降低了单井综合成本，创新形成了页岩气地质综合分析与产能概率性评价技术；积极探索“一趟钻”钻井新技术，优质储层钻遇率提高至90%以上，钻井周期缩短50%以上；形成了长水平井分段分簇体积压裂改造技术及“工厂化”作业模式，工程作业效率提高30%，建井成本降低近30%。南海高温高压钻完井关键技术取得重大突破，钻井成功率达到100%，平均钻井周期由175天降至52天，使我国跻身于世界海上高温高压钻完井技术先进行列。

利用城市DEM进行洼地分析的步骤如下。

1）水流方向的获取。DEM数据的本质是栅格数据，也就是说它是由许许多多的格网构成的。获取水流的方向就是判断水流在经过每个格网时它的流水方向，然后将每一个格网中流向组合起来，就得到了水流经过DEM时的方向。利用ArcMap中的ArcToolbox工具中的Spatial Analysis Tools工具箱中的Hydrology工具集。

4）构建水系TIN模型。同样利用ArcScene软件，对水系进行TIN模型的构建。在实际采集高程点的过程中，由于实际地形的影响，水系高程点的位置以及采集密度一般不会满足我们构网的需要，因此就需要人工干预来增加高程点的数量。对于水系上没有标注的高程点，我们可以根据周围环境及周围已知高程点，采用人工干预的方式来增加高程点。

仅仅半年的时间，帝国的倒塌仿佛一夜之间，摧枯拉朽，江南的百姓还没明白发生了什么事，却人人脸上都有忧色。

3）计算洼地贡献区域。通过Hydrology中的Watershed工具来生成洼地的贡献区域图。

2.2 早产极低出生体质量儿发生BPD危险因素的单因素分析 单因素分析结果显示：剖宫产、窒息、小于胎龄儿、母亲胎膜早破>18 h、产前发热、母产前CRP增高、产前使用地塞米松、早产儿入院时胎龄、体质量、血气pH值、外周血白细胞计数>20×109/L、低蛋白血症、新生儿呼吸窘迫综合征(NRDS)、晚发性败血症、呼吸机相关性肺炎(VAP)、动脉导管未闭(PDA)、颅内出血(ICH)、早产儿视网膜病(ROP)、使用固尔苏(PS)、机械通气时间、诊断BPD之前肠道外营养(PN)时间、延迟开奶(出生3 d后进行肠道营养)及输血这些因素在BPD组和非BPD组有显著差异(P<0.05)。见表2～4。

4）洼地最低高程及洼地出水口高程的获取。

5）洼地区域深度的获取。在ArcMap中加载Spatial Analyst模块，使用Raster Calculator命令，从而得到洼地深度图。

6）洼地填充。通过洼地深度图，可以看出哪些是数据造成的误差，哪些是真实的地形，从而选择合适的阈值，完善城市DEM。

通过洼地分布图以及洼地深度图可以得知这一地区的洼地分布情况，同时也可以得出在强降雨天或者连续降雨天易造成城市内涝的地区。针对这一情况，还可以重点检查洼地分布地区的排水系统和排水设施，例如小区，城中村里的下水道，通过洼地分析，可以检验其是否合理，数量是否足够等。

同时以后我们在规划城市建筑用地及城区规划时，可以利用洼地分析图，对低洼地区可以建造公园、停车场，当暴雨袭来的时候，可以先把水汇集到这些地方，从而保证交通的正常运行，保证居民的日常生活。还可以在市区内，多建造绿地，发挥它们的储水、渗水功能，进行雨量的平衡，进而减轻城市内涝的危害。

4 结语

本文主要介绍了怎样构建带有边界条件的城市DEM，数据来源于某市的大比例尺数字地形图数据。在测绘技术日新月异的今天，利用先进仪器外业采集的高程数据，可以说精度质量高，误差小，利用意义极大。而且外业技术人员素质普遍提高，对于地形特征线，地形特征点等这类描述地形地貌的重点数据，会格外采集，都做了详细的测量，从而获得了大量的具有重要意义的高程点数据［11］。本文就是基于此，研究带有边界条件的城市DEM构建方法。

1）首先对于DEM的基础知识及理论做了详细的了解研究，同时对DEM的发展背景也充分掌握。对Delaunay三角网生成算法进行格外的分析研究，充分了解其含义、性质等，并要重点掌握带有约束线段的三角网生成方法。

1.3.1 测试 针对使用病例讨论教学法的章节，对两组学生进行测试，试卷满分100分，题型包括名词解释、选择题、简答题和病例分析题。

2）对于水系，根据参考文献，本文将水系分为高度不变的水系和高度变化的水系。对于高度变化的水系，构建TIN模型的方法跟道路类似，如果高程点的数量不足，则也需要进行高程点的加密，可以采用人机结合的办法，判断周围地形地貌及高程点的高程，进行高程点加密赋值，如果仍不能满足要求，则可以采取跟道路一致的线性插值模型进行高程点加密，构建不规则三角形。对于高度不变的水系，本文探讨了水涯线还是水系边界线为其边界条件，以及它们对生成TIN模型的影响，通过对比分析，最终确定了水涯线为其边界条件，用水涯线上的高程点确定其高程，从而生成符合实际情况的TIN模型。

图像细化，是将图像的线条从多像素宽度减少到单位像素宽度过程的简称，其细化结果常被描述为“骨架线”或“中轴线”，在二值图像处理中是一个重要的过程环节。而数学形态学做为一种新兴的图像分析方式，主要原理是运用一套运算概念和算法来描述图像的基本特征，具有算法简单、可并行处理、速度快、易于实现等特点，目前在图像处理方面得到了广泛的应用。

3）根据道路DEM，水系DEM，建筑物DEM的方法构建带有边界条件的城市DEM，并提出了DEM精度评定方法。

4）利用已经建成的城市DEM进行水文分析中的洼地积水分析并提出一定的解决城市内涝的意见及建议。

现代科技水平的进步，推动了地理信息科学的发展，更加拓宽了DEM在国民经济中的应用，例如在测量、建筑工程、地理、采矿、园林设计、城市规划、防汛、军事战场，航空航天等诸多领域。相信随着人类社会的发展，将来DEM将会更加受到人们的关注，应用范围更加宽广。

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