为了建立 DEM ，必需量测一些点的三维坐标，这就是 DEM 数据采集。 1）地面测量 利用自动记录的测距经纬仪（常用电子速测经纬仪或全站经纬仪）在野外实测。 这种速测经纬仪一般都有微处理器，可以自动记录和显示有关数据，还能进行多种测站上的计算工作。 其记录的数据可以通过串行通讯，输入计算机中进行处理。 2）现有地图数字化 利用数字化仪对已有地图上的信息（如等高线）进行数字化的方法， 目前常用的数字化仪有手扶跟踪数字化仪和扫描数字化仪。 3）空间传感器 利用 全球定位系统 GPS，结合雷达和激光测高仪等进行数据采集。 4）数字摄影测量方法 这是 DEM 数据采集最常用的方法之一。 利用附有的自动记录装置（接口）的立体测图仪或立体坐标仪、解析测图仪及数字摄影测量系统， 进行人工、半自动或全自动的量测来获取数据。 数字摄影测量方法是空间数据采集最有效的手段，它具有效率高、劳动强度低的优点。 数据采样可以全部由人工操作，通常费时且易于出错； 半自动采样可以辅助操作人员进行采样，以加快速度和改善精度，通常是由人工控制高程Z， 由机器自动控制平面坐标X,Y的驱动； 全自动方法利用计算机视觉代替人眼的立体观测，速度虽然快，但精度较差。 人工或半自动方式的数据采集，数据的记录可分为“点模式”或“流模式”，前者根据控制信号记录静态量测数据， 后者是按一定规律连续地记录动态的量测数据。 摄影测量方法用于生产 DEM ，数据点的采样方法根据产品的要求不同而异。 沿等高线、断面线、地性线进行采样往往是有目的的采样。 而许多产品要求高程矩阵形式，所以基于规则格网或不规则格网点的面采样是必须的， 这种方式与其它空间属性的采样方式一样，只是采样密度高一些。 1）沿等高线采样 在地形复杂及陡峭地区，可采用沿等高线跟踪方式进行数据采集，而在平坦地区，则不宜采用沿等高线采样。 沿等高线采样时可按等距离间隔记录数据或按等时间间隔记录数据方式进行。 采用后一种方式，由于在等高线曲率大的地方跟踪速度较慢，因而采集的点较密集， 而在等高线较平直的地方跟踪速度快，采集的点较稀疏，故只要选择恰当的时间间隔， 所记录的数据就能很好地描述地形，又不会有太多的数据。 2）规则格网采样 利用解析测图仪在立体模型中按规则矩形格网进行采样，直接构成规则格网 DEM 。 当系统驱动测标到格网点时，会按预先选定的参数停留一短暂时间（如0.2秒），供作业人员精确测量。 该方法的优点是方法简单、精度高、作业效率也较高； 缺点是对地表变化的尺度的灵活性较差，可能会丢失特征点。 3）渐进采样（Progressive Sampling） 渐进采样方法的目的是使采样点分布合理，即平坦地区样点少，地形复杂区的样点较多。 渐进采样首先按预定比较稀疏的间隔进行采样，获得一个较稀疏的格网，然后分析是否需要对格网进行加密， 如图9-12所示。 判断加密的方法可利用高程的二阶差分是否超过了给定的阈值； 或利用相邻的三点拟合一条二次曲线，计算两点间中点的二次内插值与线性内插值之差，判断是否超过阈值。 当超过阈值时，则对格网加密采样，然后对较密的格网进行同样的判断处理， 直至不再超限或达到预先给定的加密次数（或最小格网间隔），然后再对其它格网进行同样的处理。 图 9.12 渐进采样 # 4）选择采样 为了准确地反映地形，可根据地形特征进行选择采样， 例如沿山脊线、山谷线、断裂线进行采集以及离散碎部点（如山顶）的采集。 这种方法获取的数据尤其适合于不规则三角网 DEM 的建立。 5）混合采样 为了同步考虑采样的效率与合理性，可将规则采样（包括渐进采样）与选择性采样结合进行混合采样， 即在规则采样的基础上再进行沿特征线、点采样。 为了区别一般的数据点和特征点，应当给不同的点以不同的特征码，以便处理时可按不同的方式进行。 利用混合采样可建立附加地形特征的规则格网 DEM ，也可建立附加特征的不规则三角网 DEM 。 6）自动化 DEM 数据采集 上述方法均是基于解析测图仪或机助制图系统利用半自动的方法进行 DEM 数据采集， 现在已经可以利用自动化测图系统进行完全自动化的 DEM 数据采集。 此时可按像片上的规则格网利用数字影像匹配进行数据采集。 最后数字摄影测量获取的 DEM 数据点都要按一定插值方法转成规则格网 DEM 或规则三角网 DEM 格式数据。 数据采集是 DEM 的关键问题，研究结果表明，任何一种 DEM 内插方法， 均不能弥补取样不当所造成的信息损失。 数据点太稀会降低 DEM 的精度；数据点过密，又会增大数据量、处理的工作量和不必要的存储量。 这需要在 DEM 数据采集之前，按照所需的精度要求确定合理的取样密度， 或者在 DEM 数据采集过程中根据地形复杂程度动态调整采样点密度。 由于很多 DEM 数据来源于地形图，所以 DEM 的精度决不会高于原始的地形图。 例如U.S.G.S.用数字化的等高线图， 通过线性插值生产的最精确的 DEM 的最大均方误差（RMSE）为等高线间距的一半， 最大误差不大于两个等高线间距。 通常用某种数学拟合曲面生产的 DEM，往往存在未知的精度问题，即使是正式出版的地形图同样存在某种误差， 所以在生产和使用 DEM 时应该注意到它的误差类型。 DEM 的数据质量可以参考美国U.S.G.S.的分级标准，共分为三级： 第一级，最大绝对垂直误差50米、最大相对垂直误差21米，绝大多数7.5分幅产品属于第一级； 第二级 DEM 数据对误差进行了平滑和修改处理，数字化等高线插值生产的 DEM 属于第二级，最大误差为两个等间距，最大均方误差为半个等间距； 第三级 DEM 数据最大误差为一个等间距，最大均方误差为三分之一个等间距。 9.4.1. DEM 数据采集方法 #
9.4.2. 数字摄影测量获取 DEM #
9.4.3. DEM 数据质量控制 #