隨著立體相機(jī)分辨率的提高，探測(cè)車影像可以獲得更高分辨率的影像，提供更多的科學(xué)目標(biāo)的細(xì)節(jié)信息。但是由于近景攝影測(cè)量的方式，使得探測(cè)車獲取影像的分辨率處處不同，近處地物分辨率較高，遠(yuǎn)處地物分辨率較低。
傳統(tǒng)的規(guī)則格網(wǎng)DEM把數(shù)字高程模型的覆蓋區(qū)域分成規(guī)則排列的正方形格網(wǎng)，難以確定合適的格網(wǎng)大小即分辨率表達(dá)各種地形地貌特征，由于全局采用同一分辨率，使得采用較高分辨率時(shí)遠(yuǎn)處地形容易產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)，而較低分辨率不利于表達(dá)近處地形特征，損失了地形的精度。
不規(guī)則三角網(wǎng)TIN能較好地估計(jì)地貌特征點(diǎn)線，逼真表達(dá)復(fù)雜地形的起伏特征，并能克服地形起伏變化不大地區(qū)產(chǎn)生冗余數(shù)據(jù)的問題。TIN包含大量的數(shù)據(jù)，但由于數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只適宜于小范圍大比例尺高精度的地形建模。
針對(duì)地形測(cè)量精度隨著距離的增加而精度降低的特點(diǎn)，在測(cè)圖誤差分析的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了變分辨率的DEM生成，保持了近景攝影測(cè)量各距離處高程的最高精度，消除常規(guī)DEM存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)冗余、減少存儲(chǔ)量。
1.變分辨率DEM的坐標(biāo)系
變分辨率DEM模型的坐標(biāo)系采取極坐標(biāo)形式，如下圖所示，以東方向?yàn)閄，北方向?yàn)閅，建立東—北—天右手坐標(biāo)系，測(cè)站點(diǎn)中心O，以平行于X方向?yàn)闃O坐標(biāo)起始零方向，逆時(shí)針方向?yàn)榻嵌日较?角度范圍為0~360度)，遠(yuǎn)離測(cè)站點(diǎn)方向?yàn)闃O坐標(biāo)徑向R方向。徑向方向采樣點(diǎn)為非均勻，近處精度較高分布點(diǎn)較密，遠(yuǎn)處精度較低采樣點(diǎn)較疏，自適應(yīng)的間距減小了數(shù)據(jù)冗余，綜合可得變分辨率數(shù)字高程模型可視為以測(cè)站點(diǎn) 為中心的半徑逐漸增大的一系列扇形格網(wǎng)點(diǎn)。
變分辨率DEM示意圖
采用極坐標(biāo)存儲(chǔ)變分辨率的DEM，具有以下特性：
(1) 極坐標(biāo)可以保證近處DEM位置的高分辨率的同時(shí)，兼顧遠(yuǎn)處DEM點(diǎn)的采樣，使采樣達(dá)到平衡。
(2) DEM近處的分辨率高而遠(yuǎn)處的分辨率低，保持總體精度的同時(shí)降低了DEM的存儲(chǔ)量，有利于數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)和算法的實(shí)時(shí)性。
2.變分辨率DEM的存儲(chǔ)格式
變分辨率DEM不同于常規(guī)的DEM，分辨率與距離相關(guān)。為了便于變分辨率DEM有效的使用，設(shè)計(jì)了變分辨率DEM的存儲(chǔ)格式。將極坐標(biāo)的距離方向視為列，其角度方向?qū)?yīng)于行，結(jié)合起始的距離值和角度方向相關(guān)參數(shù)按如下格式進(jìn)行存儲(chǔ)(Liu et al., 2014)：
左：平地；中：丘陵；右：山地
左：平地；中：丘陵；右：山地
變分辨率DEM的數(shù)據(jù)格式說明如下：
(1) 測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)為平差后像片的外方位線元素值，若有多張像片則取各外方位元素的均值；
(2) 起始角度和徑向起始值分別根據(jù)密集匹配點(diǎn)坐標(biāo)與測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算得到；
(3) 徑向變化率與最高精度的小數(shù)點(diǎn)位數(shù)相同；
(4) 起始方向?yàn)閳D 1中X方向；
(5) 不在密集匹配點(diǎn)構(gòu)成的三角網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)高程用NODATA_VALUE表示。
3.變分辨率DEM與格網(wǎng)DEM對(duì)比實(shí)驗(yàn)
(a) cvrDEM, (b) (a)中紅框區(qū)域的放大圖, (c) 格網(wǎng)DEM (d) (c) 中紅框區(qū)域的放大圖(Liu et al., 2014)
(a) cvrDEM, (b) (a)中紅框區(qū)域的放大圖, (c) 格網(wǎng)DEM (d) (c) 中紅框區(qū)域的放大圖(Liu et al., 2014)
附相關(guān)文章：
Liu, Z., M. Peng, K. Di, 2014. A continuative variable resolution digital elevation model for ground-based photogrammetry, Computers & Geosciences,61(1):71-79. http://dx.doi.org/10.1016/j.cageo.2013.10.001
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