DIN 18740-6-2014 Photogrammetric products - Part 6 Requirements for digital elevation models《摄影测量产品 第6部分 数字高程模型的要求》.pdf

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1、Dezember 2014DEUTSCHE NORMDIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau)Preisgruppe 17DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 07.040; 37.040.01; 91.020!%:“2239397www.din.deDD

2、IN 18740-6Photogrammetrische Produkte Teil 6: Anforderungen an digitale HhenmodellePhotogrammetric products Part 6: Requirements for digital elevation modelsProduits photogrammtriques Partie 6: Exigences relatives aux modles numriques dlvationAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 B

3、erlin www.beuth.deGesamtumfang 39 SeitenDIN 18740-6:2014-12 2 Inhalt Seite Vorwort 4 Einleitung .5 1 Anwendungsbereich .6 2 Normative Verweisungen 6 3 Begriffe .6 4 Anforderungen an die Erfassung und Modellierung von digitalen Hhenmodellen . 15 4.1 Einleitung . 15 4.1.1 Allgemeines . 15 4.1.2 Merkma

4、le der Erfassungsmethode Photogrammetrie 16 4.1.3 Merkmale der Erfassungsmethode Airborne Laserscanning 16 4.1.4 Merkmale zur Erfassungsmethode InSAR . 17 4.2 Kalibrierung und Gerteprfung . 17 4.3 Festsetzen von Erfassungskriterien . 18 4.4 Verarbeiten der Messdaten 18 4.4.1 Allgemeines . 18 4.4.2 G

5、eoreferenzierung der Datenstze . 18 4.4.3 Innere Genauigkeit 18 4.4.4 Klassifizierung von Oberflchenbereichen / -klassen 18 4.4.5 Mathematische Oberflchenmodellierung, Flchenreprsentation 19 4.4.6 Interpolation 19 4.4.7 Umgang mit Datenlcken . 19 4.4.8 Kombination von Datenstzen 20 4.5 Anforderungen

6、 an unregelmige digitale Hhenmodelle 20 4.5.1 Allgemeines . 20 4.5.2 Ausdnnen groer Datenstze 20 4.5.3 Bruchkantenableitung 20 4.6 Anforderungen an regelmige digitale Hhenmodelle . 21 4.6.1 Allgemeines . 21 4.6.2 Anforderungen an die Punktverteilung der Eingangsdaten 21 4.7 Besondere Anforderungen a

7、n digitale Gelndemodelle 21 4.7.1 Allgemeines . 21 4.7.2 Behandlung von Wasserflchen . 22 4.7.3 Behandlung von Brcken 22 4.7.4 Behandlung von Kellereingngen / Schchten / Rampen 22 4.7.5 Behandlung von Tunnelanlagen . 22 4.7.6 Besondere Anforderungen an digitale Oberflchenmodelle . 22 4.8 Qualitt von

8、 Hhenmodellen . 22 4.8.1 Allgemeines . 22 4.8.2 Vollstndigkeit 23 4.8.3 Inhaltliche Genauigkeit 23 4.8.4 Fehlerbehandlung . 23 4.9 Modellgenauigkeit von Hhenmodellen . 23 4.9.1 Allgemeines . 23 4.9.2 Absolute Genauigkeit . 23 4.9.3 Anforderung an die Kontrolldaten 24 4.9.4 Hhengenauigkeit . 24 4.9.5

9、 Lagegenauigkeit 24 4.9.6 Genauigkeitseinfluss durch Bewuchs und knstliche Aufbauten 25 4.9.7 Genauigkeitseinfluss der Gelndeneigung 25 4.9.8 Qualittsbeurteilung anhand von Visualisierungen 25 DIN 18740-6:2014-12 3 5 Spezifikation von Hhendaten . 26 5.1 Allgemeines . 26 5.2 Modelltyp 26 5.3 Datenstr

10、uktur . 27 5.4 Darstellungsform . 27 5.5 Aktualitt 28 5.6 Dominierende Erfassungsmethode . 28 5.7 Lage- und Hhenreferenzsystem und Projektion 28 5.8 Gebietsausdehnung 28 5.9 Genauigkeit der Daten 28 Anhang A (normativ) Spezifikation eines digitalen Hhenmodells . 29 Anhang B (informativ) Beispiel fr

11、eine Spezifikation eines digitalen Hhenmodells 32 Anhang C (informativ) Zulssige Hchstwerte von Punktabstnden in der AdV 38 Literaturhinweise 39 DIN 18740-6:2014-12 4 Vorwort Dieses Dokument wurde vom DIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau), Fachbereich 03 Vermessungswesen, Geoinformation“, Arbeitsauss

12、chuss NA 005-03-02 AA Photogrammetrie und Fernerkundung“ erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Die

13、Normenreihe DIN 18740 Photogrammetrische Produkte besteht aus Teil 3: Anforderungen an das Orthobild Teil 4: Anforderungen an digitale Luftbildkameras und digitale Luftbilder Teil 5: Anforderungen an die Klassifizierung optischer Fernerkundungsdaten Teil 6: Anforderungen an digitale Hhenmodelle Teil

14、 7: Anforderungen an das Pansharpening DIN 18740-6:2014-12 5 Einleitung Photogrammetrie und Fernerkundung stellen eine Reihe von Verfahren zur Verfgung, um aus Bildern geometrische und thematische Informationen zu gewinnen und zu verarbeiten. Zur Erfassung geobezogener Bilddaten werden eine Vielzahl

15、 von Sensoren (z. B. Kameras, Radar, Laser) eingesetzt. Entsprechend der Zielsetzung der Normenreihe DIN 18740, Qualittsanforderungen fr photogrammetrische Produkte, legt die vorliegende Norm die Qualittsanforderungen an digitale Hhenmodelle fest. In der Vergangenheit kamen digitale Hhenmodelle (DHM

16、) vorrangig bei der Ableitung von Hhenlinien und der Orthophotoberechnung in der Landesvermessung zum Einsatz und wurden oftmals synonym auch als digitale Gelndemodelle (DGM) bezeichnet. Heute wird der Begriff DHM hufig als Oberbegriff verwendet. Es wird nach der durch das DHM beschriebenen Flche un

17、d der damit enthaltenen Objekte zwischen digitalen Gelndemodellen (DGM) und digitalen Oberflchenmodellen (DOM) unterschieden. Moderne Computer-technik ermglicht vielen Bereichen der Verwaltung, Wissenschaft und Wirtschaft die Anwendung von digitalen Hhenmodellen fr Simulationen, Prognosen bis hin zu

18、 Versorgungs-, Funknetz- und Raum-planungen sowie als Grundlage fr den Hochwasserschutz. Aufgrund der vielfltigen Anwendungsmglichkeiten fr digitale Hhenmodelle soll mit dieser Norm eine Abgrenzung der Begriffe und der Kriterien an Genauigkeit, Aktualitt und Homogenitt erreicht werden. Ein digitales

19、 Hhenmodell beschreibt die Grenze zwischen der Erdoberflche bzw. den als statisch zu betrachtenden Objekten und der Luft andererseits. Im DGM wird das Relief durch eine nach Lagekoordinaten, Hhenwerten und geomorphologischen Informationen bestimmte Punktmenge nachgebildet, die die Gelndeoberflche in

20、 der gewnschten Genauigkeit und Annherung beschreibt. Hierbei kann die Punktmenge unregelmig, raster-, linienfrmig oder aus einer Kombination bestehen. Das DOM bercksichtigt im Gegensatz zum DGM zustzlich alle sichtbaren und als, statisch einzustufende Objekte (z.B. Gebude und Vegetation) bei der Mo

21、dellierung der Grenzflche zur Luft. Die dreidimensionale Punktmenge eines DHM kann durch verschiedene Methoden erfasst werden. Hierbei reicht die Bandbreite von der Digitalisierung analoger Quellen ber photogrammetrische Methoden, Radarverfahren bis zum Airborne Laserscanning. Die verschiedenen Verf

22、ahren kommen je nach Projekt-definition hinsichtlich der erforderlichen Genauigkeit und Punktdichte unter der Beachtung der Wirtschaftlich-keit zum Einsatz. Ebenfalls aufgabenspezifisch werden die erforderlichen Elemente, wie z.B. Massenpunkte und gelndecharakteristische Strukturelemente, zur Beschr

23、eibung von DHM festgelegt. Die Oberflchen-modellierung ist letztendlich vom mathematischen Ansatz, z.B. der Wahl des Interpolationsverfahrens, Methodik der Vermaschung etc., abhngig. DHM-Datenstze knnen in Abhngigkeit von der Punktdichte und der Genauigkeit der Oberflchen-reprsentanz gruppiert und d

24、ifferenziert werden. Fr diese Einteilung werden berwiegend die Empfehlungen der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Lnder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) angehalten. DIN 18740-6 behandelt drei Schwerpunktthemen: Begriffsdefinitionen; Erfassen und Modellieren von Hhendaten; Spezi

25、fikation von Hhenmodellen. DIN 18740-6:2014-12 6 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt Anforderungen an digitale Hhenmodelle regionaler, berregionaler, nationaler und internationaler Ausdehnung fest. In dieser Norm werden keine Techniken basierend auf terrestrischen Messverfahren, wie z. B. dem Global

26、en Navigationssatellitensystem (GNSS) betrachtet. Diese Verfahren dienen im Sinne dieser Norm zur Georeferenzierung, der Bereitstellung von Kontrolldaten und zur Qualittsbestimmung. Diese Norm gilt fr die Ableitung von digitalen Hhenmodellen, die auf der Grundlage von flugzeug- bzw. satellitengesttz

27、ter Erfassungsmethoden hergestellt werden. Die Datenerfassungsmethode fr digitale Hhenmodelle ist von der Zielanwendung und somit von den anwendungsspezifischen Genauigkeits-anforderungen und der Punktdichte abhngig. Als geeignete Verfahren fr die Gewinnung von Rohdaten zur Ableitung von digitalen H

28、henmodellen kommen nach heutigem Stand der Technik die luftbild- und satellitengesttzte Photogrammetrie, das Airborne Laserscanning sowie interferometrisches Radar (InSAR) in Betracht. Anforderungen an Sensoren sind nicht Bestandteil dieser Norm. ANMERKUNG Die digitalen Hhenmodelle finden u.a. Anwen

29、dung in geobezogenen Aufgabenstellungen der Landes-vermessung, der Umweltverwaltung, der Lagerstttenmanagement, der Hydrologie und der Archologie. 2 Normative Verweisungen Nicht anwendbar. 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe: 3.1 digitales Modell (en: digital m

30、odel; fr: modle numrique m.) strukturierte Menge von Punkten, Linien, Flchen und deren topologische Relationen, welche in einer Datei oder Datenbank organisiert werden und die eine Reprsentation eines Objektes mit einer bestimmten Genauigkeit erlaubt Anmerkung 1 zum Begriff: Punkte knnen regelmig od

31、er unregelmig verteilt sein. Flchen knnen Begrenzungs-, Aussparungs-, Wasserflchen, etc. sein. Anmerkung 2 zum Begriff: Bei einem hybriden Modell handelt es sich um ein Gittermodell, dem Strukturinformationen in Form von zustzlichen Punkten, Linien und Flchen beigegeben sind. 3.2 digitales Hhenmodel

32、l DHM (en: digital elevation model DEM; fr: modle numrique dlvation MNE m.) Datensatz von Hhenwerten, die einem bergeordneten Koordinatensystem zugeordnet sind, die die Hhenstruktur des Objektes, z. B. des Gelndes, hinreichend reprsentieren QUELLE: DIN 18716:2012-08, 6.2.18 Anmerkung 1 zum Begriff:

33、Es dient als Oberbegriff fr DGM und DOM. Es kann aus originren Messdaten (Primres Modell) oder aus abgeleiteten Daten (Sekundres Modell) bestehen. DIN 18740-6:2014-12 7 3.3 regelmiges digitales Hhenmodell Grid (en: regular digital elevation model; fr: modle numrique dlvation rgulier m.) digitales Hh

34、enmodell, das durch quidistant angeordnete Hhenpunkte reprsentiert wird 3.4 unregelmiges digitales Hhenmodell (en: irregular digital elevation model; fr: modle numrique dlvation irrgulier m.) digitales Hhenmodell, das durch Hhenpunkte mit unterschiedlichen Punktabstnden und/oder diskrete Hhenpunkte

35、und/oder lineare 3D-Objekte reprsentiert wird BEISPIEL Lineare 3D-Objekte knnen zum Beispiel Bruchkanten oder Formlinien sein. 3.5 digitales Gelndemodell DGM (en: digital terrain model DTM; fr: modle numrique de terrain MNT m.) Datensatz von Hhenwerten und ggfs. weiteren Linienelementen (z. B. Bruch

36、kanten), die einem bergeordneten Koordinatensystem zugeordnet sind, die die Gelndestruktur hinreichend reprsentieren QUELLE: DIN 18716:2012-08, 6.2.19 Anmerkung 1 zum Begriff: Fr wasserbauliche Anwendung gibt es den Sonderfall, dass ein DGM anstatt der Wasseroberflche die Gewssersohlen und -profile

37、beschreibt. 3.6 digitales Oberflchenmodell DOM (en: digital surface model DSM; fr: modle numrique de la superficie MNS m.) Datensatz von Hhenwerten und ggfs. weiteren Linienelementen (z. B. Bruchkanten), die einem bergeordneten Koordinatensystem zugeordnet sind, die die Hhen und Formen der Erdoberfl

38、che inklusive Bauwerke und Vegetation hinreichend reprsentieren Anmerkung 1 zum Begriff: Bedingt durch unterschiedliche Erfassungszeitpunkte knnen Hhensprnge auftreten z. B. bei Vegetations- und Wasserflchen. Anmerkung 2 zum Begriff: Es beinhaltet auch als statisch einzustufende Objekte, wie z. B. V

39、egetation, Gebude und Brcken. Wasseroberflchen sind sofern nicht anders spezifiziert Teil des DOM. 3.7 Differenzmodell (en: digital difference model; fr: modle numrique de la diffrence entre deux modles m.) digitales Hhenmodell als Differenz zweier Hhenmodelle 3.8 Objekthhenmodell normiertes Hhenmod

40、ell (en: digital model of object heights; fr: modle numrique de la hauteur des objets m.) digitales Oberflchenmodell, das die Hhe der als statisch einzustufenden Objekte abbildet und sich als Differenz aus DOM und DGM ergibt Anmerkung 1 zum Begriff: In der Forstverwaltung kommt der englischsprachige

41、 Begriff DCM (Digital Canopy Model) zum Einsatz. DIN 18740-6:2014-12 8 3.9 2,5 D-Modell (en: 2,5 D model; fr: modle numrique en 2,5 dimensions m.) Modell, bei dem jedem Lagepunkt der Erdoberflche genau ein Hhenwert im Modell zugewiesen Anmerkung 1 zum Begriff: Mehrere Hhenwerte entsprechend der Real

42、itt sind nicht mglich. 3.10 hybrides Hhenmodell (en: hybrid digital elevation model; fr: modle numrique hybride dlvation m.) Kombination unterschiedlicher Hhenmodelle 3.11 Hhe (en: elevation, height; fr: lvation, hauteur f.) Abstand eines Punktes von einer gewhlten Bezugsflche, nach oben lngs einer

43、senkrechten Linie zu dieser Bezugsflche gemessen QUELLE: DIN EN ISO 6709:2009-10, 4.7 Anmerkung 1 zum Begriff: Hhen werden von der Hhenbezugsflche ausgehend in Zenitrichtung positiv gezhlt. Anmerkung 2 zum Begriff: In der Bathymetrie werden Hhen als Tiefen bezeichnet. 3.12 Tiefe (en: depth; fr: prof

44、ondeur f.) Abstand eines Punktes von einer gewhlten Bezugsflche, nach unten lngs einer senkrechten Linie zu dieser Bezugsflche gemessen Anmerkung 1 zum Begriff: Eine Tiefe oberhalb der Bezugsflche hat einen negativen Wert. QUELLE: DIN EN ISO 6709:2009-10, 4.6 3.13 ellipsoidische Hhe (en: ellipssoidi

45、c height; fr: hauteur ellipsode f.) Lnge der Ellipsoidnormalen zwischen einem Punkt und dem Referenzellipsoid QUELLE: DIN 18709-1:1995-10, 10.2.1.5 3.14 Hhenbezugssystem Hhensystem (en: height reference system; fr: systme de refrence dlvation f.) in der Regel durch eine Hhenbezugsflche und ihren Abs

46、tand zu einem Zentralpunkt definiertes System Anmerkung 1 zum Begriff: Hhenbezugsflchen werden in der Regel so gewhlt, dass sie innerhalb eines bestimmten Gebietes nherungsweise mit dem mittleren Meeresspiegel zusammenfallen. Anmerkung 2 zum Begriff: Das amtliche gesamtdeutsche Hhenbezugssystem wird

47、 durch das Deutsche Haupthhennetz (DHHN) von 1992 festgelegt. Daneben sind noch das DHHN 1990 sowie das DHHN 2012 im amtlichen Gebrauch. QUELLE: DIN 18709-1:1995-10, 7.1.1.3 DIN 18740-6:2014-12 9 3.15 Objektklasse (en: object class, object category, fr: catgorie dobjet f.) Gesamtheit von Objekten, d

48、ie sich von anderen durch bestimmte messbare Merkmale unterscheiden QUELLE: DIN 18716:2012-08, 6.4.15 3.16 Erfassungskriterium (en: registration criterion; fr: critre de levement f.) Kriterium, das in Verbindung mit den Regeln fr die Objektbildung, der Definition der Objektarten und der Attribute den Umfang und die Genauigkeit der Objekterfassung fr einen Hhendatensatz festlegt 3.17 Rohdaten originre Messdaten (en: raw data; fr: donnes brutes f.) Ergebnisse eines Messprozesses ohne nachtrgliche Anbringung von Korrekturen QUELLE: DIN 18709-3:2012-10,