1、1三维数字地形图测绘技术的应用分析摘要：三维数字地形图将以往采用的二维地形图提升到了三维空间的高度，打破了空间的限制，从更高的角度去表达和分析现实世界，还有各实物之间的空间架构，这对城市的建设和规划会有很好的启示和指导作用，而且它对三维地理信息系统的发展有很有利的促进作用。 关键词：三维数字；地形；测绘 1 背景 将地形图数字化是为了地形图的储存和使用，现有的数字地图大多都是二维的，地图上只能反映相应地点的平面图形，不能反映其高程，此类地形图中的所有部分都是二维的。因此为了能够打破二维地形图对空间的表达方面的限制，弥补应用方面的缺陷，三维地形图便产生了。三维数字地形图所显示的点和线都是三维的，
2、因此用户能够很明确的查看两点之间的折线长度；也能够在地图上查询某地的平面和三维坐标；两地之间的纵向的断面图也可以很清晰的现实出来；另外，两个地点之间的水平、空间方位角，水平、纵向距离，坡度等数据的计算和查询都会变得非常方便。而三维地形图的这些功能会对工程建设设计和规划产生非常有利的作用，例如对输出管道、输电线路等的设计和规划有很强的指导作用和应用价值。 2 三维数字地形图的基本概念 2.1 三维数字地形图的概念 2三维数字地形图指的是地物、地貌等立体形状和空间坐标用三维点表示出来，在这样的途中，地形、地貌都是它描述的对象，即线划地形图。这就意味着，三维地形图中所有的地形、地貌、地物都是三维体现
3、的，横轴和纵轴表示的是地貌、地物的水平投影，而 Z 轴则表示的是三维的坐标，是立体的、空间的。 2.2 三维数字地形图的特征 三维数字地形图的特征主要表现在以下几个方面：第一，它是数字或电子版形式的，不是传统的纸质的。第二，它不仅能够描述地物的空间位置和形状，而且能够描述区域内的自然地貌的起伏状况。第三，它的制图比例是一比一的，表示的是某地物的平面的大小和位置以及三维的空间高度或空间位置，这是通过设定地面上空某一点来测量的。第四，地形、地貌和地物的立体形状都是通过三维的离散点来描述出来的。第五，我们从三维地图上所看到的信息都是非常精确和细致的，我们用更易懂的词来描述这一特点，就是说三维数字地形
4、图都是大比例尺的，或者说是高分辨率的，而且它所描述的区域都非常小，所以内容详细，画面清晰。 3 三维空间数据的获取方法 要想建成三维数字地形图，需要大量的数据采集的基础上，这样才能保证它所提供的信息的完整和精确。目前我们获得高分辨率的三维数据的方法主要体现在以下几点： 3.1 数字摄影测量技术。 可以通过数字摄影技术来对空间立体数据进行采集，这一方面需要3做到尽量进行高密度的三维数据采集，它比较适合用来制作较大区域三维地图。 3.2 全站仪测量技术。 全站仪可以获取较全面、较精确的空间坐标数据，尤其是对三维数据的获取度更准确、更到位。这种测量技术是进行三维地图制作时进行信息采集的最理想的方法和
5、技术，最重要的是它能够测量物体的高度，这种技术比较适合制作小范围、高分辨率的三维地图。缺点就是比较费时费力。 3.3GPSRTK 技术。 这种技术也是在制作高分辨率的三维地图时进行信息采集的重要技术，但是这种技术也尤其局限性，它受到城市卫星信号不足，三维异常等问题的局限，在对地物的高度进行测量时往往会遇到困难。 3.4 以地图为数据源的三维空间数据的获取方法。 此种方法尽管能够获得一些粗略的高度数据，但是很难进行准确推测，因此运用这种技术所制成的三维地图一般精确度都不高。对各种点、线、面的地物的高度数据的获取是在制作三维地形图的基础，但目前多数的技术和方法都无法做到高度值的精确采集。这就是三维
6、制图面临的难题。 4 三维地形与地物绘制 二维地图所用的符号都是二维的，地面物体是没有高度的，通用体现在一个水平面上，物体的高度和三维形态等数据需要通过等高线等来进行计算和推测，它比三维地形图要更粗略和抽象。二维地图很难明确4表达出地形、地貌、地物的立体形态。因为在进行立体表达时，不仅要表现出它在水平方向的拐点，也要明确表达出它在垂直方向的拐点，也就是坡度、高度等方向上的变化点。而二维地形图在进行线状地物表达时，所运用的只是二维的符号，运用这些符号进行拐点描述，很难直观明显地显示它的立体形态和真实位置。下面两图就是对三维数字地形图在进行线状地物表达时的优势进行了说明。 我们常说的进行数字地形描
7、述的方法主要有三个，即不规则格网模型、等高线模型、规则格网模型。不规则格网模型是通过采样点的不规则分布而形成的连续的不规则三角形地面，这种模型没有一定的规则结构，而且也没有强大的分析能力。等高线模型就是根据等高线来制成的具有台阶痕迹的数字模型，它不能够清晰明确的描述沟壑等特殊的地形地貌。规则格网模型则是根据等间距的均匀分布而制成的图形，它的表达方式更加明确、直观，而在对如沟壑等的特殊地形地貌的表达方面也有很大的优势。很多特殊地形地貌的空间结构和立体形态是无法通过二维地形图表现出来的，但是运用规则格网模型则能够很明确、直观的表现出来，这打破了数字符号的复杂和模糊性，具有更直观的可视化特点，表现的
8、对象也更精确。三维地形图在进行地形表达时，它的精确还是要依靠三维高度值的密集和细致，规则格网模型的精确度取决于地图的分辨率，也与地形的复杂程度相关。因此我们可以用多分辨率的模型来进行地形描述，针对像平原等较简单的地形则可以用格网大一点的模型，而针对像山区等的地形较复杂的则可以用格网小一点的模型，这样可以更真实地表达地形地貌，也能够节约数据空间。 55、三维地形与地物的空间匹配集成技术 三维地形图主要是地形，地表、地下的地物的各种模型的综合，而地物和地形的模型必须要匹配融合，它们之间存在着一定的内在联系。在进行地物地形建模时，要尽量做到将地物数据与三维的地形数据进行无缝融合，这需要先进的技术支持
9、。如果地形地物不能很好地融合，那么就可能会出现地物与地形分离或者地物嵌入地下的情况，这不能真实地表达地形地物。所以，需要采用以下一些方法来将二者无缝融合。 5.1. 在对地物进行测量时，要着重对三维高度值进行测量，这样便于地物特征三维化。对于同一建筑物的特征点的采集应该一致，若出现差异则应该求取平均值计入。 5.2. 在进行地物特征点采集时，要对其水平方向和垂直方向的变化点都进行采集。 6、三维数字地形图的应用 三维规划的这些作用都会对城市的工程建设有一定的改良作用，它能够帮助设计人员对现场更加了解，对数据更加明确，了解更详尽的信息，而且能够帮助设计人员直接将设计结果三维化，同时也给了他们设计
10、和规划的思想启发。 7、结束语 三维数字地形图打破了传统二维地形图的空间的限制，将信息扩展成了三维化的立体信息，给儿女们从三维角度来描述和理解真实世界、空间结构的机会和工具。它通过高分辨率的地形图来对小区域的信息进行表达，具有精确、完整、直观的优势，对城市的规划和工程的建设有6非常有利的作用，同时也对三维地理信息系统的发展有很强的促进作用。参考文献： 1 郭岚，杨永崇，唐红涛.三维数字地形图及其地形、地物表达方式探讨J.工程勘察， 2009， 37（4）： 67-71. 2 史文中，吴立新，李清泉.三维空间信息系统模型与算法M.北京：电子工业出版社， 2007. 3 李成名，王继周，马照亭.数字城市三维地理空间框架原理与方法M.北京：科学出版社， 2008： 161-164.
