第十二章-數(shù)字地形圖的應(yīng)用課件

第十二章數(shù)字地形圖的應(yīng)用紙質(zhì)地形圖的應(yīng)用面積和體積計(jì)算數(shù)字高程模型及應(yīng)用第十二章數(shù)字地形圖的應(yīng)用1地形圖的主要用途

地形圖應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，如國土整治、資源勘測、城鄉(xiāng)建設(shè)、交通規(guī)劃、土地利用、環(huán)境保護(hù)、工程設(shè)計(jì)、礦藏采掘、河道整理、等，可在地形圖上獲取詳細(xì)的地面現(xiàn)狀信息。在國防和科研方面，更具重大用途。數(shù)字化地形圖使地形圖在管理和使用上體現(xiàn)出圖紙地形圖所無法比擬的優(yōu)越性。地形圖的主要用途地形圖應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，如國土整治、資源2一、紙質(zhì)地形圖的應(yīng)用1、確定點(diǎn)的平面坐標(biāo)2、確定兩點(diǎn)間的水平距離3、確定直線的坐標(biāo)方位角4、確定點(diǎn)的高程5、確定兩點(diǎn)間的坡度6、按一定方向繪制斷面圖7、確定匯水面積一、紙質(zhì)地形圖的應(yīng)用1、確定點(diǎn)的平面坐標(biāo)31、確定點(diǎn)的平面坐標(biāo)1:1000110012001300140015001000ABpnmqα(X0,Y0)400500600700800o如圖：求A點(diǎn)坐標(biāo)式中：，—該點(diǎn)所在方格西南角坐標(biāo)；M—比例尺分母1、確定點(diǎn)的平面坐標(biāo)1:1000110041)、圖解法（直接量測）2、確定兩點(diǎn)間的水平距離2)、量測坐標(biāo)計(jì)算（解析法）110012001300140015001000ABpnmqα(X0,Y0)400500600700800o1:10001)、圖解法（直接量測）2、確定兩點(diǎn)間的水平距離2)、量測坐53、確定直線的坐標(biāo)方位角1)、直接量測2)、量測坐標(biāo)計(jì)算110012001300140015001000ABpnmqα(X0,Y0)400500600700800o1:10003、確定直線的坐標(biāo)方位角1)、直接量測2)、量測坐標(biāo)計(jì)算64、確定點(diǎn)的高程等高線上點(diǎn)的高程，等于該等高線的高程；

不在等高線上點(diǎn)的高程，用內(nèi)插方法求得。式中50mnF—等高距4、確定點(diǎn)的高程等高線上點(diǎn)的高程，等于該等高線的75、確定兩點(diǎn)間的坡度式中：—A，B兩點(diǎn)間的高差—A，B兩點(diǎn)間的實(shí)際水平距離AB5、確定兩點(diǎn)間的坡度式中：—A，B兩點(diǎn)間的高差—A，B兩點(diǎn)間8用橫軸表示水平距離，比例尺為1:1000—1:2000用縱軸表示點(diǎn)的高程，比例尺為1:50—1:200一般地，縱軸比例尺比橫軸比例尺大10或20倍。6、根據(jù)地形圖繪制指定方向的斷面圖在工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常要了解在某一方向上的地形起伏情況，例如公路、b隧道、管道等的選線，可根據(jù)斷面圖設(shè)計(jì)坡度，估算工程量，確定施工方案。用橫軸表示水平距離，比例尺為1:1000—1:29(1)畫出兩條相互垂直的軸線，并確定距離與高程比例尺。(2)在橫軸上，按距離比例尺標(biāo)繪A、1、2、3、…(3)按高程比例尺將各點(diǎn)標(biāo)繪在縱軸方向上。(4)用光滑曲線連接各標(biāo)繪的各點(diǎn)。作圖步驟：(1)畫出兩條相互垂直的軸線，并確定距離與高程比例尺。(2)10例：試沿MN方向繪制斷面圖

10m20m40m30m10203040高程水平距離MN41.219.631.8例：試沿MN方向繪制斷面圖111

修筑道路時有時要跨越河流或山谷，這時就必須建橋梁或涵洞，光修水庫必須筑壩攔水，而橋梁涵洞孔徑的大小，水壩的設(shè)計(jì)位置與壩高，水庫的蓄水量等都要根據(jù)匯集于這個地區(qū)的水流量來確定匯集水流量的面積，稱為匯水面積。匯水面積的邊界線是由一系列的山脊線連接而成的。7、確定匯水面積修筑道路時有時要跨越河流或山谷，這時就必須建橋梁或涵洞，127、確定匯水面積匯水面積的邊界是指某地能匯集雨水的實(shí)際邊界。它是一系列分水線即山脊線的連線。匯水面積邊界線的特點(diǎn)是：邊界線是通過一系列山脊線以及各山頭、鞍部的曲線，并與河道指定斷面形成的閉合環(huán)線。

7、確定匯水面積匯水面積的邊界是指某地能匯集雨水的實(shí)際邊界。13二、面積和體積計(jì)算1、透明方格紙法

2、平行線法

3、解析法

4、求積儀法5、直接利用幾何圖形計(jì)算面積面積計(jì)算二、面積和體積計(jì)算1、透明方格紙法面積計(jì)算141、透明方格紙法透明方格紙法計(jì)算曲線內(nèi)的面積，先將毫米透明方格紙覆蓋在圖形上，數(shù)出圖形內(nèi)完整的方格數(shù)n1和不完整的方格數(shù)n2，則面積可按下式計(jì)算

n2圖形邊界所占的方格數(shù)n1為圖形邊界所包圍的方格個數(shù)M為比例尺分母1、透明方格紙法透明方格紙法n2圖形邊界所占的方格數(shù)n1為圖152、平行線法

將繪有等距平行線的透明紙覆蓋在圖形上。則相鄰兩平行線間截割的圖形面積可近似視為梯形。梯形的高為平行線間距h，圖形截割各平行線的長度，則各梯形面積分別為：

圖形總面積：2、平行線法將繪有等距平行線的透明紙覆蓋在圖形上。則相鄰163、解析法

若圖形為任意多邊形，且各頂點(diǎn)坐標(biāo)已在圖上量出或?qū)嵉販y定，可利用各點(diǎn)坐標(biāo)以解析法計(jì)算面積。如圖1234點(diǎn)分別向Y軸作垂線，由梯形面積加減可以得到圖形1234圍起的圖形面積A為：整理得下式展開后得下式：3、解析法若圖形為任意多邊形，且各頂點(diǎn)坐標(biāo)已在圖上量出或?qū)?74、求積儀法求積儀是一種專門供圖上量算面積的儀器，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡便、速度快，適用于任意曲線圖形的面積量算，并能保證一定的精度。求積儀有機(jī)械求積儀和電子求積儀兩種。4、求積儀法求積儀是一種專門供圖上量算面積的儀器，18第十二章-數(shù)字地形圖的應(yīng)用課件19土石方量的計(jì)算體積計(jì)算土石方量的計(jì)算體積計(jì)算20例：

在地形圖上對某地段進(jìn)行場地平整，首先在圖上繪制方格，共繪制7個方格，方格邊長10m。從等高線內(nèi)插求得方格頂點(diǎn)高程如圖所示。1.計(jì)算平整土地設(shè)計(jì)高程圖中：A1、A4、B4、C1、C3均為角點(diǎn)；A2、A3、B1、C2均為邊點(diǎn)；B3為拐點(diǎn)；B2為中點(diǎn)。例：在地形圖上對某地段進(jìn)行場地平整，首先在圖上繪制方格21

施工量=地面高程-設(shè)計(jì)高程施工量為正表示挖深，負(fù)數(shù)表示填高數(shù)；它們應(yīng)注明在方格頂點(diǎn)旁的圓括號內(nèi)。2.計(jì)算各方格頂點(diǎn)的施工量施工量=地面高程-223．計(jì)算填、挖方量總的土方體積為各方格體積之和?？梢钥闯觯航屈c(diǎn)、邊點(diǎn)、拐點(diǎn)和中點(diǎn)分別進(jìn)行計(jì)算各點(diǎn)所占的體積：

3．計(jì)算填、挖方量總的土方體積為各方格體積之和?？梢?3表格統(tǒng)計(jì)，方格頂點(diǎn)編號、挖深及填高。按挖方與填方分別求和，可求得總控方量與總填方量。表格統(tǒng)計(jì)，方格頂點(diǎn)編號、挖深及填高。按挖方與填方分別求24三、數(shù)字高程模型及應(yīng)用1、DEM概述2、DEM的數(shù)據(jù)獲取3、DEM的建立方法4、DEM應(yīng)用三、數(shù)字高程模型及應(yīng)用1、DEM概述251、概述：DEM定義DEM，(DigitalElevationModels)：是國家基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，它表示地表區(qū)域上地形的三維向量的有限序列，即地表單元上高程的集合，數(shù)學(xué)表達(dá)為：z=f(x，y)。

DTM，(DigitalTerrainModels)：當(dāng)DEM中的z為其它二維表面上連續(xù)變化的地理特征，如地面溫度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤類型等其他地面諸特征。

1、概述：DEM定義DEM，(DigitalElevati26DEM與DTM的區(qū)分?jǐn)?shù)字高程模型：研究地面起伏。數(shù)字地形模型：含有地面起伏和屬性(如坡度、坡向等)兩個含義，是DEM的進(jìn)一步分析。DEM與DTM的區(qū)分?jǐn)?shù)字高程模型：研究地面起伏。27DEM的特點(diǎn)(1)容易以多種形式顯示地形信息；(2)精度不會損失；(3)容易實(shí)現(xiàn)自動化、實(shí)時化。DEM的特點(diǎn)(1)容易以多種形式顯示地形信息；282、DEM數(shù)據(jù)來源（1）航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源（2）以地形圖為數(shù)據(jù)源（3）以地面實(shí)測記錄為數(shù)據(jù)源（4）其它數(shù)據(jù)源●數(shù)據(jù)源決定采集方法。數(shù)據(jù)點(diǎn)的采集密度和采點(diǎn)的選擇決定DEM的精度。2、DEM數(shù)據(jù)來源（1）航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源●數(shù)據(jù)源決29DEM數(shù)據(jù)采集●數(shù)字?jǐn)z影測量：利用帶自動記錄裝置的立體測圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測圖儀及數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，進(jìn)行人工、半自動或全自動的量測。其原理是在攝影圖的基礎(chǔ)上利用測圖儀進(jìn)行測量?！瘳F(xiàn)有地圖數(shù)字化：對已有地圖上的信息(如等高線)進(jìn)行數(shù)字化?！竦孛鏈y量：利用自動記錄的全站儀在野外實(shí)地測量?！窨臻g傳感器：利用GPS，結(jié)合雷達(dá)和激光測高儀采集數(shù)據(jù)。DEM數(shù)據(jù)采集●數(shù)字?jǐn)z影測量：利用帶自動記錄裝置的立體測圖儀303、DEM的建立方法人工格網(wǎng)法三角網(wǎng)法等高線插值法3、DEM的建立方法人工格網(wǎng)法31人工格網(wǎng)法●在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心點(diǎn)或交點(diǎn)的高程值。人工格網(wǎng)法●在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心點(diǎn)或交點(diǎn)的高程值32三角網(wǎng)法

對有限個離散點(diǎn)，每三個鄰近點(diǎn)聯(lián)結(jié)成三角形，每個三角形代表一個局部平面，再根據(jù)每個平面方程，可計(jì)算各格網(wǎng)點(diǎn)高程，生成DEM。

三角網(wǎng)法對有限個離散點(diǎn)，每三個鄰近點(diǎn)聯(lián)結(jié)成三角形，每個33等高線插值法等高線插值法344、DEM的應(yīng)用三維景觀數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實(shí)DEM在工程上的應(yīng)用4、DEM的應(yīng)用三維景觀35三維景觀三維景觀36第十二章-數(shù)字地形圖的應(yīng)用課件37數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實(shí)CityModelDOMDEMDLGAttributeRDB數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實(shí)CityModelDOMDEMDLGAt38數(shù)碼深圳數(shù)碼深圳393D建筑3D建筑40DEM+DOM+DLGDEM+DOM+DLG41交通行業(yè)：數(shù)字公路交通行業(yè)：數(shù)字公路42DEM的土石方計(jì)算立體計(jì)算線路挖土、石方量DEM的土石方計(jì)算立體計(jì)算線路挖土、石方量43坡度圖和坡向圖的制作坡度圖和坡向圖的制作44等高線的繪制在格網(wǎng)DEM上自動繪制等高線主要包括兩個步驟：1、等高線追蹤，利用DEM矩形格網(wǎng)點(diǎn)的高程內(nèi)插出格網(wǎng)邊上的等高線點(diǎn)，并將這些等高線點(diǎn)排序；2、等高線光滑，進(jìn)一步加密等高線點(diǎn)并繪制光滑曲線。

等高線的繪制在格網(wǎng)DEM上自動繪制等高線主要包括兩個步驟：45謝謝！第十二章-數(shù)字地形圖的應(yīng)用課件46第十二章數(shù)字地形圖的應(yīng)用紙質(zhì)地形圖的應(yīng)用面積和體積計(jì)算數(shù)字高程模型及應(yīng)用第十二章數(shù)字地形圖的應(yīng)用47地形圖的主要用途

地形圖應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，如國土整治、資源勘測、城鄉(xiāng)建設(shè)、交通規(guī)劃、土地利用、環(huán)境保護(hù)、工程設(shè)計(jì)、礦藏采掘、河道整理、等，可在地形圖上獲取詳細(xì)的地面現(xiàn)狀信息。在國防和科研方面，更具重大用途。數(shù)字化地形圖使地形圖在管理和使用上體現(xiàn)出圖紙地形圖所無法比擬的優(yōu)越性。地形圖的主要用途地形圖應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，如國土整治、資源48一、紙質(zhì)地形圖的應(yīng)用1、確定點(diǎn)的平面坐標(biāo)2、確定兩點(diǎn)間的水平距離3、確定直線的坐標(biāo)方位角4、確定點(diǎn)的高程5、確定兩點(diǎn)間的坡度6、按一定方向繪制斷面圖7、確定匯水面積一、紙質(zhì)地形圖的應(yīng)用1、確定點(diǎn)的平面坐標(biāo)491、確定點(diǎn)的平面坐標(biāo)1:1000110012001300140015001000ABpnmqα(X0,Y0)400500600700800o如圖：求A點(diǎn)坐標(biāo)式中：，—該點(diǎn)所在方格西南角坐標(biāo)；M—比例尺分母1、確定點(diǎn)的平面坐標(biāo)1:10001100501)、圖解法（直接量測）2、確定兩點(diǎn)間的水平距離2)、量測坐標(biāo)計(jì)算（解析法）110012001300140015001000ABpnmqα(X0,Y0)400500600700800o1:10001)、圖解法（直接量測）2、確定兩點(diǎn)間的水平距離2)、量測坐513、確定直線的坐標(biāo)方位角1)、直接量測2)、量測坐標(biāo)計(jì)算110012001300140015001000ABpnmqα(X0,Y0)400500600700800o1:10003、確定直線的坐標(biāo)方位角1)、直接量測2)、量測坐標(biāo)計(jì)算524、確定點(diǎn)的高程等高線上點(diǎn)的高程，等于該等高線的高程；

不在等高線上點(diǎn)的高程，用內(nèi)插方法求得。式中50mnF—等高距4、確定點(diǎn)的高程等高線上點(diǎn)的高程，等于該等高線的535、確定兩點(diǎn)間的坡度式中：—A，B兩點(diǎn)間的高差—A，B兩點(diǎn)間的實(shí)際水平距離AB5、確定兩點(diǎn)間的坡度式中：—A，B兩點(diǎn)間的高差—A，B兩點(diǎn)間54用橫軸表示水平距離，比例尺為1:1000—1:2000用縱軸表示點(diǎn)的高程，比例尺為1:50—1:200一般地，縱軸比例尺比橫軸比例尺大10或20倍。6、根據(jù)地形圖繪制指定方向的斷面圖在工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常要了解在某一方向上的地形起伏情況，例如公路、b隧道、管道等的選線，可根據(jù)斷面圖設(shè)計(jì)坡度，估算工程量，確定施工方案。用橫軸表示水平距離，比例尺為1:1000—1:255(1)畫出兩條相互垂直的軸線，并確定距離與高程比例尺。(2)在橫軸上，按距離比例尺標(biāo)繪A、1、2、3、…(3)按高程比例尺將各點(diǎn)標(biāo)繪在縱軸方向上。(4)用光滑曲線連接各標(biāo)繪的各點(diǎn)。作圖步驟：(1)畫出兩條相互垂直的軸線，并確定距離與高程比例尺。(2)56例：試沿MN方向繪制斷面圖

10m20m40m30m10203040高程水平距離MN41.219.631.8例：試沿MN方向繪制斷面圖157

修筑道路時有時要跨越河流或山谷，這時就必須建橋梁或涵洞，光修水庫必須筑壩攔水，而橋梁涵洞孔徑的大小，水壩的設(shè)計(jì)位置與壩高，水庫的蓄水量等都要根據(jù)匯集于這個地區(qū)的水流量來確定匯集水流量的面積，稱為匯水面積。匯水面積的邊界線是由一系列的山脊線連接而成的。7、確定匯水面積修筑道路時有時要跨越河流或山谷，這時就必須建橋梁或涵洞，587、確定匯水面積匯水面積的邊界是指某地能匯集雨水的實(shí)際邊界。它是一系列分水線即山脊線的連線。匯水面積邊界線的特點(diǎn)是：邊界線是通過一系列山脊線以及各山頭、鞍部的曲線，并與河道指定斷面形成的閉合環(huán)線。

7、確定匯水面積匯水面積的邊界是指某地能匯集雨水的實(shí)際邊界。59二、面積和體積計(jì)算1、透明方格紙法

2、平行線法

3、解析法

4、求積儀法5、直接利用幾何圖形計(jì)算面積面積計(jì)算二、面積和體積計(jì)算1、透明方格紙法面積計(jì)算601、透明方格紙法透明方格紙法計(jì)算曲線內(nèi)的面積，先將毫米透明方格紙覆蓋在圖形上，數(shù)出圖形內(nèi)完整的方格數(shù)n1和不完整的方格數(shù)n2，則面積可按下式計(jì)算

n2圖形邊界所占的方格數(shù)n1為圖形邊界所包圍的方格個數(shù)M為比例尺分母1、透明方格紙法透明方格紙法n2圖形邊界所占的方格數(shù)n1為圖612、平行線法

將繪有等距平行線的透明紙覆蓋在圖形上。則相鄰兩平行線間截割的圖形面積可近似視為梯形。梯形的高為平行線間距h，圖形截割各平行線的長度，則各梯形面積分別為：

圖形總面積：2、平行線法將繪有等距平行線的透明紙覆蓋在圖形上。則相鄰623、解析法

若圖形為任意多邊形，且各頂點(diǎn)坐標(biāo)已在圖上量出或?qū)嵉販y定，可利用各點(diǎn)坐標(biāo)以解析法計(jì)算面積。如圖1234點(diǎn)分別向Y軸作垂線，由梯形面積加減可以得到圖形1234圍起的圖形面積A為：整理得下式展開后得下式：3、解析法若圖形為任意多邊形，且各頂點(diǎn)坐標(biāo)已在圖上量出或?qū)?34、求積儀法求積儀是一種專門供圖上量算面積的儀器，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡便、速度快，適用于任意曲線圖形的面積量算，并能保證一定的精度。求積儀有機(jī)械求積儀和電子求積儀兩種。4、求積儀法求積儀是一種專門供圖上量算面積的儀器，64第十二章-數(shù)字地形圖的應(yīng)用課件65土石方量的計(jì)算體積計(jì)算土石方量的計(jì)算體積計(jì)算66例：

在地形圖上對某地段進(jìn)行場地平整，首先在圖上繪制方格，共繪制7個方格，方格邊長10m。從等高線內(nèi)插求得方格頂點(diǎn)高程如圖所示。1.計(jì)算平整土地設(shè)計(jì)高程圖中：A1、A4、B4、C1、C3均為角點(diǎn)；A2、A3、B1、C2均為邊點(diǎn)；B3為拐點(diǎn)；B2為中點(diǎn)。例：在地形圖上對某地段進(jìn)行場地平整，首先在圖上繪制方格67

施工量=地面高程-設(shè)計(jì)高程施工量為正表示挖深，負(fù)數(shù)表示填高數(shù)；它們應(yīng)注明在方格頂點(diǎn)旁的圓括號內(nèi)。2.計(jì)算各方格頂點(diǎn)的施工量施工量=地面高程-683．計(jì)算填、挖方量總的土方體積為各方格體積之和?？梢钥闯觯航屈c(diǎn)、邊點(diǎn)、拐點(diǎn)和中點(diǎn)分別進(jìn)行計(jì)算各點(diǎn)所占的體積：

3．計(jì)算填、挖方量總的土方體積為各方格體積之和?？梢?9表格統(tǒng)計(jì)，方格頂點(diǎn)編號、挖深及填高。按挖方與填方分別求和，可求得總控方量與總填方量。表格統(tǒng)計(jì)，方格頂點(diǎn)編號、挖深及填高。按挖方與填方分別求70三、數(shù)字高程模型及應(yīng)用1、DEM概述2、DEM的數(shù)據(jù)獲取3、DEM的建立方法4、DEM應(yīng)用三、數(shù)字高程模型及應(yīng)用1、DEM概述711、概述：DEM定義DEM，(DigitalElevationModels)：是國家基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，它表示地表區(qū)域上地形的三維向量的有限序列，即地表單元上高程的集合，數(shù)學(xué)表達(dá)為：z=f(x，y)。

DTM，(DigitalTerrainModels)：當(dāng)DEM中的z為其它二維表面上連續(xù)變化的地理特征，如地面溫度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤類型等其他地面諸特征。

1、概述：DEM定義DEM，(DigitalElevati72DEM與DTM的區(qū)分?jǐn)?shù)字高程模型：研究地面起伏。數(shù)字地形模型：含有地面起伏和屬性(如坡度、坡向等)兩個含義，是DEM的進(jìn)一步分析。DEM與DTM的區(qū)分?jǐn)?shù)字高程模型：研究地面起伏。73DEM的特點(diǎn)(1)容易以多種形式顯示地形信息；(2)精度不會損失；(3)容易實(shí)現(xiàn)自動化、實(shí)時化。DEM的特點(diǎn)(1)容易以多種形式顯示地形信息；742、DEM數(shù)據(jù)來源（1）航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源（2）以地形圖為數(shù)據(jù)源（3）以地面實(shí)測記錄為數(shù)據(jù)源（4）其它數(shù)據(jù)源●數(shù)據(jù)源決定采集方法。數(shù)據(jù)點(diǎn)的采集密度和采點(diǎn)的選擇決定DEM的精度。2、DEM數(shù)據(jù)來源（1）航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源●數(shù)據(jù)源決75DEM數(shù)據(jù)采集●數(shù)字?jǐn)z影測量：