數(shù)字測(cè)圖 第3版 課件 項(xiàng)目7（7.1數(shù)字地形圖的應(yīng)用）

項(xiàng)目7數(shù)字地形圖的應(yīng)用重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程測(cè)量教研室提綱：數(shù)字地面模型的建立數(shù)字地面模型的一般應(yīng)用數(shù)字地面模型在工程上的應(yīng)用

數(shù)字地面模型（DTM）是為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)處理而產(chǎn)生的，它是在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)并管理的空間數(shù)據(jù)的集合，是帶有空間位置特征和地形屬性的數(shù)字描述，也是建立不同層次的環(huán)境和信息系統(tǒng)不可缺少的組成部分。一、數(shù)字地面模型的建立建立DTM

數(shù)字地面模型（DTM）簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)模，是在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)并管理的空間數(shù)據(jù)集的通稱(chēng)，它是數(shù)字形式按照一定的結(jié)構(gòu)組織在一起，表示實(shí)際地形特征的空間分布，使地形屬性特征的數(shù)字描述。

DTM的核心是地球表面特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)和一套對(duì)地面提供連續(xù)描述的算法。1.數(shù)字地面模型的內(nèi)容(1)以多種形式顯示地形信息(2)保持精度不變(3)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化2.數(shù)字地面模型的特點(diǎn)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門(mén)研究非數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)問(wèn)題中計(jì)算機(jī)操作對(duì)象以及他們之間的關(guān)系和操作等的科學(xué)。DTM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)DTM的應(yīng)用有著重要的影響，不同的數(shù)據(jù)采用不同的算法，占用的存儲(chǔ)空間的大小不同，進(jìn)行計(jì)算的效率也不相同。目前采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，它分為規(guī)則格網(wǎng)和不規(guī)則格網(wǎng)。3.DTM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(1)規(guī)則格網(wǎng)規(guī)則格網(wǎng)結(jié)構(gòu)是將離散的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)依據(jù)插值算法求算出規(guī)則形狀的結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)有規(guī)律地放在DTM中。(2)不規(guī)則格網(wǎng)不規(guī)則格網(wǎng)結(jié)構(gòu)是以原始數(shù)據(jù)的坐標(biāo)位置作為網(wǎng)格的結(jié)點(diǎn)，組成不規(guī)則形狀格網(wǎng)。DTM系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要功能應(yīng)是從多個(gè)離散數(shù)據(jù)構(gòu)造出相互連接的網(wǎng)絡(luò)模型，以此作為DTM的基礎(chǔ)。從數(shù)據(jù)的獲取到模型的建立是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程。

4.數(shù)字地面模型的建立(1)數(shù)據(jù)的獲取數(shù)據(jù)的獲取就是提取已測(cè)定的地貌特征點(diǎn)，即將一個(gè)連續(xù)的地形表面轉(zhuǎn)化為一個(gè)以一定數(shù)量的離散點(diǎn)來(lái)表示的離散地表。數(shù)據(jù)的獲取主要有以下幾種方式：a)人工量取b)手扶跟蹤c)數(shù)字測(cè)圖d)掃描輸入（2）數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換（3）數(shù)據(jù)的預(yù)處理（4）構(gòu)網(wǎng)建立數(shù)字模型

a)不規(guī)則三角格網(wǎng)（TIN）的建立

b)規(guī)則格網(wǎng)的建立

數(shù)字地面模型（DTM）DTM可以用于公路、鐵路、輸電線(xiàn)路的選線(xiàn)，水利工程的選址，軍事制高點(diǎn)的選擇，土壤侵蝕、土地類(lèi)型的分析等，還可以用于測(cè)繪、制圖、遙感等領(lǐng)域。二.數(shù)字地面模型的一般應(yīng)用

網(wǎng)格型DTM將區(qū)域表示為規(guī)則或不規(guī)則的網(wǎng)格單元，從矩形網(wǎng)格某個(gè)單元的邊開(kāi)始，利用網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)的格網(wǎng)結(jié)點(diǎn)信息及附加的格網(wǎng)單元結(jié)構(gòu)信息生成等高線(xiàn)。1.繪制等高線(xiàn)等高線(xiàn)

坡度和坡向是相互聯(lián)系的兩個(gè)參數(shù)。坡度反映斜坡的傾斜程度，是水平面與局部地表之間的正切值，是坡度-高度變化的最大比率。常用百分比表示；坡向反映斜坡所面對(duì)的方向，使坡向變化率最大的方向，按從正北方向起算的角度測(cè)量。2.坡度圖和坡向圖3地形斷面圖

根據(jù)數(shù)字高程模型繪制立體透視圖是DTM的一個(gè)非常重要的應(yīng)用。

(1)三維圖形的投影變換

(2)透視投影的特點(diǎn)

(3)透視投影原理

(4)三維透視立體圖形顯示4.地面模型透視圖

地形圖在工程建設(shè)中的應(yīng)用主要包括：量測(cè)圖上點(diǎn)的空間坐標(biāo)值、量算兩點(diǎn)間的距離、量算直線(xiàn)坐標(biāo)方位角、確定兩點(diǎn)間的坡度、按一定方向繪制斷面圖、面積量算、土石方計(jì)算、按限制坡度選線(xiàn)三、數(shù)字地圖在工程建設(shè)中的應(yīng)用

地形圖的基本幾何要素主要包括指定點(diǎn)坐標(biāo)、兩點(diǎn)間距離和方位角、線(xiàn)段長(zhǎng)度、實(shí)體面積。

(1)量取圖上點(diǎn)的坐標(biāo)

(2)量算兩點(diǎn)間的距離

(3)量算直線(xiàn)的方位角

(4)面積計(jì)算1.基本幾何要素的量測(cè)

在工程建設(shè)中，經(jīng)常涉及到應(yīng)用地形圖進(jìn)行土石方量的計(jì)算，這實(shí)際上是一個(gè)體積計(jì)算的問(wèn)題。由于各種工程建設(shè)類(lèi)型的不同，地形復(fù)雜程度不同，因此需要計(jì)算體積的形狀復(fù)雜多樣的。比較常用的是等高線(xiàn)法、方格網(wǎng)法和斷面法。對(duì)于數(shù)字地形圖，可以用DTM來(lái)計(jì)算土方量。用DTM模型計(jì)算土方量的方法有兩種：一種是進(jìn)行完全計(jì)算，它包含重建立三角網(wǎng)的過(guò)程；另外一種是依照?qǐng)D上的三角網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算。2.土石方的計(jì)算土方量

應(yīng)用數(shù)字地形圖繪制斷面圖主要有以下一些方法：根據(jù)坐標(biāo)文件生成；根據(jù)圖上高程點(diǎn)生成；根據(jù)里程文件生成。3.斷面圖的繪制

面積應(yīng)用是數(shù)字地圖在工程建設(shè)中應(yīng)用的一個(gè)重要內(nèi)容，應(yīng)用范圍非常廣泛，應(yīng)用功能與專(zhuān)業(yè)應(yīng)用軟件密切相關(guān)，在地籍和土地管理等方面應(yīng)用廣泛。

(1)用復(fù)合線(xiàn)湊面積通過(guò)調(diào)整封閉復(fù)合線(xiàn)的一點(diǎn)或一邊，把該復(fù)合線(xiàn)面積湊成所要求