全野外精密数字地面模型的建立
测绘技术中的数字地球模型生成与效果展示
测绘技术中的数字地球模型生成与效果展示近年来，随着科技的快速发展，测绘技术在地理信息领域中得到了广泛的应用。
其中，数字地球模型（Digital Earth Model，DEM）作为一种重要的测绘技术手段，在空间数据的生成与展示方面发挥着重要的作用。
本文将就数字地球模型的生成与效果展示进行探讨。
数字地球模型的生成是指通过采集、处理和分析地理空间数据，利用数学模型将地球上的地形、地貌等信息进行数字化表示的过程。
其核心技术是数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）的生成。
DEM通过使用各种测量技术，如卫星遥感、全球定位系统（GPS）等获取地表高程数据，并将其存储为数字化的栅格数据。
通过对DEM的构建和处理，我们可以获取到地球表面的三维高程数据。
数字地球模型的生成涉及到多种技术，其中最常用的是雷达测高技术。
雷达测高技术通过发射和接收雷达波，利用波的反射信号来测量目标地物的高程。
这种技术具有遥感范围广、解析度高、数据获取快速等优势。
此外，地形的绘制和高程数据的分析也是数字地球模型生成过程中的重要环节。
地形的绘制使用地图编辑软件等工具来完成，通过绘制高程等等线、等高线、等高面等形式，将地球上的地形特征进行可视化的展示。
数字地球模型的效果展示是将生成的三维地球模型以图像、动画、交互等形式呈现给用户的过程。
通过数字地球模型的效果展示，我们可以直观地感受到地球的真实面貌，获得地形、水系、植被等信息。
数字地球模型的效果展示大致可分为静态展示和动态展示两种形式。
静态展示主要是通过图像或影像来展示数字地球模型的特征。
通过对数字地球模型进行二维化处理和数据压缩，可以将其呈现为高分辨率的图像。
这种展示方式可以非常清晰地显示出地球的地形特征和地貌变化。
同时，借助计算机图形学的发展，我们还可以对静态展示进行进一步地增强，例如添加虚拟光照、纹理等效果，使得数字地球模型的呈现更加逼真。
动态展示是通过动画或视频等方式展示数字地球模型的兴趣点、特定地理现象的演变过程等。
8、DEM的建立及应用
二、 DEM内插方法
移动曲面内插方法 多面函数内插法 有限元内插方法 数字高程模型的精度及存储管理
• 数字高程模型的建立过程
不规则分布点
规则分布
等高线分布
4
3
2
11
(0,1)
(1,1)
y
4 z
3 (0,1)
2 (1,1)
5
0
1 x
• ＤＥＭ内插方法分类
规则分布内插
数据分 布
不规则分布内插 等高线数据内插
1．地面测量：利用测量仪器在野外实测
野外测量：全站仪、GPS、移动测绘系统 特 点：精度高、效率较低 适合范围：小范围数据采集
• 数据获取方法
2．现有地图数字化 ：用数字化仪对已有地图上的信
息，进行数字化的方法。手扶跟踪数字化仪;扫描数
字化仪。
数字化设备：数字化仪、扫描仪
特
点：范围大，速度慢
使 用 范 围：大面积数据采集
能较好地顾及地貌特征点、线，表示复杂地形表面 比矩形格网精确。缺点是数据量较大，数据结构较 复杂，使用与管理也较复杂。
• 数据获取
为了建立DEM，必需量测一些点的三维坐标， 被量测三维坐标的这些点称为数据点。
数据采集是DEM的关键问题，数据的采集密 度和采样点的选择决定DEM的精度。
• 数据获取方法
Z3 4
Z4
S
4
单像修测
•进行单幅影像空间后方交会，确定影像的方位元素 量测像点坐标（x，y）， 取一高程近似值Z。将(x，y)与Z。代入共线方程， 计算出地面平面坐标近似值（X１，Y１） 由（X１，Y１）及DEM内插出高程Z１
单像修测示意图
外方位元素
（x,y)
大比例尺数字地面模型(DTM)的建立
地 矿 ｌ 培 刎
２ ０ ．８ １ ： ０ ２ １ （ ） ０～ ０ ４ ４
ＣＮ５ －１ ２ ／Ｔ ＇３— １ ４ Ｄ ＩＳＮ ０ ７— ９ ９ Ｓ １ ０ － ３ ４
Ｓｒｅ ｎ ｎ 耐 ｎ ｆ ｅｌ ＂ｎ ｉ ｒ ｅｏｒ ｓ ｕｖ￣ ｇａｄＭａ ｇｏ ｏ ￣ ａｄＭｎ ａ Ｒ ｓｕ ｅ Ｇ ｏ ｅｌ ｃ
分析 ． 为地理信息产品 的生产提供数字基础 ：例 如： 某工程需要 计算指定 区域 的图上 面积 、 地表 面积 、 地形剖 面分析 ， 建立 地形
三维模 型 、 计算工程中的区域 开挖 工作量 及土方 运输量等 均可 应用 Ｄ Ｍ来完成 。数 字地 面模型 （ Ｔ 作 为描述 地形 特征 的 Ｔ Ｄ Ｍ）
过程 。
美键词 ： 数字地 面模型 ； 等高线 ； 数字化 ； 扫描矢量化 ： 半数 字化 中围分类号： ２３７ Ｐ８． 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： ０ ７ ９９ （ ｏ ） １ — ３ ２ ２ ｍ—ｏ ｏ 们 ０ ａ ｏ ｏ 一 ４
Ａｃ ｕｓｔ ｎ ｆ ｒＬａ ｇ ｃ ｌ Ｍ ｑ ｉｉ ｏ ｏ ｒ ｅ Ｓ ａ ｅＤＴ ｉ
ＢＡＯ ｅ— ｃ ａｒ Ｙｕ ｈ， ｇ
（ Ｉ ｔｕ 吲 ａ ｄＭ ｐ ｉ ｎ ｉｔ ｏ ｓｔ ｅｆ ｎ ａｐｒ ｏ ， ｆ＆。 ｇ ｑ Ｒｃｎａ￣ ｍｅ ｏ２ ｎ ｅ ｎ Ｌａ ＇ ２ ａｇ，函 ｏ ． ｓ ．Ｃ２ ５０ １，＇ ｕ） ５０８ Ｃ ｂ１ ｈ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｉｔ ｄ ｃ ｓ ｍ ｋ ｎ ｐ ｍｅ ｏ ｓｏ ｃ ｎ ｉｇ ｖ￣ ｏｉ ｔ ｎ ｓｍｉ ｄｇｔ ｌ ａ ｉｎ ａ ｄ ｄｇ ｔ ｉ ｔ ｎ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ａ ｅ ｎ ｒ ｕ ｅ ａ ｉｇ ｍａ ｔ ｄ ｆｓａ ｎ ｎ ｆ ｔｒ ａｉ ， ｅ — ｉｉ ｉ ｔ ｎ ｉｉ ｌ ａ ｉ ｓ ｏ ｈ ｃ ｚ ｏ ａｚ ｏ ａｚ ｏ
浅析数字地形测量中的野外数据采集
浅析数字地形测量中的野外数据采集近年来，数字地形测量中的野外数据采集问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。
本文首先对相关内容做了概述，分析了数字化地形绘图比较易出现的问题，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就数字地形测量中的野外数据采集问题展开了探讨，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
标签：数字地形；测量；野外数据；采集1、前言作为数字地形测量中的一项重要方面，野外数据的采集占据着极为关键的地位。
该项课题的研究，将会更好地提升对野外数据采集问题的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化数字地形测量工作的最终整体效果。
2、概述不同于传统的大平板仪地形测量方式，数字化地形测量的发展使得更加精确的全站仪和GPS定位系统等全数字化模式测量方式广泛应用于地形测量领域之中，极大地提高了地形测量的精确性。
然而数字化地形测量背景下，对于测量仪器设备的选择、人员素质的提升以及作业方式的完善都提出了更高的要求，只有切实完善数字化地形测量的环境才能更好地促进地形测量工作的有效开展。
作为地理信息产业的核心组成元素，数字化地形测量与数字区域理念一脉相承，需要从基础信息框架建设方面获得更加精确的地质信息，这对于地质测量工作的开展有着深远影响。
3、数字化地形绘图易出现的问题3.1等高线处理不当由于数字化地形绘制应用软件中的等高线一般都是根据野外采集的地貌点的高程，并采用等信内插法，按照基本等高距插绘等值点连成曲线，再按不同的圆滑方法进行圆滑而最后才生成地形等高线。
但在地形测量中，并不是野外采集的所有地貌点之间都可以进行等高线内插的，也就是说靠全自动建立的数字地面模型（DTM）有失真的可能，因而则需要进行必要的人工干预，删掉自动组网中那些不能内插等高线的三角边。
所有等高线处理得当与否，跟实际绘图人员的技术跟经验有着很大的关系。
3.2野外数据采集不准不全地形变化处地形点不全面，坎（沟）上有点，下面无点或少点，这造成绘制的等高线可能失真，从而难以准确反映实际地形。
如何进行数字高程模型的建立
如何进行数字高程模型的建立数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是一种用于描述地球表面地形和海底地形的数值模型。
它以栅格形式存储，通过离散点的高程值来代表地球表面的形状。
DEM的建立对于地理信息系统、地质勘探、城市规划等领域具有重要意义。
本文将探讨如何进行数字高程模型的建立。
一、数据采集数字高程模型的建立首先需要采集地面高程数据。
目前，主要有两种数据采集方法：激光雷达和光学影像测量。
激光雷达是一种使用激光束测量地面高程的技术。
利用激光雷达扫描地面并记录反射回来的激光束，可以得到地面表面的坐标和高程信息。
由于其高度精度和数据密度高的特点，激光雷达被广泛应用于数字高程模型的建立。
另一种常用的数据采集方法是光学影像测量。
利用航空摄影或卫星遥感技术，可以获取地表影像。
通过解算影像上的像素点坐标，并结合地物的形状和位置信息，可以得到地表的高程模型。
二、数据处理采集到的地面高程数据往往需要进行预处理和后处理，以得到更精确和可靠的数字高程模型。
预处理包括数据去噪、滤波和插值等步骤。
由于采集过程中可能会受到噪声的影响，需要对数据进行去噪处理，以提高数据的准确性。
滤波是指通过平滑算法对数据进行处理，消除异常值和噪声。
插值则是利用已知的高程数据，通过数学算法来估计缺失的高程值。
后处理主要包括数据精度评定和质量控制。
在数据处理过程中，需要对数据的精度进行评定，以验证数字高程模型的准确性。
同时，还要进行质量控制，确保数据的一致性和完整性。
三、数字高程模型应用数字高程模型具有广泛的应用价值。
它不仅可以用于地理信息系统、城市规划和地质勘探等领域，还可以为气象预测、水文模拟和自然资源管理提供支持。
在地理信息系统中，数字高程模型可以用于地形分析、地貌模拟和地学研究。
例如，通过DEM可以计算坡度和坡向，进行水流累积和分布模拟，帮助分析洪水风险和地表蚀变等自然地理问题。
在城市规划中，数字高程模型可以用于土地利用规划、建筑物布局和交通规划。
全站仪数字化测图
修改数字地面模型（修改三角网）
一、删除三角形 二、过滤三角形 三、增加三角形 四、三角形内插点 五、删三角形顶点 六、重组三角形 七、删三角网 八、修改结果寸盘 注意：修改了三角网后一定要进行此操作，否则修改无效。
绘制等高线
等高线的整饰 一、注记等高线 二、等高线修剪 三、切除指定二线间等高线 四、切除指定区域内等高线 五、等高线滤波 六、等高线局部替换
命令区要求“输入点”时，可以用鼠标左键在屏幕上直接 单击，为了精确定位，也可以输入实地坐标。
CA
S——加入实体属性
F——图形复制
RR——符号重新生成
H——线型转向
KK——查询坎高
X——多功能复合线
B——自由连接
AA——给实体加地物名
T——注记文字
屏幕右侧菜单“坐标定位 点号定位”
三、展点
主菜单“绘图处理 展 野外测点点号”下拉菜单
四、绘平面图
五、绘制等高线
绘制等高线及编辑步骤： 1、展高程点：主菜单“绘图处
理 展野外测点点号”下拉 菜单 命令区提示：注记高程点距离 （米）：直接回车，表示不对 高程点注记进行取舍，全部展 出来。输入距离则表示以该距 离进行取舍。
全站仪采集碎部点的测量方法
外业测绘时，将全站仪安置在测站点（控制点），经定向 后自动地同时测定角度和距离，按极坐标法计算出碎部点的坐 标和高程。 一、测区的划分 二、人员安排 注意：绘图员必须与测站保持良好的通信关系，使草图上的点 号与全站仪内存上的点号一致。 三、碎部点的确定 碎部点的选择应选择地物、地貌的特征点。
面图绘出来。
二）“坐标定位”作业流程
1、定显示区： 步骤与“点号定位”作业流程相同 2、选择坐标定位成图法：选择屏幕右侧菜单区之“坐标
数字高程模型的建立原理与方法
数字高程模型的建立原理与方法摘要：数字地形模拟是针对地形地貌的一种数字建模过程，这种建模的结果通常就是一个数字高程模型，借助于这种数字地形的表达，现实世界的三维特征能够得到充分而真实的再现。
本文介绍了数字高程模型的相关理论，以及建立DEM的方法。
基于规则格网的数字高程模型和基于不规则三角网的数字高程模型是目前数字高程模型的两种主要结构。
关键词：数字高程模型；TIN；高程内插1 引言数字地形模型（Digital Terrain Mode，DTM）简单地说就是用数字化的形式表达的地形信息。
在二维的区域上，以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形，这些平面点的属性信息作为第三维数据。
根据这些属性的内容，DTM又可以分为：（1）数字高程模型（Digital Elevation Mode，DEM），属性信息为绝对高程数值；（2）派生的地面模型，属性数据为DEM经过计算得到的地形因子数据，如坡度、坡向、曲面面积、地表粗糙度等[1]。
DEM是各种地球科学分析、工程设计和辅助决策的重要基础性数据，有着广泛的应用领域。
DEM通过与各专业部门数据的匹配分析，还可进行遥感影像地形畸变的自动校正，以及进行土地利用规划的研究[2]。
2 数字高程模型的数据获取途径为了建立DEM，必须测量一些点的三维坐标，DEM数据点的采集方法主要有以下几种：（1）地面测量：用全球定位系统GPS、全站仪或经纬仪配合计算机在野外进行观测获取地面点数据，建成数字高程模型，一般用于小范围详细比例尺的数字地形测图和土方计算。
以地面测量的方法直接获取的数据能达到很高的精度，用于各种大比例尺高精度的地形建模。
然而，由于这种数据获取的工作量很大，效率不高，费用高，并不适合于大规模的数据采集任务[3]。
（2）现有地形图数字化：地形图是DEM的另一主要数据源。
从地形图上采集DEM数据，主要利用数字化仪对已有地图上的信息如等高线、地形線进行数字化，是目前常用的方法之一，数字化仪有手扶跟踪数字化仪和扫描数字化仪两种。
数字地面模型综述
数字地面模型综述摘要：DTM作为地理空间定位的数字数据的集合，在GIS空间数据库中，能够反映地理基础、社会经济、资源与环境和地形等多方面的信息。
本文在综述数字地面模型的数据来源到建立方法的基础上，应用DTM 进行一系列的应用分析，并对应用方法进行总结。
关键词:DTM;数字地面模型;应用前言数字地面模型通常简称为DTM(DigitalTerrain Model),是以数字来表达地球表面形态属性信息,对连续地面可利用任意坐标系中大量选择的、已知x、y、z的坐标点来表示。
数字地面模型不完全等同于数字高程模型(DEM,Digital Elevation Model)。
地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等,数字高程模型是某一范围内依一定规则选取的格网点的平面坐标及其高程的数据集,显然,当数字地面模型中z值为高程属性时,DTM就是DEM,而DEM 是建立DTM的基础数据。
随着计算机的日益普及,数字化成图越来越受到人们的重视,数字地面模型(DTM)作为数字描述地理现象的技术日渐成熟。
数字地面模型(DTM)利用已有的数据进行专业处理,然后利用计算机自动产生各类专业地学数据、图件并进行各类专业分析,为地理信息产品的生产提供数字基础。
例如:某工程需要计算指定区域的图上面积、地表面积、地形剖面分析,建立地形三维模型、计算工程中的区域开挖工作量及土方运输量等均可应用DTM来完成。
数字地面模型(DTM)作为描述地形特征的一种方法要求尽量还原地貌,为生产工程提供一种准确的数字基础。
但是在实际工作中,地形错综复杂,自然地貌、人为地貌交错出现,给数字地面模型(DTM)的建立增加了难度,成为数字化成图的难点。
DTM数据源(1 )航摄像片和航天遥感图像从航空摄影像对可量取密集高程数据，用来建立田划。
这主要适用于大比例尺的数字地形制图，土方估算等对高程精度要求较高的地形测绘和工程技术方面。
从各类资源卫星得到的航天遥感图像经目视识别或计算机识别可提取各种资源环境信息，用来建立D'IM，它主要用作小比例尺数字地形数据源。
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一
北京测绘 ・
全野外精密数字地面模 型的建 立
高永 明 郭 亚兴 高丽 霞
（ 吉பைடு நூலகம் 省第一测绘 院， 吉林 四平 １６ ０ ） ３０ １
［ 摘
要 ］ 数字地面模 型 Ｄ Ｍ是 国家空间数据基础 设施 的框 架数据 之一 ， Ｔ 现在 已在 各个领域 得到 了广
泛 的 应 用 。本 文 着重 对 全 野 外精 密地 面数 字模 型在 实 际 建 立 的作 业 方 式 、 度 要 求 、 查 方 法 、 度 评 定技 术 精 检 精
系文件 ， 确保连线关系正确 ， 实测足够多的地 线 ， 臆 以确保模 型精度 ， 在模型中麻反映¨ Ｉ路路 、 ＩＩ Ｉ 沟 、 山脊线 、 坡底坡顶等特征线 ；
（） ６ 地形 特 征 点 必 须 跑 点 ， ｌ遗 ； 肜 线 连 小 ｌ ｊ 地 接 时避 免有 伪 点 ， 高差 急 变 幺 处 ， 』 刈 的点位 ； （ ）Ｆ路 中 心 线 、 面 边 缘 线 、 腑 边 缘 线 、 ７『 １ 路 路 沟 、 水 沟 的底 、 排 顶线 必 衙按 地 线 处 ｊ独 ●编 ， ｉ ．
角形 的几何形状 ， 越接 近等边彤越好 ； 保证最邻 近的 三维点构成德劳 内三角形 ， 即满足三角形几何边长最 短。一般地 ，Ｉ ＴＮ模型根据区域有限个点集 将区域划 分为相连的三角面网络 ， 区域 中任意点落在三角面的 顶点 、 边上或三角形 内。如果点不在 顶点 上， 该点 的 高程值通常通过线性插值 的方法得到 （ 在边上用边的
两个 顶 点 的高 程 ， 三 角形 内则用 三个 顶点 的高 程 ） 在 。 所 以 ＴＮ是一 个 三 维空 间的分 段 线性 模 型 ， 整 个 区 Ｉ 在
以便检索使用 ；
（ ５ ０ ６— ０ ７ ； ＧＢ ０ ２ ２ ０ ）
地》
化表现形式 ， 在公路 ， 铁路路线优化设 计和动态全景 透视 图制作 中有着无法 替代的作用。数字地面模型
技 术 在 建 立路 线 、 通 立 交 三维 模 型 的 作 用 ， 互 以及 实 现 的方法 ， 而 为 全 景 透 视 图 、 画 的 制作 提 供 从 动 切 实 可 行 的途 径 。 全野 外 建 立地 面模 型 是 以 离 散 三 维 碎 部 点 模 拟 自然 地 面 形 成 一 系 列 彼 此 连 接 ， 不 重 叠 的 三 角 形 但 面 ， 在 道路 工 程设 计 阶段 被 广 泛用 于 模 拟 地 球 自然 它 表 面地 形 ， 种 三 角 网地 面模 型 有 许 多 优 点 。 例 如 ： 这 不改 变 原始 数 据 点 、 度 高 、 丁处 理 地 形特 征 线等 。 精 易
进 行 了深 入 的 探 讨 ， 简要 介 绍 了精 密 地 面数 字模 型 的 应 用 前 景 。 并
［ 关键字 ］ 数字地面模型 ； 三角网 ； 不规则三 角网 ［ 中图分类 号］ ｔ ３ ． ＇ １５ ２ ［ 文献标识码 ］ Ｂ ［ 文章编号 ］ １０ ０ ７～３０ （ ０ ） ３— ００２ １ ０ ３ １
随 着计 算 机技 术 和 空 间技术 的发 展 ， 字地 面模 数 型 （ ｉ ｔ ｅ ａ ｏｅ， Ｄｇａ Ｔｒ ｉ Ｍ ｄｌ简称 Ｄ Ｍ） 理论 和方 法 日 ｉｌ ｒｎ Ｔ 的 趋 成 熟 和完 善 。 数字 地 面模 型 ， 为 自然 地 表 的数 字 作
２ 精度 要求
（ ） 字 地 面 模 型 的 精 度 按 《Ｊ 测 １数
《 公路 助 测 规 范 》 Ｇ Ｃ ０— ０７ （ １ ２０ ） 规范 的 要求 执 行 ；
厘米 。
ｉ 家 欠
（） ２ 模 随 机 榆 测 的 离程 ｌ 后 １ 甜 人 Ｊ （ ｆ Ｊ ２ ） （ ） 绘 时 应 严 格 执 ４ 父 家 及 测 绘 ｆ 十 ３测 ｉ１ Ｉ Ｊｉ
应规范 、 规程所规定的技术要求及精度指标 围 内要 实测 精 密 数 字 地 面模 型 随 机 榆 测
干ｉ ！ Ｉ ｉ－ ｛ ，
差≤ ． ０ ２米 ， 小 密 度 为 （ ）９ ０ １ 洲 Ｉ ） 总 最 点 ／０ ｎ ， Ｉ ｑ ９ ０ 内至 少 应 有 一个 点 ， 地 形 较 破 碎 ｆ洲 Ｉ ， ０ ・ Ｊ 、 ｊ 应 以能 够准 确 描述 地 形 变化 的 度 进 川 ， 肜 地 伏 ／０５米 均应 进行 跑 点 测 。 ＞ ． （ ） 型 的采 点 密度 小 小 Ｊ ￣ ９（ ｌ，ｌ （ｎ ４模 ｌｉ／（） 。 ） ３ ｌ ｉ ）ｎ Ｉ ） ｌ ｘ３ ｍ 方格 域 内一点 。地彤 较 破 的 测 ｉ ｌ ， ０ ｘＪ ｌ、 Ｊ 当加 测 碎 郑 点 ， 密 度 应 能 准 确 捕 述 ． ｊ 其 ， Ｉ 眵的 伙 ， Ｅ 化 ， ‘ 确保 检 查精 度 ； Ｈ能 （ ） 性 线上 的点 心 求连 线 天 系 ，ｆ 还 线 火 ５地 ，成 ｉ
求三 角 形 网不 交 叉 、 一性 、 遗漏 ， 唯 不 冈为 如 果 交 叉苇
复， 则使插值产生多 义性 ， 从而造成用模 型求解 ‘ 算
点标 高 的 多值 性 即 不 确 定 性 。 不 遗漏 就 是 使 地 丽 的地 形 有 连续 性 从 而覆 盖整 个 测量 区域 ； 求 最 件 三 力
１ 全野 外数 字地 面模型 建 立的原 则
建 立数 字 地 面模 型 的 基 本 思 想 是 以 离 散 的测 量 控 制 点 为 顶点 ， 构造 不 交叉 不 重 复不 遗 漏 的平 面 三角 形 来 逼 近地 表 曲 面 ， 当测量 控 制点 的分 布 合 理且 达 到
适 当的密度时 ， 叮以很好地表述地表面 。构建模 型要