數(shù)字地面模型在地圖制圖中的應(yīng)用

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國的測(cè)繪事業(yè)蓬勃發(fā)展，其中數(shù)字地面模型的應(yīng)用越來越廣泛，本文就目前的現(xiàn)狀，就數(shù)字地面模型在地圖制圖中的應(yīng)用問題，進(jìn)行具體剖析，以解決現(xiàn)實(shí)生活中的具體問題。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字地面模型應(yīng)用；方案設(shè)計(jì)；地圖制圖；具體措施

前言

數(shù)字地面模型是我國地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的重要組成環(huán)節(jié)，它包括了對(duì)空間信息資料的分析和對(duì)地形分析數(shù)據(jù)的剖析等。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字地面模型的應(yīng)用也越來越廣泛，具體表現(xiàn)在我國的資源環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害防治、國防實(shí)力等各個(gè)領(lǐng)域，顯示出它的強(qiáng)大作用。數(shù)字地面模型的一系列的基本數(shù)據(jù)理論以及分析方式，有利于簡單整潔的對(duì)我國地理信息系統(tǒng)的空間信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，本文將通過對(duì)數(shù)字地面模型概念的細(xì)膩分析，結(jié)合TIN（不規(guī)則三角網(wǎng)）建立數(shù)字地面模型原理的具體論述，展開具體剖析，以深入了解數(shù)字地面模型在地圖制圖中的具體應(yīng)用。

在測(cè)繪學(xué)中，一般習(xí)慣從地形測(cè)繪角度具體研究數(shù)字地面模型，把基本地形圖中的地形要素、高程信息作為數(shù)字地面模型的內(nèi)容。我們平常所稱的DTM（數(shù)字地面模型）是其地性質(zhì)的數(shù)據(jù)與要素平面坐標(biāo)的結(jié)合。如果此屬性高程z，那么這個(gè)DTM又可以叫做DEM（數(shù)字高程模式。它從微分的角度系統(tǒng)描述了這個(gè)地區(qū)地形地貌的空間分布。DTM是一種新型的數(shù)字產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的矢量數(shù)據(jù)之間相輔相成，各盡其用，非常有利于進(jìn)行空間分析及其重要決策。借助地理信息系統(tǒng)軟件和電子計(jì)算機(jī)DTM能夠通過建立一系列的模型來解決實(shí)際出現(xiàn)的問題，其中主要的應(yīng)用分為以下方面；1、按照用戶的具體設(shè)定的等高距生成一系列的等高線圖、坡度圖、透視圖、斷面圖、渲染圖等與數(shù)字正射影像復(fù)合生成景觀圖；2、計(jì)算特定物體對(duì)象的體積、表面覆蓋面積等；3、應(yīng)用于空間復(fù)合、表面分析、可達(dá)性分析以及擴(kuò)散分析等。

一、對(duì)于DTM與DEM的內(nèi)涵概述

DTM通過設(shè)定任意的坐標(biāo)，來進(jìn)行x、y、z坐標(biāo)點(diǎn)的固定，對(duì)一段連續(xù)地面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表示。DTM就是我們平日所說的對(duì)地形表面簡單的數(shù)據(jù)表示。并且用更為直接的含義對(duì)地形多種信息空間分布的數(shù)據(jù)的陳列描述，我們從數(shù)學(xué)方面來說，用下面的二維函數(shù)的取值區(qū)間來對(duì)DTM的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的概括。

數(shù)字高程模型簡稱DEM。它是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地 面高程的一種實(shí)體地面模型，是DTM的一個(gè)分支，其它各種地形特征值均可由此派生。一般認(rèn)為，DTM是描述包括高程在內(nèi)的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等因子在內(nèi)的線性和非線性組合的空間分布，其中DEM是零階單純的單項(xiàng)數(shù)字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性可在DEM的基礎(chǔ)上派生。

我們?nèi)粘Ｑ芯康牡乩砜臻g的實(shí)質(zhì)是三維的，但是研究者們一般在二維空間里進(jìn)行研究，并且根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析得到，許多專題圖都是平面的地圖，我們?cè)跀?shù)字地面模型中是對(duì)一種和多種地理特征空間數(shù)據(jù)，而二維空間中進(jìn)行一維和多維地面數(shù)據(jù)的向量空間疊加，或者說是GIS空間數(shù)據(jù)里包含的實(shí)體之總和，也就是說數(shù)字地面模型的本質(zhì)特征就是利用地面二維地理空間定位和相關(guān)數(shù)字進(jìn)行描述分析。

二、利用TIN進(jìn)行DTM的建立

在一般形式下，數(shù)字地面TIN模式就像組成多邊形網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的矢量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是在TIN模式中需要規(guī)定相應(yīng)的拓?fù)潢P(guān)系。我們可以把TIN模型中結(jié)點(diǎn)看做是地面數(shù)據(jù)庫中的包含的基本實(shí)體。在具體情況中，對(duì)于拓?fù)潢P(guān)系的概念是在地面信息數(shù)據(jù)庫中利用指針系統(tǒng)對(duì)于每個(gè)結(jié)點(diǎn)和附近結(jié)點(diǎn)的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)示，數(shù)據(jù)列表是從相應(yīng)的結(jié)點(diǎn)的北方向來以此按照順時(shí)針方向進(jìn)行排列的。數(shù)字地面TIN模型區(qū)域之外是依靠拓?fù)浞聪虻奶摰慕Y(jié)點(diǎn)進(jìn)行表示，這種虛的結(jié)點(diǎn)能夠表現(xiàn)出這個(gè)結(jié)點(diǎn)是數(shù)字地面TIN模型區(qū)域的邊界線，這讓模型結(jié)點(diǎn)表示的更加準(zhǔn)確和簡潔。

三、DTM在地圖制圖中的具體運(yùn)用

1、運(yùn)用DEM來進(jìn)行等高線圖的繪制

這種繪制的方式應(yīng)用，是通過格網(wǎng)點(diǎn)高程數(shù)據(jù)信息，及其將分散的高程數(shù)據(jù)信息依靠柵格追蹤方向的相關(guān)原理轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛媸噶康牡戎稻€。運(yùn)用DEM繪制等高線圖的方法能夠運(yùn)用到所有的可利用格網(wǎng)數(shù)據(jù)方法來對(duì)地面等值線圖進(jìn)行繪制。

2、運(yùn)用DEM進(jìn)行地面暈渲圖的繪制

我們平常所說的暈渲圖，就是利用模擬地形影子和落影的方式進(jìn)行實(shí)際地形的表現(xiàn)形式，這種方式是測(cè)繪中非常重要的制圖方式，可以運(yùn)用于各種地形圖、地理圖乃至專題地圖中。但是相對(duì)于傳統(tǒng)的人工繪制的暈渲圖過程來說，它費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且對(duì)人們具有很大的主觀因素。首先運(yùn)用DEM數(shù)據(jù)作為制圖的信息源，并且用地面光照的客觀反映的數(shù)字函數(shù)作為變量，而后再計(jì)算該柵格應(yīng)當(dāng)選取的輸出灰度值。通過這種矢量和暈渲圖的層層疊加，展現(xiàn)出來的暈渲圖是更加客觀逼真的，能夠廣泛應(yīng)用于實(shí)際操作中。

3、針對(duì)透視立體圖的繪制

立體圖在現(xiàn)實(shí)情境中的運(yùn)用是非常廣泛的，它能夠表現(xiàn)出三維立體模型的圖形，能夠直接表示出主體在空間分布的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，并且與其他事物之間的關(guān)系。我們通過對(duì)三維立體圖的分析，可以看到地理模型的高低起伏狀況，并且詳細(xì)的記錄物體之間各層之間的實(shí)際情況，有利于研究地形變化以及內(nèi)部構(gòu)造。隨著時(shí)間的推移，我們研究者對(duì)于地圖的立體效果研究取得了一定的成績，這些成績的取得離不開相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)。為了更好的實(shí)現(xiàn)三維立體圖的繪制，我們需要高素質(zhì)的專業(yè)人員，這對(duì)現(xiàn)實(shí)情況提出了比較高的要求，運(yùn)用機(jī)器制圖可以解決高素質(zhì)繪圖人員缺乏的問題，不僅可以提升制圖的效率，而且有利于數(shù)據(jù)精度的提升以及效果的展現(xiàn)。

四、工程應(yīng)用的情況

我們需要結(jié)合具體情況進(jìn)行分析，比如一些環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的區(qū)域，比如丘陵地區(qū)，其地形比較破碎，沖溝，采石場(chǎng)分布比較多，發(fā)達(dá)的水系等，針對(duì)這種情況，需要對(duì)影響精度的因素進(jìn)行分析解決。

五、結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的更新，DTM具有越來越廣泛的用途，尤其在科學(xué)研究和生產(chǎn)建設(shè)中的發(fā)揮了很大的作用，利用TIN建立DTM，它不僅能夠有效克服傳統(tǒng)高程矩陣中冗余數(shù)據(jù)的缺陷，而且能夠有效提高各種以DTM為基礎(chǔ)的運(yùn)算效率，大大提高了工作效率，為實(shí)際生產(chǎn)解決了具體問題。