數(shù)字地面模型在地圖制圖中的應(yīng)用

王興華

（國(guó)家測(cè)繪地理信息局第一地理信息制圖院， 陜西 西安 710054）

在我國(guó)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，有一個(gè)對(duì)空間信息資料進(jìn)行分析、對(duì)地形分析數(shù)據(jù)進(jìn)行剖析等的組成環(huán)節(jié)，也即是數(shù)字地面模型。在我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時(shí)，數(shù)字地面模型也得到了更為廣泛的應(yīng)用，并且在很多領(lǐng)域都收到了很好的應(yīng)用效果，促進(jìn)了該領(lǐng)域的極大的發(fā)展。本文就是處于對(duì)此的考慮，認(rèn)真仔細(xì)地分析了數(shù)字地面模型的概念與內(nèi)涵，并且進(jìn)一步結(jié)合TIN（不規(guī)則三角網(wǎng)）建立數(shù)字地面模型的原理，對(duì)數(shù)字地面模型在地圖制圖中的具體應(yīng)用進(jìn)行了深入的探索，并且分析了應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題及對(duì)策，以促進(jìn)中國(guó)測(cè)繪事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1對(duì)DTM與DEM的內(nèi)涵概述

數(shù)字地面模型，也可以簡(jiǎn)稱為DTM。而所謂的DTM其實(shí)就是通過(guò)設(shè)定任意一個(gè)坐標(biāo)，并將x，y，z的坐標(biāo)點(diǎn)固定下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)一段連續(xù)地面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表示。[1]由此可以看出，DTM只是對(duì)地形表面進(jìn)行的簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)表示。而所謂的DEM，其實(shí)是數(shù)字高程模型的簡(jiǎn)稱。它是DTM的一個(gè)分支，是對(duì)地面高程進(jìn)行一組有序數(shù)值陣列形式的表示的一種實(shí)體地面模型。通常，我們都把DTM看成是對(duì)線性及非線性組合的空間分布進(jìn)行的描述，其中包括對(duì)高程、坡度等地貌因子進(jìn)行的描述；而DEM則是零階單純的單向數(shù)字地貌模型，坡度、坡向及坡度變化率等地貌特征就是在它的基礎(chǔ)之上派生出來(lái)的。

雖然作為研究對(duì)象的地理空間是三維的，但是研究者們通常都只在二維空間中對(duì)其進(jìn)行研究。數(shù)字地面模型就是對(duì)一種或多種地理特征空間數(shù)據(jù)進(jìn)行的記錄，是在二維空間中疊加上一維或多維地面數(shù)據(jù)的向量空間。因此，實(shí)質(zhì)上，數(shù)字地面模型就是地面二維地理空間定位與相關(guān)數(shù)字描述分析的結(jié)合。

2 DTM在地圖制圖中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 運(yùn)用DEM繪制地面暈渲圖

通過(guò)模擬地形影子和落影的方式來(lái)表示實(shí)際地形，也就是人們通常所說(shuō)的暈渲圖。在測(cè)繪中，這是一種十分重要的制圖方式，在各種地形圖、地理圖及專題地圖中都得到了非常廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的人工繪制的暈染圖，是一個(gè)非常龐大的工程，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且還容易受到人們主觀因素的影響。相比較而言，運(yùn)用DEM來(lái)繪制地面暈渲圖，可以在很大程度上提高繪制出來(lái)的暈渲圖的客觀真實(shí)性，這是因?yàn)橹茍D信息來(lái)源于客觀的DEM數(shù)據(jù)，并且變量也是地面光照客觀反映的數(shù)字函數(shù)，其計(jì)算過(guò)程也是十分客觀的。因而，其能夠更加廣泛地應(yīng)用于實(shí)際的地圖制圖中。

2.2 運(yùn)用DEM繪制等高線圖

通過(guò)DEM，在繪制地圖的過(guò)程中，可以獲得格網(wǎng)點(diǎn)高程數(shù)據(jù)信息或通過(guò)柵格追蹤方法的相關(guān)原理將分散的高程數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛媸噶康戎稻€。在繪制等高線圖的過(guò)程中引入DEM的方法，可以使所有能夠利用的格網(wǎng)數(shù)據(jù)方法都得到充分的利用，從而高效完成對(duì)等高線圖的繪制。

2.3 透視立體圖的繪制

透視立體圖是能夠表現(xiàn)出三維立體模型的圖形，它可以將主體在空間中的分布形態(tài)與結(jié)構(gòu)以及與其他事物的關(guān)系都直接表現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)仔細(xì)分析三維立體圖，可以發(fā)現(xiàn)地力模型中的高低起伏，并且能夠?qū)⒉煌挛锛安煌瑢用娴膶?shí)際情況都記錄下來(lái)，非常有利于對(duì)地形的內(nèi)部構(gòu)造及變化進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)一旦時(shí)間的發(fā)展，我國(guó)學(xué)者也制作出了很多的立體圖，如鳥(niǎo)瞰圖、透視剖面圖等，并且取得了良好的研究效果，但是隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，社會(huì)需求水平的進(jìn)一步提高，人們就需要更高水平的透視立體圖。為此，就需要提高繪制透視立體圖的技術(shù)與手段，通過(guò)引入DTM等的繪制方法，不僅可以提高制圖的效率，同時(shí)還增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的精確度與展現(xiàn)效果。

3用TIN建立DTM應(yīng)注意的問(wèn)題及措施

3.1 DTM應(yīng)考慮平坦地區(qū)微地貌的變化

由于平坦地區(qū)微地貌的些微變化都能導(dǎo)致數(shù)字地面模型產(chǎn)生一定的變化，因此，在建立DTM時(shí)，要內(nèi)插一些高程，同時(shí)，在處理水涯線時(shí)，要將其看做是特征線。另外，還要賦予河流上下游一定的高程值。只有這樣，才能夠建立起一個(gè)比較規(guī)范的DTM。

3.2 DTM應(yīng)能保持地形地貌特征

在建立數(shù)字地面模型時(shí)，需要對(duì)地形地貌的特征進(jìn)行仔細(xì)的考慮與研究，并使其得到最大限度的保持。為此，在進(jìn)行采點(diǎn)時(shí)，對(duì)待不同的地形地貌應(yīng)采用不同的方式，如對(duì)于等高線上的高程點(diǎn)要進(jìn)行密集采集，對(duì)于等高線上的特征點(diǎn)只需要進(jìn)行稀疏采集，對(duì)于坡度變化大的點(diǎn)則需要沿?cái)嗝娌杉鴮?duì)于高程點(diǎn)就需要沿格網(wǎng)進(jìn)行采集等。[2]

結(jié)語(yǔ):目前，DTM在科學(xué)研究與生產(chǎn)建設(shè)中有著十分廣泛的應(yīng)用，隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，社會(huì)的不斷發(fā)展，相信其在社會(huì)生活中的應(yīng)用范圍將會(huì)得到進(jìn)一步擴(kuò)大，得到更加深入的應(yīng)用。而通過(guò)TIN建立起來(lái)的DTM，由于具有著非常多的優(yōu)勢(shì)，因此，在今后的DTM建設(shè)中要進(jìn)行進(jìn)一步的發(fā)揚(yáng)。但是，也應(yīng)注意TIN在建立DTM中的一些問(wèn)題，積極尋找有效的解決措施，從而建立起一個(gè)更加規(guī)范、更加優(yōu)秀的DTM，從而促進(jìn)地圖制圖質(zhì)量的提高。

[1]林君強(qiáng).數(shù)字地面模型在地圖制圖中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2012，（18）：155.

[2]武淼.數(shù)字地面模型在地圖制圖中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2013，（11）：374.