数字地面模型在地图制图中的应用研究
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摘要：介绍基于不规则三角网建立的数字地面模型在地图制图中的应用。结合1∶2000高速公路DEM的实际地形情况，提出数字地面模型在地图制图应用中应注意的问题与措施。
关键词：数字地面模型；不规则三角网；地图制图；应用
中图分类号：F49 文献标识码：A 文章编号：16723198（2012）18015501
0 引言
数字地面模型是在整个地理信息系统数据库中占有核心位置的系统，包括了空间信息资料与地形分析数据等。新时期，数字地面模型在我国资源环境保护、灾害防治、军事国防等多种领域显示出自身的重要作用。数字地面模型运用的基本数据理论与分析方式，能够完整而简洁地反映出地理信息系统空间信息数据的研究分析的途径，本文通过较为细致、全面地对数字地面模型的概念、用TIN建立数字地面模型原理的叙述，结合福建1∶2000高速公路设计的作业应用，使读者对数字地面模型有较为全面的认识，并由此强化数字地面模型在地图制图中的应用方法的理解与认识。
1 DTM与DEM的内涵概述
数字地面模型是通过设定任意的坐标，来选择固定的x、y、z的坐标点对一段连续地面的数据统计表示，换个意思说，DTM指的就是对地形表面简单的数据表示。而用更为直接的含义来对地形多种信息的空间分布的数据的阵列描述，我们从数学的角度来说，用下面的二维函数的取值区间来对数字地面模型内容进行有效地概述。
我们研究的地理空间实质是三维的，但是研究者们习惯在二维空间中进行研究，并且分析数据，许多专题图都是平面的地图。我们在数字地面模型中是对一种或者多种地理特征空间数据的记录，是靠在二维空间中叠加一维或者多维地面数据的向量空间，或者说是地理信息系统(GIS)空间数据中包含的实体的总和，也就是说数字地面模型的本质特征就是地面二维地理空间定位与相关数字描述分析。
2 用TIN 建立DTM的原理
在概念上，数字地面TIN模型就像组成多边形网络系统中的矢量拓扑结构，但是TIN模型中并需要规定“岛屿”或者“洞”之间的拓扑关系。我们将TIN模型中结点当做地面数据库中的包含的基本实体。而对于拓扑关系的概念是在地面信息数据库中用指针系统对每个结点与附近结点关系等进行表示，而数据列表是从相应的结点的北方向来依次按顺时针方向进行排列的。数字地面TIN模型区域之外是依靠拓扑反向的虚的结点来进行表示，这种虚的结点能够表示出这个结点是数字地面TIN模型区域的边界线，这让模型结点表示的更加准确与简洁。
3 DTM在地图制图中的实际运用
3.1 运用DEM绘制等高线图
这种方式是通过格网点高程数据信息或者是将分散的高程数据信息依靠栅格追踪方法的相关原理转变为地面矢量等值线。运用DEM绘制等高线图方法能够运用到所有的利用格网数据方法来对地面等值线图进行绘制。
3.2 运用DEM绘制地面晕渲图
我们用模拟地形影子与落影的方式来表现出实际地形的方式就是晕渲图，这种方式是测绘中重要的地面制图的方式，可以在多种地形图、地理图或者专题地图中运用。然而在传统的人工绘制的晕渲图过程中，费时费力，并且人们具有很大的主观因素，但是运用DEM数据来作为制图的信息源，用地面光照的客观反映的数学函数作为变量，然后再计算该栅格应当选取的输出的灰度值，通过这种晕渲图与矢量的层层叠加，展现出来的晕渲图更加客观与逼真，能够被广泛运用到实际制图中。
3.3 透视立体图的绘制
由于立体图是能够表现出三维物体模型的图形，能够直接表示出主体在空间中分布的形态与结构，并且与其他事物之间的关系。我们通过分析出三维立体图，可以看到地理模型中的起伏高低，并且记录物体各个断面的实际情况，这对于研究地形的变化与内部构造具有重要的意义。但是一直以来，我国研究者对于地图的立体效果制作了不同的鸟瞰图、透视剖面图等，并且在科学技术的支持下取得了良好的效果。然而想要绘制好它们，就需要高素质的绘图人才，因此难以推广与应用。但是机器制图就解决了这个问题，并且提高了制图效率，在数据精度与展现效果上，都有了很大的进步。
4 工程应用
结合1∶2000数字高程模型在福建高速设计中的应用情况进行分析，福建属丘陵地，地形较破碎，砍、冲沟、采石场较多，水系发达。依据1∶2000高速公路DEM的诗句地形情况，就影响精度的因素进行分析，并提出相应措施。
5 用TIN 建立DTM应注意的问题与措施
5.1 DTM应能保持地形地貌特征
在建立DTM时，密集采集等高线上的高程点；稀疏采集等高线上的特征点、沿断面采集坡度变化大的点、沿格网采集高程点等。
5.2 DTM应考虑平坦地区微地貌的变化
在建立DTM时，要内插一些高程且水涯线要作为特征线处理，并对河流的上下游给予相应的高程值。
6 结语
DTM在科学研究与生产建设中的应用是多方面的，文章仅以DTM在地图制图中有典型意义的几个应用为例证说明其应用的基本思路和方法。用TIN 建立DTM，它能够克服传统高程矩阵中冗余数据的缺陷，并且可以提高各类以DTM为基础的运算效率。这是由于TIN可以对不同地形的复杂程度来调整不同的采样点的密度与位置数据，更加精确地表示了实际地形特征的点与线，进而有效地减少较为平坦地形的不必要的数据。
参考文献
［1］张正禄.工程测量学［M］.武汉：武汉大学出版社，2005.
［2］龚健雄.地理信息系统空间数据结构与处理技术［M］.北京：测绘出版社，2003.
［3］潘正风等.大比例尺数字测图［M］.北京：测绘出版社，1996.