杨嵩
昌吉州国土资源规划研究院 新疆昌吉市 831100
摘要：现阶段，随着科学技术的迅速发展，在测绘技术领域也有着技术水平的提高，二维测绘技术已经逐渐失去了应用优势，三维数字地形图测绘技术对测绘的准确性以及高效性目标得到了实现，大大提高了测绘工作的效率。本文主要就三维数字地形图测绘技术的应用情况进行详细探究，希望能通过此次的理论研究，对测绘技术的实践应用起到理论指导作用。
关键词：三维数字地形图；测绘技术
引言
三维数字地形图将小区域内的地理信息,借助大比例尺,直观、形象并且较为完整地展现出来,在展示地形时,能较为清楚真实地表现出客观世界,地表的高低起伏,在利用三维数字地形图,对地物进行表达时,能够直观清楚地表现出地物的真实形状以及空间立体结构。三维数字地形图要求更专业的测绘技术,以获取比二维数字地形图更详细的数据资料,需要对其技术展开细致研究。
1三维数字地形图的特点与概念
三维数字地形图是一个较为成熟的概念，三维数字地形图初期是在二维地形图上，等高线与高程点带高程，即在二维地形图中只有高程点与等高线是三维的。在后期发展过程中，将某些地表物体如河流，公路将其高程标注于特征点上，将其从二维变为三维。但是从严格的意义上来说，这些都不是完整的三维数字地形图。三维地形图将地表物体与地形都看作是三维的空间。对地表物体与地形的表示采用的是三维离散点。也可以理解为用来表示地貌与地形特征的特征线与点都是三维的。在三维坐标中，地物或地貌在水平面上的投影用X，Y来表示，高程则用Z来表示。三维数字地形图的特点在于在反映地表物体立体形状的同时又能反映区域内的地形起伏情况。三维数字地形图是一种矢量图，在地面物体竖直方向与平面位置反映方面，是按照同一比例尺进行表示的，在对空间信息表示时，具有较高的精度，内容方面也比较详细。三维数字地形图与传统二维地形图最大的区别就在于只能是数字或者是电子形式。类似于三维数字地图概念的还有虚拟现实或临镜技术，如鸟瞰图，三维实景模拟，三维立体图，实景立体图。在地理信息表现方面都是用影像或是栅格进行表示，对空间认知功能更加重视。三维地形图与三维GIS存在密切关系，前者重点在于空间信息获取，显示及可视化的表达，应用方面主要是工程规划与设计。而后者的侧重点则在于数据模型与空间数据的管理与分析。三维数字化地形图能够更准确的对客观世界进行表达，其本质是基于抽象符号的空间数据表达及显示。在将空间地理现象向用户展示时，凭借立体造型技术，对地理实体的空间特征可以更加准确全面的反映，在对空间对象平面关系进行表达时，还能满足对地物高程与高度表达的要求，空间测量水平与表现能力有了极大的提升，地图的空间认知与表达能力也得到了提升。
2三维空间数据的采集方法
2.1数字摄影测量三维数据采集
数字摄影测量应用了数字影像匹配技术、计算机应用技术等多种学科的理论及方法，是采用摄影测量的方式获得三维地形数据来建立数字高程模型和绘制地形图。对于三维地形数据的采集方法，由于我国地形的复杂多样性，我们有更多的经验，在这方面的研究已处于领先地位。对于客观世界的地面的不同形态，实际数据的采集就会有断裂线间的问题产生，对于植被覆盖区，为了能准确地反映实际地面情况，需要在这些区域进行密集的散点方式的采集数据，以便让数据采集更全面更精确。而其空间分析能力也是区别于二维数字地形图的重要功能；而另一方面三维地物数据的采集，是通过高空拍摄影像资料来分析获取数据，由于飞行高度和飞行角度，对于一些为了装饰用在顶部的建筑物而获得的伪特征点数据，进行处理后才能对真实的地物获取立体形状数据。
由于摄影影像作为地形图测绘和更新的主要手段，其更新速度快是一大优势，可利用航空航天影像迅速地更新大面积DEM数据，但对全数字摄影测量的高程数据分析对比，其绝对精度和相对精度比较低，不适合大比例尺的DEM生产。另外，在拍摄时也会根据季节受到不同程度的影响，在成本上费用也比较高。
2.2全站仪三维数据采集
全站仪采集方式作为三维数字地形图数据采集方法之一，主要是野外数据的采集，对各种技术人员的合作配合度比较高。首先进行外业采集平面坐标和高程数据，然后将外业采集到的数据内业加密，即通过内插对特征点进行处理后，得到密度分布均匀的地形点和高程。在地物稀疏和范围小的大比例尺区域，通过使用无棱镜测量，效率高、工作量小、成本低。适合对精度要求高、作业范围比较小的大比例尺的三维空间数据。但如果大范围的采用这种数据采集方式，由于受通视条件的限制，其测绘的效率低工作量大。
2.3机载激光扫描系统三维数据采集
机载激光扫描系统作为新型的三维数据采集技术，利用激光脉冲的穿透能力，能够快速精确地获取三维地形信息，集合了激光扫描技术、定位技术、测量技术、计算机通信技术等，有着传统的摄影测量技术无法超越的优越性。机载激光扫描系统也叫做三维激光成图系统，是把激光扫描器安装在飞行器上来记录激光脉冲接收处理数据，从而建立三维立体模型。这种采集方法采用激光作为能源，具有穿透性强的特点，能够得到高密度和高精度的高程数据，不需要大量密集的控制点，数据采集速度快，也易于实时更新；并且由于测量工作的非接触性，安全性高；对目标环境的依赖性小，适合各种不同的野外环境，具有广阔的应用范围。
3三维数字地形图测绘技术应用
三维数字地形图的测绘技术应用，在对三维空间数据的采集中，结合采集数据高程建模生成模型，在三维数字地形图测绘技术应用下，通过点状以及线状和面状、体状符号进行表示的，对立体地物的形状以及投影到地面的形状特征能加以呈现。应用中为保障测量数据的准确性，就在对地物特征测量点上对其高程要进行测量，以及在水平和垂直方向立体采集数据点。吧所有地物特征点作为高程点用于生成三维格网的地形模型，在对这些地形以及地物建模和匹配集成方法的应用下，在实际中进行了应用，对某一试验区的外业测量中，通过采集符合比例尺1:500精度要求三维空间数据，进行绘制了三维数字地形图，对三维量算和空间分析的功能也得到了广泛应用。将三维数字地形图测绘技术应用在城市规划当中，就有着广阔发展前景，对规划人员了解规划的现场，以及为其提供精确的数据就打下了坚实基础，并且对GIS的发展也比较有利。
结语
三维数字地形图突破了空间的限制,将传统的二维数字地形图拓展成三维的地理空间信息,从三维空间的角度去理解和表达真实的客观世界以及它们之间的空间结构关系。它主要用大比例尺表达小区域的地理信息,具有直观、形象、精细、完整等优点,在城市规划和工程设计中具有广阔的应用前景,对三维GIS的发展也具有积极的推动作用。
参考文献
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