摘要：三维数字地形图，丰富了传统形式上二维数字地形图信息，将其延伸为三维地理空间数据信息。该文从三维数字地形图的测绘、绘图以及应用3个层次入手，将分析的重点放在利用三维数字地形图，对地形较为特殊或者线状地物等处的测绘方法上，并研究了在建立地形模型以及地物模型方面的集成匹配技术，以三维空间的视角，观察其与客观事物之间存在着的空间结构关系。
关键词：三维数字；地形图；测绘技术
引言
城市化进程加快的同时，对城市测绘工作量也有着加大，在信息化发展时代，提高测绘工作的效率就显得比较重要。在三维空间的测绘技术应用，对实际测量工作的水平就能得到有效提高，并在实际测量工程中得到了广泛应用，在通过从理论层面对三维数字地形图测绘技术的应用研究下，就能为实际技术应用有着实质性意义。
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。
2、三维地形及地物测绘内容
2.1、绘制三维地形
通常情况下，等高线、不规则格网(TN)以及规则格网模型(Gird)是表达数字地形较为常见的3种方式。等高线模型在借助等高线上多个点的基础上，能够直接生成三维地形，其台阶痕迹较为明显，无法有效地对陡坎、沟壑等特殊地貌进行表达；不规则格网模型(TN)及不规则三角网，借助采样点的不规则布置特点，通过形成连续的三角形，生成相对真实的地形表面特征，这一方式格网结构较为凌乱，对地形表面的分析效果较差；规则格网模型(Gird)其分布等间距，能够更为直观、精准、完整地表达出地形特征，在对陡坎、沟壑等特殊地形的表达方面，这一方式更具备优势。二位数字地形图通常利用二维符号进行对特殊地形的空间结构特征的表达，其表现效果较差，而三维规则格网地形模型对特殊地形结构的表现相比二维数字地形图有了质的飞跃，通过对更为直观精准的可视化效果的加强，避免了符号表示方式中的复杂性以及不明确性。
三维数字地形图对于地形表达的精细与否，多与采样高程点设置的精细程度有关，三维格网在分辨率方面既受到地图比例尺的影响，同时也与地形复杂程度有直接关系。在进行地形表达时，可综合利用多分辨率的格网模型，平原地区地形简单可使用大格网，山区地形复杂，格网则需要细小一点，保证获取更小冗余的数据，提升地形起伏的表现真实性。
2.2、三维地形图的特征体现
三维地形图有着鲜明的特征，主要体现在为每个几何坐标增加了第三维的信息，这样就使得坐标的水平和垂直方向有着可量测的性质，在测绘的精确度上得到了进一步提高。三维地形图能够在三维模型的构建下，对空间目标的种类数量等得到有效表达，从而为测量工作人员提供直观的三维空间信息，有着丰富的属性信息。在承载三维地形图的GIS平台的应用下，对空间的信息能得到进一步的丰富，也能为后期的GIS平台缝隙功能也能提供数据基础，这是其他的地形图不具备的功能特征。
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2.3、地形表达
在地形与地貌表达方面，三维数字地形图主要是采用三维网格线，并且用高程注记点作为辅助，采用该方式不会影响到符号表达地物。网格大小主要由两个方面来决定，其一是地形图分辨率，比例尺越大，对地形与地物的表达就会越精细，网格就会越小。其二同是制图区地形情况，地形越是复杂，在表达时，为了保证其准确性，避免信息失真，网格就会越小。结合到实际情况，对于同一制图区内，地形可能会存在的简单与复杂情况，此时在用网格来进行表达时，可以采用四叉树结构，简单地形用大网格进行表示，而复杂的地形则用小网格进行表示。
3、三维空间数据采集方法
3.1、全站仪三维数据采集
全站仪三维数据采集在野外数据采集中应用最为广泛，在实际应用过程中，这种数据采集方式对工作人员的专业水平及其操作标准度要求较高，具体操作内容为：利用内插方式对野外作业所需测定的特征点进行坐标确定，以形成相应的高程数据；野外作业通常要求地物呈均匀分布，若在实际作业中遇到地物分布较为分散或范围较小的测定区域，可采用无棱镜测量方式，这种测量方式具有操作简单、精度高、投入成本低等特点，适用于对精度要求高、作业范围小的三维空间数据材积重。
3.2、三维地形与地物的绘制
常见的数字地形表达方式有三种：等高线模型，规则与不规则网模型。第一种是利用等高线上的点直接生成的，无法很好的对地表地物进行表达。不规则的格网模型主要是不规则的分布点生成三角形从而来倒逼地形真实表面，由于网格没有规则，对表面分析的能力也相对较差。而规则格网模型在表达方面则可以更加的真实与准确，在特殊地形的表达方面也更加具有优势。三维地形图能够就二维地形图难以表达的特殊地形很好的表达，符号表达的不直观性与复杂性被省略掉了，可视化的效果相应的就会更加精细与直观。三维地物绘制。二维地图在对地物进行表达时，采用的是二维符号，在同一平面上，地物高程为零，对过高程点与等高线对高程与高度进行判断。二维地图在对空间立体形状进行表达时有一定难度，线状地物在对其空间立体形状进行表达时，既要考虑到水平方向的拐点也要考虑到垂直方向的拐点，拐点在表达时，采用的是特定的二维符号。
3.3、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。
结束语
综上所述，随着信息时代技术的不断发展，目前我国测量技术发展较为迅速，各种测量技术融合也进一步的深入，我们的测量技术应用较为广泛，在变形测量、岩土测量和灾害预测测量发挥着重大作用。
参考文献
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[2]李永刚.三维数字地形图的测绘技术研究[J].新疆有色金属,2017,40 (04):49-51.
[3]刘永真,曹欧.三维数字地形图测绘技术的应用探讨[J].科技风,2017 (11):98.
论文作者:刘兴振
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/25
标签：地形图论文; 地形论文; 地物论文; 数字论文; 高程论文; 测量论文; 模型论文; 《基层建设》2018年第34期论文;