三維地圖
前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇三維地圖范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。
三維地圖范文第1篇
1 引言
目前迅速發(fā)展起來的的三維可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)被廣泛地用于進行各種三維數(shù)據(jù)的可視化，例如地景仿真、城市景觀重建等等，同時也為傳統(tǒng)地圖學(xué)帶來一次新的技術(shù)革命。三維電子地圖是基于地圖學(xué)的，因此它的研究重點不是栩栩如生的景觀繪制，而是真正意義上的三維空間的地圖符號化。現(xiàn)代地圖學(xué)理論仍是三維電子地圖的理論基礎(chǔ)，而電子地圖的研究為之提供了有力的技術(shù)支持，同時已廣泛建立的地圖數(shù)據(jù)庫又提供了豐富的數(shù)據(jù)來源，因此三維電子地圖必將成為地圖應(yīng)用的新領(lǐng)域，其研究與開發(fā)也將受到極大的關(guān)注。
2 地圖的發(fā)展趨勢
地圖是按照一定的數(shù)學(xué)法則，根據(jù)地圖投影、地理坐標(biāo)和比例尺，經(jīng)過制圖概括，在一定的載體上用各種地圖符號（點、線、面狀符號）和文字注記、顏色來表示一定區(qū)域內(nèi)的地形、地貌、地物等地理信息。它反映各種自然和社會經(jīng)濟現(xiàn)象的空間分布、組合、聯(lián)系及其動態(tài)變化。因此，地圖是對地理空間信息的抽象化、符號化的描述。
近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷普及和發(fā)展，電子地圖也因以互聯(lián)網(wǎng)為載體而快速興起，地圖已經(jīng)從紙上走到了互聯(lián)網(wǎng)、個人電腦和手持設(shè)備。人們可以很方便地在電子地圖中搜索感興趣的地點、行車線路和公交線路等，為出行安排提供參考建議。
眾所周知，我們生活在一個真三維的現(xiàn)實世界里，而傳統(tǒng)的二維地圖只對處于三維空間中的各種地理對象全部進行向二維平面投影的簡化處理，導(dǎo)致第三維方向（即垂直方向）上的幾何位置信息、空間拓?fù)湫畔⒑筒糠终Z義信息的損失，不能完整地反映客觀世界。近幾年來，隨著計算機技術(shù)，特別是計算機圖形學(xué)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、三維仿真技術(shù)的快速發(fā)展，地圖發(fā)生了很大的變化，正在向網(wǎng)絡(luò)化、互動化以及三維化的方向發(fā)展。
3 三維地圖可視化
三維電子地圖是以其直觀的三維表現(xiàn)形式，將真實地形、地貌、地物通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及三維仿真技術(shù)，以互聯(lián)網(wǎng)為載體，通過直觀的方式模擬人的地理空間認(rèn)知方式以及進行各種空間地理分析的階段，將真實的地理空間信息以動態(tài)的、多維的、可交互的描述。
三維電子地圖這種描述形式，使得地圖超出了傳統(tǒng)的地理信息符號化、空間信息水平化和地圖內(nèi)容凝固化、靜止化、平面化的狀態(tài)。與之相適應(yīng)的是，地圖制圖從傳統(tǒng)的地圖符號的選擇、制作、組織協(xié)調(diào)和繪制轉(zhuǎn)變?yōu)槿S地形、地貌、地物的構(gòu)建、以及分析應(yīng)用模型的建立。這一變化也使地圖學(xué)理論從單純的地圖傳輸理論、地圖語言理論以及地圖認(rèn)知理論轉(zhuǎn)變?yōu)樵谌S虛擬地理環(huán)境中，模擬人在自然地理環(huán)境中(包括地下、地面、空中)進行地理認(rèn)知、空間地理分析應(yīng)用的理論研究。所以，三維仿真技術(shù)在地圖學(xué)上的應(yīng)用貫穿了傳統(tǒng)的制圖和利用地圖進行分析應(yīng)用的全過程。
4 三維地圖符號設(shè)計
4.1 三維可視化與二維符號的關(guān)系
三維地圖是對二維地圖在三維方向的拓展，包括地圖設(shè)計及其原則、符號體系、地圖內(nèi)容的表達等。三維地圖是從平面地圖出發(fā)，借鑒電子地圖的符號系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)有的計算機技術(shù)來實現(xiàn)地圖信息的三維化。對三維可視化環(huán)境與傳統(tǒng)二維地圖符號的關(guān)系研究具有特別重要的意義。
三維可視化環(huán)境與傳統(tǒng)二維地圖符號的關(guān)系是繼承與發(fā)展的關(guān)系。三維地圖符號的設(shè)計與應(yīng)用是對二維地圖符號系統(tǒng)理論體系的繼承并有所發(fā)展。伴隨著三維地理信息系統(tǒng)而出現(xiàn)的三維地理信息的顯示與輸出是一個比較新的研究領(lǐng)域，不僅需要在技術(shù)層面進行研究，還需要對其相關(guān)的理論體系進行研究。由于二維的專題地圖符號經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一整套設(shè)計理論與實現(xiàn)方法、技術(shù)，所以，不能把二維符號中有效表現(xiàn)專題要素的理論與方法全部舍棄。相反，還需要在對專題信息二維表達的基礎(chǔ)上繼承與發(fā)展。對有些能夠很好表現(xiàn)專題屬性數(shù)據(jù)的二維專題地圖符號，可以以適當(dāng)?shù)男问嚼^續(xù)在三維地理信息系統(tǒng)中使用。
二維專題地圖符號理論體系對三維符號體系的構(gòu)建具有借鑒和指導(dǎo)作用。二維專題地圖符號的抽象與形象的矛盾理論擴展到三維領(lǐng)域里，對專題制圖符號的重新歸類與概括是專業(yè)本身要研究解決的問題，也是整個地圖符號系統(tǒng)的一個重要的基礎(chǔ)研究工作。要對地圖內(nèi)容及符號體系的三維化方法、原則和理論進行研究，結(jié)合人類認(rèn)知相關(guān)的生理學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等科學(xué)知識以及計算機科學(xué)設(shè)計制作出更適宜人們理解的符號庫。
4.2 三維環(huán)境中的地圖符號設(shè)計
4.2.1 點狀符號設(shè)計
三維的點狀符號通常由三維空間數(shù)據(jù)模型構(gòu)成，三維空間模型包括了形狀、尺寸，通常采用基于表面模型的實體模型，實體模型的表面材質(zhì)反映色彩的變化。由于三維場景的直觀性，用戶一般可根據(jù)三維符號直接確定其用途，不必另設(shè)圖例說明，在不能根據(jù)其形狀建立與物體的直接形象聯(lián)系時可通過顏色或紋理來表現(xiàn)，實現(xiàn)過程主要以3D MAX 建模，構(gòu)建3DS數(shù)據(jù)，點狀符號可設(shè)置運動路徑，模擬現(xiàn)實城市動態(tài)，如汽車在道路的走向。
4.2.2 線狀符號設(shè)計
線狀三維符號的形狀、尺寸可由三維線模型和實體模型構(gòu)成，線狀要素用來表達線狀分布的現(xiàn)象如道路、單線河流、地下管道示意、高壓線走向。簡單的線狀符號可以在地形上實現(xiàn)無縫疊加，帶有一定寬度的線狀符號，如河流、道路在其分布上具有帶狀的特征，也可以作為面狀符號處理。
4.2.3 面狀符號設(shè)計
面狀三維符號的形狀、尺寸可由單個三維實體模型構(gòu)成，構(gòu)成面狀三維符號的圖案可以是真實紋理，也可以是面狀排列的實體模型。如面狀符號林地的構(gòu)圖實例，地面用地形和草地紋理構(gòu)成，樹木用片狀排列的附有樹木透明貼圖的實體模型表示，兩者組合而成。 面狀符號用來表達呈面狀分布的連續(xù)或離散于一定范圍的現(xiàn)象，如湖泊、植被分布、道路。在三維環(huán)境中，道路可利用不同顏色或表面紋理以及道路參數(shù)來反映不用級別道路的性質(zhì)和特征，這樣能給讀者一種真實的感覺，又能反映道路的性質(zhì)及等級等信息。
4.2.4 三維環(huán)境中符號設(shè)計原則
三維地圖符號設(shè)計要有一定的原則，需要充分考慮屏幕表達的特點，發(fā)展和完善計算機環(huán)境下地圖符號尺寸設(shè)計方法。
（1）表示方式應(yīng)直觀逼真
三維符號所強調(diào)的逼真可以幾乎不用圖例，因此場景設(shè)計應(yīng)以清晰為衡量標(biāo)準(zhǔn)，在三維地圖可視化中，如果采用顏色來識別地物，色調(diào)少一些更能保證場景清晰。另外應(yīng)盡量保證顏色與物體本色接近，也可以采用實物照片作為紋理，保證物體能得到有效區(qū)分。
（2）融合大量復(fù)雜信息，符合視覺感受。
三維地圖是以電子為介質(zhì)，讀者不僅可以從電子介質(zhì)觀察圖形圖像的效果，還能下哦那個具體文件中得到數(shù)字信息，也就是說數(shù)字信息是以單獨的文件保存起來的，并且這些數(shù)字信息是比較詳細(xì)的。那么在三維符號的尺寸設(shè)計中，要考慮到電子地圖環(huán)境下符號需要縮放這一特性，符號的各個組成部分比例要協(xié)調(diào)，保證符號縮放時不擠壓變形、不相互覆蓋。三維符號在計算機中的存儲的是三維（X、Y、Z）信息，增加了高程信息以及詳細(xì)的數(shù)字描述信息，在數(shù)據(jù)存儲和處理方面符號化都更為復(fù)雜，在設(shè)計中要考慮其復(fù)雜性。
（3）保持符號的清晰簡潔
符號的清晰性和簡潔性是保證地圖易讀的基本條件之一，因此構(gòu)造符號時應(yīng)盡可能用最簡單的造型來組合，符號設(shè)計簡單明了、緊湊實用。最大限度地利用每個符號視覺參量的最佳表達效果，尋求科學(xué)的組合模式，系統(tǒng)、完整、充分地顯示地圖要素，并和制圖目的、用途、主題一致，場景應(yīng)具有清晰性、層次性、藝術(shù)性以及真實感。
5 結(jié)束語
現(xiàn)代技術(shù)給予三維地圖符號研究和開發(fā)的實現(xiàn)，地圖科學(xué)本身的發(fā)展也對3維地圖符號提出了要求。三維地圖符號能非常直觀形象地向人們顯示其所表達的內(nèi)容。它在數(shù)字條件下表現(xiàn)方法的信息突破，是對原有地圖符號的發(fā)展。研究好三維符號的設(shè)計應(yīng)用，可以更深刻的理解三維地圖功能，有利于更好的設(shè)計和制作三維地圖，使其更好的服務(wù)于生產(chǎn)和生活實踐。
三維地圖范文第2篇
如何進行三維地圖應(yīng)用課程的教學(xué)成為當(dāng)務(wù)之急，當(dāng)前人才培養(yǎng)模式研究有四種基本思路：一是描述人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，按照時間的先后次序予以提煉和研究，環(huán)節(jié)接點與流程銜接關(guān)系是研究的重點；二是描述學(xué)習(xí)過程中學(xué)生角色的變換，按照角色出現(xiàn)的先后次序予以提煉和研究，角色內(nèi)涵分析及轉(zhuǎn)換銜接關(guān)系與實現(xiàn)是研究的重點；三是描述學(xué)習(xí)方式的更迭，按照學(xué)習(xí)方式所承載的學(xué)習(xí)任務(wù)予以提煉和研究，學(xué)習(xí)任務(wù)及不同學(xué)習(xí)任務(wù)之間的建構(gòu)關(guān)系是研究的重點；四是綜合性的研究，即兼顧前面三種研究側(cè)重點，統(tǒng)籌研究人才培養(yǎng)的全過程，也就是說既要關(guān)注人才培養(yǎng)的各環(huán)節(jié)及其演進關(guān)系，也要研究學(xué)生角色變換及不同角色的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)方式等多種因素———這也是本文的思路。三維地圖是今后測繪學(xué)科的主要發(fā)展方向所在，但是如何讓同學(xué)們真正進入到這個角色所，真正明白如何繪制三維地圖，這個一直是測繪學(xué)科的盲區(qū)，過分的強調(diào)理論知識，強調(diào)了測量的精準(zhǔn)，但是忽略了最普通的生活中的應(yīng)用，這才是測繪學(xué)科于國計民生的關(guān)鍵所在。當(dāng)前的學(xué)科中，應(yīng)該加強能力的鍛煉，最簡單最直接的方法就是項目教學(xué)法，這種方法不光適用于高職教學(xué)，同樣也應(yīng)該適用于本科教學(xué)，同學(xué)們需要從一個全新的高度去學(xué)習(xí)，而學(xué)習(xí)的最終目的不是照本宣科，而是鍛煉出解決問題的能力，從傳統(tǒng)的理論教學(xué)，到理實一體化教學(xué)的轉(zhuǎn)變。將課程開發(fā)融入工程項目；建設(shè)行業(yè)企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)融入課程內(nèi)容；實習(xí)實訓(xùn)融入工程施工；技能名師融入師資隊伍，不斷深化“融入式”教學(xué)模式改革。以項目為紐帶將學(xué)生實習(xí)實訓(xùn)、教師“雙師”素質(zhì)培養(yǎng)、社會服務(wù)緊密聯(lián)系在一起，充分利用工程項目（學(xué)習(xí)紐帶）、工程環(huán)境（學(xué)習(xí)環(huán)境）、企業(yè)文化（職業(yè)環(huán)境）、行業(yè)企業(yè)的人力資源（聘請教師）等實施人才培養(yǎng)。
2課程任務(wù)的建立
對于三維地圖，首先要啟發(fā)何為三維地圖，他是數(shù)字地球的根本所在，如何實現(xiàn)它，而不是泛泛而談，首先測繪學(xué)科的同學(xué)們有了數(shù)字測圖的概念，我們現(xiàn)在進行數(shù)字測圖，什么是數(shù)字測圖，它是二維的，遠遠不能滿足現(xiàn)在的需求，我們有了攝影測量，它有著比數(shù)字測圖更快更多的畫圖能力，自動生成DEM，但是匹配完成后，發(fā)現(xiàn)房屋的和建筑物的立體還是無法生成，這里需要把柵格圖像轉(zhuǎn)換成矢量圖像，如何實現(xiàn)現(xiàn)實與圖像的統(tǒng)一，引入三維建模軟件的適用，當(dāng)建模軟件成熟之后，我們要加入地理信息系統(tǒng)的概念，只有這樣一個連續(xù)的學(xué)習(xí)，合適的引導(dǎo)，同學(xué)們才能深刻理解其意義，才能開動腦筋，去思考如何做得更好，如果僅僅是理論上的介紹，同學(xué)們不能理解，更加不可能創(chuàng)新思維。
（1）前期知識準(zhǔn)備。
把需要制作的區(qū)域做一個規(guī)劃，規(guī)劃的主要內(nèi)容是在二位制圖軟件中繪制出所需要區(qū)域的地塊、地形、道路等相關(guān)信息，這些信息的制作一定要盡量精確，在制作過程中，最好可以參照相關(guān)的衛(wèi)圖來規(guī)劃地塊地形。這樣做的目的是為了方便后期數(shù)據(jù)的整合工作，這一步也關(guān)系到整個三維地圖是否跟現(xiàn)實接近的至關(guān)重要的一步。
（2）模型場景的制作。
就是根據(jù)采集來的相關(guān)信息照片制作出需要的場景模型，這也是三維地圖的靈魂部分，可以在課堂上介紹大量的三維軟件，然后同學(xué)們可以自行選擇感興趣的軟件進行制作，最后把場景模型渲染成自己所需要的圖片信息即可。
（3）美化。
把制作出來的單個區(qū)塊的場景圖片通過相關(guān)軟件進行整體美化，美化的主要內(nèi)容包括綠化帶植被的栽種，水面的美化，道路公交信息圖標(biāo)的添加，圖片場景整體的色彩美感把握等等，總之就是為了讓圖片場景看起來更漂亮更接近真實即可。
（4）整合。
把制作好得所有場景模型圖片整合到第一步中所做的地塊上去，達到自己想要的效果。
（5）切割。
通過相關(guān)軟件把整合好的圖片按照一定的坐標(biāo)切割成N塊（具體坐標(biāo)的算法要根據(jù)三維平臺的具體情況而定），通過后臺放到三維平臺中去即可。
（6）后期信息的添加。
三維地圖范文第3篇
【關(guān)鍵詞】三維數(shù)字地形圖三維規(guī)則網(wǎng)格地形模型 地物模型
引 言
二維數(shù)字地形圖將所有的空間地理信息都正交投影在同一水平面上,并用線劃或者符號來表示相應(yīng)比例尺的地物,而地物的位置、高度和地形的高低起伏要借助等高線或者高程點來表示,這種方法雖然簡化了空間地理信息理解和表達的過程,但是卻損失了空間地理信息的真實性和完整性,因此二維的表達方法具有很大的局限性。三維數(shù)字地形圖主要用大比例尺表達小區(qū)域的地理信息,它具有直觀、形象、精細(xì)、完整的優(yōu)點,在表達地形的時候能夠反映真實地表微小的高低起伏；在表達地物的時候能夠直觀顯示物體的空間立體結(jié)構(gòu)或形狀。
相應(yīng)的,三維數(shù)字地形圖對測繪技術(shù)也具有更高的要求。三維空間數(shù)據(jù)的采集精度和二維數(shù)字地形圖的精度要求一樣,但是采集的信息或數(shù)據(jù)更多,不僅要求采集所有地形和地物的特征點以及地物的高度,而且采樣點相對比較密集,且繪制地形和地物的方法也與二維數(shù)字地形圖有顯著的差別。
一、三維空間數(shù)據(jù)的獲取方法
三維數(shù)字地形圖對地理信息精細(xì)、完整的表達是建立在大量細(xì)致的數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上的。目前,獲取大比例尺三維數(shù)字地形圖空間數(shù)據(jù)的方法主要有以下四種:
1、數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)。用攝影測量的方法建立空間地形立體模型,量取密集的數(shù)字高程數(shù)據(jù)來建立三維數(shù)字模型。這種方法較適用于較大區(qū)域的三維數(shù)字地圖。
2、全站儀測量技術(shù)。這種方法可以獲取三維的空間數(shù)據(jù)(即包括Z坐標(biāo)值),并且全站儀對于Z坐標(biāo)值的獲取精度較高。全站儀測量技術(shù)是采集三維數(shù)字地形圖地形和地物特征點/線最理想的手段,且能夠測量地物的高度,它較適用于小范圍、大比例尺且精度要求高的三維數(shù)字地形圖,但費時費力。
3、GPS RTK技術(shù)。GPS RTK和全站儀測量都是大比例尺三維數(shù)字地圖中數(shù)據(jù)采集的主要手段,但是GPS RTK在該領(lǐng)域的應(yīng)用受制于城市中衛(wèi)星信號接受不足以及高程異常的缺陷,且在獲取地物的高度值時有一定難度。
4、以地圖為數(shù)據(jù)源的三維空間數(shù)據(jù)的獲取方法。這種方法雖然也有一些概略的地物高度信息,但很難準(zhǔn)確推測其高度,所以用這種方法制作三維數(shù)字地形圖的精度較差。
獲取各種面狀、線狀和點狀地物的高度值是表達地物立體形狀的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),但是,目前的三維空間數(shù)據(jù)采集方法都難以采集地物的高度值。這是三維空間數(shù)據(jù)采集的難點。
二、三維地形與地物繪制
1、三維地形的繪制
常見的數(shù)字地形表達方式有三種:等高線模型、不規(guī)則格網(wǎng)模型(TIN)和規(guī)則格網(wǎng)模型(Gird)。等高線模型利用等高線上的點直接生成三維地形會具有明顯的臺階痕跡,而且等高線也無法很好地表達特殊地貌(例如陡坎、溝壑等)。不規(guī)則格網(wǎng)模型(TIN)也就是不規(guī)則三角網(wǎng),是由不規(guī)則分布的采樣點生成的連續(xù)三角形來逼近地形的真實表面,沒有格網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)則而且其表面分析能力比較差。規(guī)則格網(wǎng)模型(Gird)具有等間距均勻分布的特性,三維規(guī)則格網(wǎng)模型表達地形更加直觀精細(xì)、逼真,在表達特殊地形方面(例如陡坎、干溝、隆等)有更大的優(yōu)勢。二維數(shù)字地形圖用二維符號很難表示特殊地形的空間形狀或者結(jié)構(gòu),而用三維規(guī)則格網(wǎng)地形模型就能直觀地顯示出來,省略了符號表示的復(fù)雜性和不直觀性,可視化的效果更加直觀、精細(xì)。
三維數(shù)字地形圖表達地形的精細(xì)程度取決于采樣高程點的細(xì)致程度,三維格網(wǎng)的分辨率取決于地圖比例尺,也取決于地形的復(fù)雜程度?？煽紤]用多分辨率的格網(wǎng)模型表達地形,對地形簡單的平原區(qū)域格網(wǎng)大一些,地形復(fù)雜的山區(qū)格網(wǎng)小一些,這樣不僅表達地形的起伏更真實,且數(shù)據(jù)冗余更小。
2.三維地物的繪制
傳統(tǒng)的二維數(shù)字地形圖所有地物用二維符號表達,所有的地物都在高程為零的同一個平面上顯示,地物的高程和高度等地理信息用等高線和高程點來判斷。這種表達方法顯然比三維數(shù)字地形圖抽象和概略很多。
二維數(shù)字地形圖上最難以精細(xì)和形象表達的是線狀地物的空間立體形狀。表達線狀地物的空間立體形狀不僅要表達其在水平方向的拐點,同時也要表達其在垂直方向的各個拐點,即在高程或坡度上明顯變化的點。二維數(shù)字地形圖在表達線狀地物的時候僅僅用其特定的二維符號表示其水平方向的拐點或形狀,并不能直觀地顯示其在垂直方向的真實位置和形狀。
三、三維地形與地物的空間匹配集成技術(shù)
三維數(shù)字地形圖包括地形模型以及地表和地下的各種地物模型,地物模型必須要和地形模型融合匹配在一起,各種地物模型與地形模型必然發(fā)生聯(lián)系。在地形和地物建模的基礎(chǔ)上,如何將三維地形和地物數(shù)據(jù)無縫融合是關(guān)鍵的技術(shù)。假如地物與地形沒有很好地匹配,就會出現(xiàn)地物飄浮在空中或是地物切入地表下面的情況,不符合真實空間位置的表達。因此,必須采用以下方法才能實現(xiàn)二者的無縫匹配集成。
1、測量地物特征點時,必須測量其高程值,以便地物特征點能被當(dāng)作高程點使用。同一個建筑物各個特征點的高程點值應(yīng)相同,外業(yè)采集高程值略有差異時取其平均值。
2、采集地物特征點時,不僅要采集其在水平方向的拐點,還要采集其在垂直方向的拐點。
3、將所有地物特征點當(dāng)作高程點用于生成三維格網(wǎng)的地形模型。
根據(jù)以上提出地形和地物建模及其匹配集成的方法,在某試驗區(qū)外業(yè)測量時采集了符合比例尺1：500精度要求的三維空間數(shù)據(jù),開發(fā)程序繪制了三維數(shù)字地形圖,并實現(xiàn)了三維量算及空間分析等功能。
四、三維數(shù)字地形圖的應(yīng)用
三維數(shù)字地形圖在城市規(guī)劃和工程設(shè)計中具有廣泛的應(yīng)用前景,它為規(guī)劃和設(shè)計人員了解現(xiàn)場、開展設(shè)計提供了更為直觀和詳盡的地理信息,而且規(guī)劃和設(shè)計結(jié)果同樣可以實現(xiàn)直觀的三維可視化,也為規(guī)劃和設(shè)計人員表達其規(guī)劃和設(shè)計思想提供了方便。
三維地圖范文第4篇
關(guān)鍵詞：三維數(shù)字；地形；測繪
中圖分類號： P2 文獻標(biāo)識碼： A
1三維數(shù)字地形圖的基本概念
1.1三維數(shù)字地形圖的概念
三維數(shù)字地形圖指的是地物、地貌等立體形狀和空間坐標(biāo)用三維點表示出來，在這樣的途中，地形、地貌都是它描述的對象，即線劃地形圖。這就意味著，三維地形圖中所有的地形、地貌、地物都是三維體現(xiàn)的，橫軸和縱軸表示的是地貌、地物的水平投影，而豎軸則表示的是三維的坐標(biāo)，是立體的、空間的。
1.2三維數(shù)字地形圖的特征
三維數(shù)字地形圖的特征主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，它是數(shù)字或電子版形式的，不是傳統(tǒng)的紙質(zhì)的。第二，它不僅能夠描述地物的空間位置和形狀，而且能夠描述區(qū)域內(nèi)的自然地貌的起伏狀況。第三，它的制圖比例是一比一的，表示的是某地物的平面的大小和位置以及三維的空間高度或空間位置，這是通過設(shè)定地面上空某一點來測量的。第四，地形、地貌和地物的立體形狀都是通過三維的離散點來描述出來的。第五，我們從三維地圖上所看到的信息都是非常精確和細(xì)致的，我們用更易懂的詞來描述這一特點，就是說三維數(shù)字地形圖都是大比例尺的，或者說是高分辨率的，而且它所描述的區(qū)域都非常小，所以內(nèi)容詳細(xì)，畫面清晰。
2三維數(shù)字地形圖的地形數(shù)據(jù)及表達方法分析
地形數(shù)據(jù)即為表現(xiàn)地勢走向的地貌數(shù)據(jù)，包括平面位置和高程數(shù)據(jù)兩種信息，這兩種信息目前主要通過野外測量、航空航天遙感影像和現(xiàn)有地形圖數(shù)字化三種方式獲得。航空攝影測量一直是地形圖測繪和更新的有效手段，其所獲取的影像數(shù)據(jù)是高精度大范圍的DEM生產(chǎn)最有價值的數(shù)據(jù)源。另外，近年來出現(xiàn)的干涉雷達、激光掃描儀等新型傳感器數(shù)據(jù)被認(rèn)為是快速獲取高精度、高分辨率的DEM最有希望的數(shù)據(jù)來源。通過全站儀、全球定位系統(tǒng)(GPS)等手段可獲取較小范圍、大比例尺、高精度的地形建模數(shù)據(jù)，同時也是對航空攝影測量和地形圖數(shù)字化的一種補充。實際工作中，具體采用何種數(shù)據(jù)源和相應(yīng)得生產(chǎn)工藝，一方面取決于數(shù)據(jù)的可獲取性，另一方面也取決于應(yīng)用的目的和對數(shù)據(jù)的要求，包括DEM的分辨率、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)量大小和技術(shù)條件等。
三維數(shù)字地形圖是用規(guī)則格網(wǎng)和高程注記點來表達地形地貌的。為了不影響地圖符號表達地物和地形，采用分布規(guī)則的格網(wǎng)式DEM較為妥當(dāng)。格網(wǎng)的大小一方面取決于相應(yīng)地形圖的分辨率，一般說來，地形圖的比例尺越大，對地物和地形表達的精度就越高即越精細(xì)，則格網(wǎng)就越小；另一方面取決于制圖區(qū)域地形的復(fù)雜程度，一般說來地形越復(fù)雜或越破碎，為了表達地形時不失真，格網(wǎng)就應(yīng)越小。在一幅地形圖上，考慮到在實際中，有的地方地形比較復(fù)雜，而另一些地方則比較簡單，可用四叉樹結(jié)構(gòu)來表達格網(wǎng)，即用大格網(wǎng)來表達簡單的地形，而用小格網(wǎng)表達復(fù)雜的地形，即采用橫向的多分辨率技術(shù)表達地形。構(gòu)建三維數(shù)字地形圖時，必須確保DEM與線劃地形圖是同一個空間參考框架下的；編制地形圖時，可將DEM格網(wǎng)點放在一個單獨的圖層上，這樣可根據(jù)需要打開或關(guān)閉它。高程注記點反映地面上坡度變化處的高程。
3三維數(shù)字地形圖測繪技術(shù)應(yīng)用探討
3.1三維地形數(shù)據(jù)的采集
三維地形數(shù)據(jù)采集包括兩個階段，一是：外業(yè)采集，主要是利用全站儀采集地形點的三維空間數(shù)據(jù)（包括平面坐標(biāo)及高程）。由于受通視條件、勞動強度等因素的影響，只能采集地形特征點的三維空間數(shù)據(jù)，地形特征點一般是指山谷點、山脊點、洼地、山腳點、山頂?shù)鹊?。由于這些特征點的密度不夠和分布不均勻。這樣在對有些地區(qū)的地表高低起伏就很難精確的表示。二是：內(nèi)業(yè)加密，就是將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)，通過內(nèi)插的方法對特征點的密度和分布進行有效處理，獲得分布均勻，密度適當(dāng)?shù)牡匦吸c及高程，使其更能詳細(xì)的反映地勢的走向。
在利用全站儀野外獲取三維地物數(shù)據(jù)測量時，地物底部特征點數(shù)據(jù)的獲取是比較容易的，難點在于怎樣獲取地物頂部特征點數(shù)據(jù)。以建筑物為例進行說明，其頂部特征點的數(shù)據(jù)可以通過測量其相應(yīng)的底部特征點的平面位置和高程，然后量測其高度的方法獲取，也可以放置棱鏡到頂部特征點上直接測量的方法獲取，還可以用無棱鏡測量進行建筑物頂部特征點的方法獲取。其中，無棱鏡測量對于沒有反射的物體不能進行測量，因此在建筑物比較密集的城鎮(zhèn)地區(qū)，用無棱鏡測量會嚴(yán)重受到通視條件和反射條件的制約，使的測繪工作量大，效率低，有些建筑物的頂部特征點甚至是采集不到的，對深巷的建筑物底部特征點也很難采集到。當(dāng)然，還可以在建筑物頂部進行數(shù)據(jù)采集，此方法也存在通視條件的限制，還有很高的危險性，因此對于大區(qū)域測繪是不現(xiàn)實的。
3.2三維數(shù)字地形圖的測繪
實際地面通常不是光滑和均勻變化的，因此在采集的時候會產(chǎn)生斷裂線問題。對于植被茂密、樹林覆蓋地區(qū)，數(shù)字?jǐn)z影測量采集時無法切到地面，這樣就不能準(zhǔn)確的反映植被覆蓋區(qū)的實際地面趨勢，為了使其精度能夠滿足要求，可以在這些地區(qū)采集散點方式進行測量，以便能真正的切到地面的地方進行數(shù)據(jù)采集。在必要的時候還需要進行野外測量的方式進行補測才能達到精度的要求。具體面向三維地形數(shù)據(jù)的采集測繪，可以按照如下步驟進行：
(1)定向建模
定向建模之精度是影響整個產(chǎn)品精度的關(guān)鍵。定向建模的工作流程：用黑白影像建立立體像對進行手工或自動內(nèi)定向、相對定向核線重采樣絕對定向裁切核線影像立體模型建成。
(2)數(shù)字高程模型DEM
DEM、DOM可由單模型獲取，也可由批處理直接生成。創(chuàng)建DEM及鑲嵌工作流程：先進行影像相關(guān)創(chuàng)建像方DEM像方DEM編輯創(chuàng)建物方DEM物方DEM檢查編輯建立新圖幅物方DEM接邊物方DEM鑲嵌DEM成果。
創(chuàng)建像方DEM前，要先對每個像對中的特征點（峰頂、谷底、鞍部及地形突變點）和特征線（山脊線、山谷線、地區(qū)突變區(qū)線、面狀地物的范圍線等）進行量測。量測特征點和線的目的是獲取像方DEM相關(guān)的初值，對像方DEM進行編輯。
(3)數(shù)字正射影像DOM
每個像對的物方DEM編輯后即可創(chuàng)建正射影像，并進行DOM的鑲嵌。正射影像分為黑白正射影像和彩色正射影像。先創(chuàng)建每個像對的左、右黑白正射影像，合并左右黑白正射影像后，選擇鑲嵌線對黑白正射影像進行鑲嵌即生成黑白DOM產(chǎn)品。
(4)數(shù)字線劃測圖
在定向建模完成之后，如不需要生成DEM、DOM產(chǎn)品，可直接進入向量測圖模塊進行測圖。在向量測圖模塊中，圖廓及內(nèi)外整飾自動生成，已測向量能夠?qū)崟r顯示（放大、縮小、編輯等）和映射至立體，具有聯(lián)機編輯、實時符號化功能，利用測圖模塊提供的這些工具可以很方便地進行測圖和編輯，實現(xiàn)測圖、編輯一體化。
3.3三維數(shù)字地形圖測繪的誤差分析
(1)全數(shù)字?jǐn)z影測量的精度和模擬攝影測量、解析攝影測量相比一定有所不同，如:光束法區(qū)域網(wǎng)加密與獨立模型法區(qū)域網(wǎng)加密的精度差異，全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)沒有機械傳動誤差、圖紙?zhí)缀吓c清繪誤差、展點誤差、主距安置誤差、讀數(shù)誤差等等，出現(xiàn)了影像匹配誤差等。
(2)圖上的地物點的點位中誤差主要來源于：像控點點位中誤差、房檐改正誤差、加密點點位中誤差、影像掃描中誤差、影像匹配中誤差和定向中誤差等。
(3)航測成圖高程中誤差的主要來源于：控點[？？？]高程中誤差、加密點點位中誤差、相對校正中誤差、定向中誤差和測繪動態(tài)中誤差等。
結(jié)束語
隨著數(shù)字地形圖在工程應(yīng)用中的深入，為了便于進行空間方面的量測和分析，人們對它表示地物和地貌的方法和精度提出了更高的要求。而三維數(shù)字地形圖在工程上具有良好的應(yīng)用基礎(chǔ)，其可以查詢?nèi)我馓卣鼽c的平面坐標(biāo)和高程等三維坐標(biāo)信息。因此，三維數(shù)字地形圖具有其獨特的應(yīng)用價值，隨著三維數(shù)字地形圖的不斷開發(fā)和完善，相信在不久的將來它一定會有越來越好的應(yīng)用前景。
參考文獻
三維地圖范文第5篇
前期準(zhǔn)備
首先要拿到室內(nèi)二維平面設(shè)計圖樣，如果你有一點CAD的基礎(chǔ)，可以自己動手繪制。這里假設(shè)我們已經(jīng)拿到了設(shè)計好的圖樣（圖1）。
創(chuàng)建戶型
打開美家達人網(wǎng)站（/home），單擊“開始設(shè)計”，進入它的在線設(shè)計系統(tǒng)。首先它會顯示向?qū)Т翱?，可點擊“取消”進入主界面，然后在“文件”菜單中選擇“上傳房型圖”，選擇上面我們已準(zhǔn)備好的圖樣文件。
接著選擇戶型圖的起點與結(jié)束點（即窗口的藍色與紅色圖釘樣的兩個小按鈕。算出房間的長度，本例是4.4+3.3+2.75+0.85米=10.3米（圖2）。點擊“確定”進入正式的設(shè)計編輯窗口中。
在左側(cè)“基本房型”中，拉出“方形房間”覆蓋到廚房間的上面，由于所添加的圖形是透明的，所以很容易調(diào)整廚房原圖與添加圖形的大小，利用水平與垂直調(diào)節(jié)按鈕很快將大小調(diào)整為一致。在左邊的“構(gòu)造修改”中選擇“墻洞”拖放到廚房的玄關(guān)處，依次放好餐廳、臥室、書房的上層透明圖。選擇餐廳中的出口墻，在彈出的菜單中選擇第四項“拆除墻”，在基本構(gòu)造中選擇“門”，拖放到臥室與書房（選擇室內(nèi)門）。
其余的兩個衛(wèi)生間、客廳、主臥室和前面是一樣設(shè)計的，只不過因為在主臥室的前面有一個陽臺，所以在“房型修改”中選擇“方形區(qū)域”放置到主臥室的墻上。同時，刪除多余的墻體線條（圖3）。最后給客廳和陽臺添加上窗子。切換到3D視圖，驗證戶型圖是否合理再修改。
鋪設(shè)地板、設(shè)置墻面、布置家居。在裝飾設(shè)置欄，選擇“墻面”，在墻紙中選擇“鄉(xiāng)村風(fēng)格的墻紙”，房間布置得素雅清新些。再切換到3D視圖，拖動墻紙圖片到房間的各個墻壁，系統(tǒng)會自動完成剩余的工作，不需要關(guān)心諸如坐標(biāo)、位置對齊材質(zhì)等問題。在鋪設(shè)地板磚或地毯時仍然回到2D視圖，拉動需要的素材就可以了。
下面，在浴室放置浴缸、抽水馬桶，客廳安放一張沙發(fā)、一個電視柜；臥室一張雙人床；書房一張寫字臺、一臺筆記本。然后呢，客廳與陽臺放上窗戶?，F(xiàn)在可以看看你的杰作了（圖4）。
照片渲染
如果是要求精度較高的場合，在系統(tǒng)的“快照和效果圖”中，設(shè)置照相機的位置，單擊左面“新創(chuàng)建”，系統(tǒng)會將設(shè)計圖發(fā)送到云渲染服務(wù)器上，而你只要靜靜地等待幾分鐘或者干別的事，完成渲染后會郵件通知你取效果圖的。
不過系統(tǒng)的360全景圖則渲染時間會長些，相當(dāng)于房間的整體渲染，一次會得到多張效果圖。
分享成果
