三维数字地形图测绘技术要点分析

孟凡争

摘要：本文对三维数字地形图测绘技术要点进行了分析，文章从阐述三维数字地形图测绘技术要点概况入手，进一步介绍了三维数字地形图获取空间数据的相关技术，最后研究了三维地形及地物测绘内容和三维地形地物模型的空间匹配集成技术。

关键词：三维数字地形图测绘技术；概况；空间数据；空间匹配集成技术

前言

在现代社会事业的建设与发展中，测绘工作是非常重要的一部分，为了提升测绘工作的质量，需要采取一系列先进的测绘技术，三维数字地形图测绘技术就是一大利器，利用该技术可以获取更高精度的数据信息，便捷的操作手法和高度智能化的模式，在省时省力、提升效率方面有着重要意义，推动了工程测绘更好更快地开展。

1、三维数字地形图测绘技术要点概述

目前在测绘事业的发展过程中，三维空间地形图成为非常有效的一大利器，这和传统的二维空间地形图比较而言，打破了空间的制约，使得二维数字地形图的内容得到充分的拓展。三维地理空间信息的存在，以一种三维空间的角度，更真实全面地解析事件和三维数字地形图间所表现出的空间联系，根据大比例尺对某个地区范围内的地形地物做更形象与全面的呈现，因此其市场前景极为宽泛，而且对于促进三维GIS发展意义重大。而在三维数字地形图中，一系列精准而整体化的数据信息构成了技术的关键，目前大比例尺三维数字地形图获取空间数据的途径主要包括了数字摄影测量、全站仪测量等等。

2、三维数字地形图获取空间数据的相关技术

2.1数字摄影测量技术

数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法。随着全数字摄影测量系统的应用，摄影测量产品已经从影像图等向4D产品转化，采取摄影测量的方式，可以实现某地区地形立体空间模型的搭建，并且通过对高程数据的大规模获取，来实现三维数字模型的打造，在常见的地域内，利用数字摄影测量技术来绘制有效的三维数字地形图资料，成为非常常见的一种现象。

2.2全站仪测量技术

采用全站仪测量技术，可以对整个三维空间数据做更精确的捕捉，而且对Ｚ坐标值来说，全站仪在获取高精准度的坐标数据方面往往会更具优势，为了获得全面的三维数字地形图成果，需要对地形及地物的点、线特征做更全面的把握，此时就可以充分发挥全站仪测量技术的作用。不仅如此，全站仪具备极强的提升地物高度测量精度的作用，其利用范围往往是针对一些地域相对狭小的地区，构成具有大比例尺和高精度的三维数字地形图。但是不可忽略的是，全站仪测量技术和别的技术比较来说，会更加费时费力。

2.3GPSRTK技术

GPSRTK技术则是一种新的具有实时收集流动站在指定坐标系中的三维定位数据信息功能的一种定位方式，在正式的测量工作中，能够在不设控制点的前提下，快速获取比较精确的地理坐标，并且在野外实现快速生成电子地图。和全站仪测量技术有所类似的是GPSRTK，二者都在大比例尺三维数字地形图的形成上有优势，但是比较而言GPSRTK会有一定的不足，它往往会因为城市地段卫星信号接收效果不佳造成高程异常的问题，因此会在地形地物的高度值获取中出现障碍。

2.4将地图数据作为三维空间数据来源

尽管地图上的地理高度信息比较丰富，但是高度的精确度却往往难以得到充分的保证，这就造成三维数字地形图绘制信息会不够精确，地物立体形状的数据基础之一就是对多种点、线、面状地物的高度值数据获取。现阶段多种形式的数据采集方法，对地物高度值的采取都存在或多或少的缺陷，已经成为三维空间数据采集阶段的难点。

3、三维地形及地物测绘内容

3.1绘制三维地形

一般而言，等高线、不规则格网和规则格网模型是表达数字地形较为常见的3种方式。等高线模型在依靠等高线上多个点的前提下，可以形成三维地形信息，其台阶痕迹会相对显眼，但是却难以充分呈现陡坎、沟壑特别区域。而不规则格网模型和三角网，则是通过采样点的不规则布置，构成连续的三角形，由此形成的格网结构会比较凌乱，而且无法准确而全面地分析出地形表面信息；规则格网模型的布局等间距，可以更精确对呈现地理信息，在呈现陡坎、沟壑信息时尤其可靠。三维规则格网地形模型利用高度直观精准的可视化效果，减轻了符号表示的复杂性和模糊性，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。

3.2绘制三维地物

在二维数字地形图中主要是依靠二维符号完成信息的表述，在高层为零的平面上呈现出全部的地物特征，按照等高线以及高程点信息，针对性地研究地物的高程以及高度特点。在呈现线状地物立体空间模型上，二维数字地形图的表现难度会更高。在线状地物立体空间的表现上，不仅要对其水平方向的拐点做全面的呈现，还要设计出垂直方向上的一系列拐点，也就是高程或坡度上有明显变化的点的表达。所以，三维数字地形图可以达到更真实的地物效果。

4、三维地形地物模型的空间匹配集成技术

三维数字地形图还包括地形模型、地表及地下等不同的地物模型。在打造地形模型和地物模型的过程中，要关注其内部关联，把三维地形、地物数据与地形地物模型做高度整合，完善空间位置的准确表达。

首先，在进行地形地物特征点测量时，需要对其高程值进行测量，确保地物特征点可以看作高程点进行利用，在对统一建筑物的多个地物特征点进行测量时，其高程点值整体相同，外业采集时高程值略有差异的，取平均值。此外，对地物特征点进行采集时，既要对其水平方向拐点进行采集，同时还要采集其垂直方向的拐点。而在进行三维格网地形模型生成时，高程点设为所有的地物特征点。

利用上述匹配集成技术对某一区域进行外业测量时，以1∶500为比例尺获取三维空间数据，其三维数字地形图及三维量算空间分析，其结果如图所示。

结语

综上所述，加强对三维数字地形图测绘技术要点的分析，对于促进测绘事业快速发展意义重大。相关工作人员需要明确三维数字地形图测绘技术要点概况；同时把握三维数字地形图获取空间数据的相关技术，比如字摄影测量技术、全站仪测量技术、GPSRTK技术、将地图数据作为三维空间数据来源；在此基础上，研究了三维地形及地物测绘内容——绘制三维地形以及绘制三维地物；同时分析了三维地形地物模型的空间匹配集成技术。

参考文献：

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