数字测图技术.doc

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数字化测图技术
数字测图概述
【教学目的】：（1）、了解数字地图，数字测图等概念；数字测图系统组成；数字测图的发展过程和动态；数字测图的作业过程及作业模式。
（2）、了解数据采集方式的种类；数字测图的基本思想；数字测图与白纸现实世界的三维特征得到充分而真实的再现。
总之：数字地形表达的方式可以分为两大类，即数学描述和图像描述。使用傅立叶级数和多项式来描述地形是常用的数学描述方法。规则格网、不规则格网、等高线、剖面图等则是图像描述的常用方式。
二．数字地面模型
模型是用来表现其它事物的一个对象或概念，是按比例缩减并转变到我们能够理解的形式的事物本体。建立模型可以有许多特定的目的，如预测、控制等。在这种情况下，模型只需要具备足够重要的细节来满足即可。同时，模型也可以用来表现系统或现象的最初状态，或者用来表现某些假定或预测的情况等。一般说来，模型可以分为三种不同的层次，即概念模型、物质模型的数学模型。概念模型是基于个人的经验与知识在大脑中形成的关于状况或对象的模型，概念模型往往也形成了模拟的初级阶段。然而，如果事物非常复杂难于描述，则模拟也许只能停留在概念的形式上。物质模型通常是一个模拟的模型，如用橡胶、塑料或泥土制成的地形模型等。数学模型一般是基于数字系统的定量模型，根据问题的确定性和随机性数学模型又有函数模型和随机模型之分。采用数学模型具有以下明显的优点：
1．理解现实世界和发现自然规律的工具；
2．提供了考虑所有可能性、评价选择性和排除不可能的机会；
3．帮助在其它领域推广或应用解决问题的结果；
4．帮助明了思路，集中精力关注问题重要的方面；
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数字化测图技术
5．使问题的主要成分能被更好地观察，同时确保交流、减少模糊，并提供关于问题一致看法的机会。
评价数学模型的标准：
精确性：模型的输出是正确的或是非常接近正确；
描述的现实性：基本正确的假设；
准确性：模型的预测是确定的数字、函数或几何图表等；
可靠性：对输入数据中的错误具有相对免疫力；
一般性：适用大多数情况；
成效性：结论有用，并可以启发或指导其它好的模型。
麻省理工学院教授米勒将计算机和摄影测量技术结合在一起，比较成功地解决了道路工程的计算机辅助设计问题。
测绘学从地形测绘的角度来研究数字地面模型，一般仅把基本地形图中的地形要素、特别是高程信息，作为数字地面模型的内容。测绘学家心目中的数字地面模型是新一代的地形图，地貌和地物不再用直观的等高线和图例符号在纸上表达，而是通过储存在磁介质中的大量密集的地面点的空间坐标和地形属性编码，以数字的形式描述。其它非测绘应用的课题，通常根据各自的具体需要，将某些地形的特性信息与地形信息结合在一起，构成数字地面模型。20世纪60年代出现了地理信息系统，由于具有众多用户共享的特点，它的数字地面模型中所包含的地面特性信息类型就更加丰富。一般可分为下列四组：
1．地貌信息：高程、坡度、坡向、坡面形态及描述地表起伏情况的更为复杂的地貌因子；
2．基本地物信息：水系、交通网、居民点和工矿企业及境界线；
3．主要的自然资源和环境信息：土壤、植被、地质、气候；
4．主要的社会经济信息：人口分布、工农业产值、国民收入。

数字高程模型
一．数字高程模型的含义
从最一般的形式上看，数字地面模型包括平面和地形起伏两种数据，并且从其本身导出的数据如坡度、坡向、可视性也包含其中。
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数字化测图技术
Miller于1958年提出：数字地面模型是利用一个任意坐标场中大量选择的已知X、Y、Z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM是地形表面简单的数字表示。
数字地面模型更通用的定义是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列，从数学的角度，可能用二维函数系统取值的有序集合来概括地表示数字地面模型的丰富内容和多样形式。
地理空间实质是三维的，但人们往往在二维地理空间上描述并分析地面特性的空间分布，如专题图大多是平面地图。数字地面模型是对某一种或多种地面特性空间分布的数字描述，在迭加在二维地理空间上的一维或多维地面特性向量空间，是地理信息系统空间数据库的某类实体或所有这些实体的总和。数字地面模型的本质共性是二维地理空间定位和数字描述。
数字高程模型是数字地面模型中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达，是表示区域D上的三维向量有限序列。
二．数字高程模型的特点
与传统的地形图相比，数字高程模型作为地表的一种数字表达形式有如下特点：
1．容易以多种形式显示地形信息。地形数据经过计算机软件处理后，产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图。而常规地形图一经制作完成后，比例尺不易改变，改变或绘制其它形式地形图则需要人工处理。
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