摘要：随着科技不断进步，人类探索领域越来越广阔，三维地理信息技术作为重要技术保障，其中三维数字地形图测绘技术是三维地理信息技术中的核心产物之一。本文将对三维数字地形图测绘技术的原理、研究现状、地形和地物测绘技术展开论述，以此为测绘工作者提供理论依据和参考。 关键词：三维地形图；测绘技术；地形；地物
1.前言
在科技不发达的年代，人们往往会将现实世界的三维立体空间抽象为二维的地理空间信息便于科学或军事的运用。然而现如今伴随着科技的进步，计算机信息技术的高速发展，已可以实现三维地理信息的记录和使用[1]。在人类对地球甚至宇宙更深层次的探索过程中，三维数字地形图测绘技术的诞生提供了至关重要的助力和保障。三维数字地形图测绘技术是建立在三维GIS和VR上，通过各种三维空间可视化技术，能够直观、准确及精细地反映各类比例尺地理信息的技术[2]。该技术主要有如下特点：
（1）能够准确的体现测绘区域的地形起伏，较为真实地体现出地物的形态及构造；
（2）仅依靠数字形式存储；
（3）能够直观、细致和精确地展现不同比例尺下地测绘结果。
蔗糖脂肪酸酯本文将从三维数字地形图测绘技术的研究现状、地形和地物技术展开论述，为日后相关工作者提供参考依据。
2.国内外研究现状
Lindstrom曾于1996年提出网格化的连续性多细节的地形简化视点法，即通过粗简化网格和精细化网格进行地型表面的简化记录[3]。基于这种思想理论，Duchaineau于1997年利用二叉树改进相应算法基础，对地形进行分割[4]。随着硬件技术的发展，视点不相关递进网格算法于地形可视化技术结合，极大推进了三维地形图模型的建立。
进入二十一世纪之后，各种三维建模工具的诞生以及遥感技术的结合，使得三维数字地形图测绘技术逐渐趋于成熟。其中较为典型是利用航空航天遥感技术建立出数字高程模型，在用户层面来看就是三维立体模型的产生。
对于三维数字地形图测绘技术而言，推动其进一步发展的是激光扫描技术和相应计算机软件的成熟。依靠激光扫描技术能够有效获取测绘区的三维信息，在计算机软件的支持下，甚至能够实现半自动或全自动的数据提取和分析。
三维数字地形图是对抽象的三维数据的可视化体现，制约这种技术发展的主要问题有：
（1）信息的有效提取。三维空间数据的获取难点主要在兼顾地形和地物特征点及高程值上。如何能够快速、有效的采集大量的数据点是主要突破方向。
（2）地形和地物绘制与可视化的结合。制约绘图区域的主要因素在于地形和地物的绘制，同时将其可视化表达是技术难点之一。
（3）空间分析技术。面向三维图形数据处理所依靠的算法比二维更加复杂，可靠性和高效性是目前各国有待研究的领域。
与国外发达国家相比，尽管我国的三维数字地形图测绘技术起步较晚，但也出现如CCGIS、VRP及图杰三维展示系统等优秀的三维测绘系统。
3.三维数字地形图地形测绘技术
在三维地形图测绘技术中，如何有效地进行三维表达是重中之重，而地形图地绘制又是基于地形地表达，在此基础上进行地物的展示。传统的实际测绘是通过实测、摄影或遥感等技术得到观测对象的坐标数据，这些数据往往呈现出不相关的离散状态，彼此之间相对独立[5]。而在三维数字地形图地形测绘思想中，需要利用一定的数学理论或者计算机技术，将上述这些大量、繁杂的数据进行存储、封存及描述表达。当对地形的高程属性进行代码化，表现为地面高层时，这种形式称为数字高程模型（图1）。数字高程模型作为我国最新一代的地形图，也是我国建设空间数据基础设施最基础的产品，同时，它在三维数字地形图地形测绘中占据主要地位。
图1.数字高程模型概念图国家标准馆
3.1数字地形建模方法
三维地形建模的描述法最早是通过离散点进行地形表达，很明显这种方式将缺乏连续性。随后，等高线法的出现能够更为形象地表达地形，其中内插及光滑地处理方式表达出地形的连续性[6]。计算机技术的发展，涌现出许多用于处理地形数据和进行可视化表达的软硬件，结合主流不规则模型法或规则的网格模型法，成为当下主流的数字地形模拟方法。值得一提的是，近些年又出现将上述两种模型法糅合开发的混合结构模型。
3.2特征地形要素的提取
有效地进行地形图关键特征要素的提取是实现对地形图地形模型建立的关键影响因素，这同时也是完成对三维数字地形图绘制的关键。目前，有关提高对三维数字地形图模型精度的方法有两种：
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（1）采集点的选取。理论上来说，在原始数据中，地形采集点的分布和密集程度都能够直接影响三维地形的精准度。因此，可以得知在实际测绘工作中可以增加控制点数量或者按照更优选点方案进行采集。
（2）地形特征要素的提取。利用现场采集或已有的特征点、断裂线、谷脊线等地形特征数
据，基于这些数据加入原始高程控制数据来建立出能够更为真实、形象、逼真的地形模型。通过已建立的模型，可以动态化的增加或删除一些特征点，以表示在实际测绘工作中遇到的改建、断裂或隆起等新增地形特征点，实现对已建立三维模型的动态更新及修改。
4.三维数字地形图地物测绘技术
4.1地物的绘制
三维地物的绘制技术作为三维数字地形图中三维技术展现的重要组成部分。与二维数字地形图相比，实际测绘中所得到的地物信息都采用二维符号进行标识或者通过垂线投影的方式，将地物在地表上投影出的轮廓线位置及形状来展现。也就是在相对标高为零的同一个地平面上表现，而地物高度或高程等地理信息将依据等高线或高程点来推断[7]。而在三维数字地形图中，地物表达不仅要表达由正射投影到地形表面上的地物轮廓范围的位置和形状，还要表达高出地形表面的地物顶部特征点的位置(形状)以及其高度h或高程H′，从而表达地物的三维立体结构和形状（地物绘制流程如图2）。因此与二维数字地形图地物抽象、概括的特点有所不同，三维数字地形图中的地物特别是线状地物(例如道路边线)的特征点不仅要包括水平方向上的各个拐点，同时还要包括在垂直方向上的各个拐点，即地物在高
程或坡度上有明显起伏变化的特征点。三维数字地形图将地物分为点状、线状、面状和体状四种类型，并分别用点状、线状、面状和体状四种地物符号表示。
图2.地物绘制流程图
4.2地物与地形的匹配集成技术
贸易经济三维数字地形图模型的建立主要含有地形、地表及地下的各类地物模型的建立。这些模型并不是传统二维模型一样彼此之间不相关联、相互独立，而是相互联系的。地物模型是建立在地形模型的基础之上，三维数字地形图模型最主要的技术之一就是如何真实、精准地反映出地形与地物之间的联系[8]菲律宾国旗。如果地形和地物模型之间未能很好地匹配，那么地物模型在视觉上就表现为悬浮或错位的现象，不能真实地反映空间的位置关系。
构成地物与地形模型不匹配的原因比较复杂，主要原因有以下两点：
①地形模型和地物模型的采集数据精度不一致造成的。地形模型采用的比例尺般是1:500~1:2000，甚至精度更低，地物模型必须采集每个特征点的空间三维坐标。所以当两类数据叠加在一起的时候，就会出现水平或者高度上显示不一致的情况。
②地形模型和地物模型的建模过程不一样造成的。地形模型是通过地形采样高程点生成的规则格网模型，而地物模型则是应用 Auto CAD软件的三维功能实现。此二者分别参与建模，所以会出现不匹配的情况。地物底面往往是一个平面，而地形确是高低起伏不平整的，因此地物的底面范围跨越两个或多个高度不同的地形网格的现象非常普遍。
5.总结
本文对三维地形图测绘技术的要点、研究现状、地物及地形绘制的技术原理等进行详细的阐述，同时，对目前三维地形图测绘技术难点做出分析，拟为未来从事相关工作人员提供参考。
参考文献
荀子的思想
[1] 贾正平. 工程测量中三维测绘技术的应用现状及发展前景[J]. 中国新技术新产品(02).
[2] 刘亚鹏, 廖敏. 浅析工程测量与三维测绘技术的发展[J]. 科技与企业, 2016(7):1.
[3] Lindstrom P , Koller D , Ribarsky L , et al. Continuous level of detail rendering of height fields[J]. Computer Graphics(Proc. ACM SIGGRAPH), 1996:109-118.
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