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1、第十二章第十二章 數(shù)字地形圖的應(yīng)用數(shù)字地形圖的應(yīng)用u 紙質(zhì)地形圖的應(yīng)用紙質(zhì)地形圖的應(yīng)用u 面積和體積計算面積和體積計算u 數(shù)字高程模型及應(yīng)用數(shù)字高程模型及應(yīng)用地形圖的主要用途地形圖的主要用途 地形圖應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，如國土整治、資源勘地形圖應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，如國土整治、資源勘測、城鄉(xiāng)建設(shè)、交通規(guī)劃、土地利用、環(huán)境保護(hù)、測、城鄉(xiāng)建設(shè)、交通規(guī)劃、土地利用、環(huán)境保護(hù)、工程設(shè)計、礦藏采掘、河道整理、等，可在地形圖工程設(shè)計、礦藏采掘、河道整理、等，可在地形圖上獲取詳細(xì)的地面現(xiàn)狀信息。在國防和科研方面，上獲取詳細(xì)的地面現(xiàn)狀信息。在國防和科研方面，更具重大用途。更具重大用途。數(shù)字化地形圖使地形圖在管理和使用

2、上體現(xiàn)出圖數(shù)字化地形圖使地形圖在管理和使用上體現(xiàn)出圖紙地形圖所無法比擬的優(yōu)越性。紙地形圖所無法比擬的優(yōu)越性。一、紙質(zhì)地形圖的應(yīng)用一、紙質(zhì)地形圖的應(yīng)用1、確定點的平面坐標(biāo)、確定點的平面坐標(biāo)2、確定兩點間的水平距離、確定兩點間的水平距離3、確定直線的坐標(biāo)方位角、確定直線的坐標(biāo)方位角4 4、確定點的高程、確定點的高程、確定點的高程、確定點的高程5 5、確定兩點間的坡度、確定兩點間的坡度、確定兩點間的坡度、確定兩點間的坡度6 6、按一定方向繪制斷面圖、按一定方向繪制斷面圖、按一定方向繪制斷面圖、按一定方向繪制斷面圖7 7、確定匯水面積、確定匯水面積、確定匯水面積、確定匯水面積1、確定點的平面坐標(biāo)1:1

3、000 1100 1200 1300 1400 15001000ABpnmq(X0,Y0)400500600700800o如圖：求A點坐標(biāo)式中：，該點所在方格西南角坐標(biāo)；M 比例尺分母1)、圖解法（直接量測）2、確定兩點間的水平距離、確定兩點間的水平距離2)、量測坐標(biāo)計算（解析法）1100 1200 1300 1400 15001000ABpnmq(X0,Y0)400500600700800o1:10003、確定直線的坐標(biāo)方位角、確定直線的坐標(biāo)方位角1)、直接量測2)、量測坐標(biāo)計算 1100 1200 1300 1400 15001000ABpnmq(X0,Y0)400500600700800

4、o1:10004、確定點的高程 等高線上點的高程等高線上點的高程 ，等于該等高線的高程；等于該等高線的高程；不在等高線上點的高程，用內(nèi)插方法求得。不在等高線上點的高程，用內(nèi)插方法求得。式中50mnF等高距5、確定兩點間的坡度式中：A，B兩點間的高差A(yù)，B兩點間的實際 水平距離AB 用橫軸表示水平距離，比例尺為用橫軸表示水平距離，比例尺為1:1000 1:20001:1000 1:2000 用縱軸表示點的高程，比例尺為用縱軸表示點的高程，比例尺為1:501:200 1:501:200 一般地，縱軸比例尺比橫軸比例尺大一般地，縱軸比例尺比橫軸比例尺大1010或或2020倍。倍。6、根據(jù)地形圖繪制指

5、定方向的斷面圖 在工程設(shè)計中，經(jīng)常要了解在某一方向上的地形起在工程設(shè)計中，經(jīng)常要了解在某一方向上的地形起伏情況，例如公路、伏情況，例如公路、b隧道、管道等的選線，可根據(jù)斷隧道、管道等的選線，可根據(jù)斷面圖設(shè)計坡度，估算工程量，確定施工方案。面圖設(shè)計坡度，估算工程量，確定施工方案。(1)(1)畫出兩條相互垂直的畫出兩條相互垂直的軸線，并確定距離與高軸線，并確定距離與高程比例尺。程比例尺。(2)(2)在橫軸上，按距離比在橫軸上，按距離比例尺標(biāo)繪例尺標(biāo)繪A A、1 1、2 2、3 3、(3)(3)按高程比例尺將各點標(biāo)按高程比例尺將各點標(biāo)繪在縱軸方向上繪在縱軸方向上。(4)(4)用光滑曲線連接各標(biāo)繪用光

6、滑曲線連接各標(biāo)繪的各點。的各點。作圖步驟：作圖步驟：例：試沿MN方向繪制斷面圖 10m20m40m30m10203040高程水平距離MN41.219.631.8 修筑道路時有時要跨越河流或山谷，修筑道路時有時要跨越河流或山谷，這時就必須建這時就必須建橋梁或涵洞，光修水庫必須筑壩攔水，而橋梁涵洞橋梁或涵洞，光修水庫必須筑壩攔水，而橋梁涵洞孔徑的大小，水壩的設(shè)計位置與壩高，水庫的蓄水孔徑的大小，水壩的設(shè)計位置與壩高，水庫的蓄水量等都要根據(jù)匯集于這個地區(qū)的水流量來確定匯集量等都要根據(jù)匯集于這個地區(qū)的水流量來確定匯集水流量的面積，稱為匯水面積。匯水面積的邊界線水流量的面積，稱為匯水面積。匯水面積的邊界

7、線是由一系列的山脊線連接而成的。是由一系列的山脊線連接而成的。7、確定匯水面積、確定匯水面積7、確定匯水面積、確定匯水面積匯匯水水面面積積的的邊邊界界是是指指某某地地能能匯匯集集雨雨水水的的實實際際邊邊界界。它它是是一一系系列列分分水水線線即即山山脊脊線線的的連連線線。匯匯水水面面積積邊邊界界線的特點是：線的特點是：邊邊界界線線是是通通過過一一系系列列山山脊脊線線以以及及各各山山頭頭、鞍鞍部部的的曲曲線線，并并與與河河道道指指定定斷斷面面形成的閉合環(huán)線。形成的閉合環(huán)線。二、面積和體積計算二、面積和體積計算1 1、透明方格紙法、透明方格紙法 2 2、平行線法、平行線法 3 3、解析法、解析法 4

8、、求積儀法、求積儀法5、直接利用幾何圖形計算面積、直接利用幾何圖形計算面積面積計算面積計算1 1、透明方格紙法、透明方格紙法透明方格紙法透明方格紙法計計算曲算曲線線內(nèi)的面內(nèi)的面積積，先，先將毫米透明方格將毫米透明方格紙紙覆蓋覆蓋在在圖圖形上，數(shù)出形上，數(shù)出圖圖形內(nèi)形內(nèi)完整的方格數(shù)完整的方格數(shù)n1n1和不完和不完整的方格數(shù)整的方格數(shù)n2n2，則則面面積積可按下式可按下式計計算算 n2圖形邊界所占的方格數(shù)n1為圖形邊界所包圍的方格個數(shù)M為比例尺分母2 2、平行線法、平行線法 將將繪繪有等距平行有等距平行線線的透明的透明紙紙覆蓋在覆蓋在圖圖形上形上。則則相相鄰鄰兩平行兩平行線間線間截割的截割的圖圖形

9、面形面積積可近似可近似視視為為梯形。梯形的高梯形。梯形的高為為平行平行線間線間距距h h，圖圖形截割各平行形截割各平行線線的的長長度，度，則則各梯形面各梯形面積積分分別為別為：圖形總面積：3 3、解析法、解析法 若圖形為任意多邊形，且各頂點坐標(biāo)已在圖上量出或?qū)嵉販y定，若圖形為任意多邊形，且各頂點坐標(biāo)已在圖上量出或?qū)嵉販y定，可利用各點坐標(biāo)以可利用各點坐標(biāo)以解析法解析法計算面積。如圖計算面積。如圖12341234點分別向點分別向Y Y軸作垂軸作垂線，由梯形面積加減可以得到圖形線，由梯形面積加減可以得到圖形12341234圍起的圖形面積圍起的圖形面積A A為：為：整理得下式展開后得下式 ：4、求積儀

10、法、求積儀法n求積儀是一種專門供圖上量算面積的儀器，求積儀是一種專門供圖上量算面積的儀器，n其其優(yōu)優(yōu)點點是是操操作作簡簡便便、速速度度快快，適適用用于于任任意意曲曲線線圖形的面積量算，并能保證一定的精度。圖形的面積量算，并能保證一定的精度。n求積儀有機械求積儀和電子求積儀兩種。求積儀有機械求積儀和電子求積儀兩種。土石方量的計算土石方量的計算體積計算體積計算例：例：在地形圖上對某地段進(jìn)行場地平整，首先在圖上在地形圖上對某地段進(jìn)行場地平整，首先在圖上繪制方格，共繪制繪制方格，共繪制7 7個方格，方格邊長個方格，方格邊長10m10m。從。從等高線等高線內(nèi)插求得方格頂點高程如圖所示。內(nèi)插求得方格頂點高

11、程如圖所示。1.計算平整土地設(shè)計高程計算平整土地設(shè)計高程圖中：圖中：A1、A4、B4、C1、C3均為角點；均為角點；A2、A3、B1、C2均為邊點；均為邊點；B3為拐點；為拐點；B2為中點。為中點。施工量施工量=地面高程地面高程-設(shè)計高程設(shè)計高程 施工量為正表示挖深，負(fù)數(shù)表示填高數(shù)；它們應(yīng)注明在方格頂施工量為正表示挖深，負(fù)數(shù)表示填高數(shù)；它們應(yīng)注明在方格頂點旁的圓括號內(nèi)。點旁的圓括號內(nèi)。2.計算各方格頂點的施工量計算各方格頂點的施工量3 3計算填、挖方量計算填、挖方量 總的土方體積為各方格體積之和?？梢钥闯觯航屈c、總的土方體積為各方格體積之和?？梢钥闯觯航屈c、邊點、拐點和中點分別進(jìn)行計算各點所占

12、的體積：邊點、拐點和中點分別進(jìn)行計算各點所占的體積：表格統(tǒng)計，方格頂點編號、挖深及填高。按挖方與填方分別表格統(tǒng)計，方格頂點編號、挖深及填高。按挖方與填方分別求和，可求得總控方量與總填方量。求和，可求得總控方量與總填方量。三、數(shù)字高程模型及應(yīng)用三、數(shù)字高程模型及應(yīng)用1、DEM概述概述2、DEM的數(shù)據(jù)獲取的數(shù)據(jù)獲取3、DEM的建立方法的建立方法4、DEM應(yīng)用應(yīng)用1、概述：、概述：DEM定義定義DEMDEM，(Digital Elevation Models)(Digital Elevation Models)：是國家基：是國家基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，它表示地表區(qū)域礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，它表

13、示地表區(qū)域上地形的上地形的三維向量三維向量的的有限有限序列，即地表單元上序列，即地表單元上高程的集合高程的集合，數(shù)學(xué)表達(dá)為：，數(shù)學(xué)表達(dá)為：z=f(xz=f(x，y)y)。DTMDTM，(Digital Terrain Models)(Digital Terrain Models)：當(dāng)：當(dāng)DEMDEM中的中的z z為為其它二維表面上其它二維表面上連續(xù)變化連續(xù)變化的的地理特征地理特征，如地，如地面溫度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、面溫度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤類型等其他地面諸特征。土壤類型等其他地面諸特征。DEM 與與 DTM的的區(qū)分區(qū)分l數(shù)字高程模型：研究地面起伏。數(shù)字高程模型

14、：研究地面起伏。l數(shù)字地形模型：含有地面起伏和屬性數(shù)字地形模型：含有地面起伏和屬性(如坡度、坡向等如坡度、坡向等)兩個含義，是兩個含義，是DEMDEM的的進(jìn)一步分析。進(jìn)一步分析。DEM 的特點的特點l(1)容易以多種形式顯示地形信息；l(2)精度不會損失；l(3)容易實現(xiàn)自動化、實時化。2、DEM數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)來源（1 1）航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源）航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源（2 2）以地形圖為數(shù)據(jù)源）以地形圖為數(shù)據(jù)源 （3 3）以地面實測記錄為數(shù)據(jù)源）以地面實測記錄為數(shù)據(jù)源（4 4）其它數(shù)據(jù)源）其它數(shù)據(jù)源 數(shù)據(jù)源決定采集方法數(shù)據(jù)源決定采集方法。數(shù)據(jù)點的采集密。數(shù)據(jù)點的采集密度和采點的選擇決定

15、度和采點的選擇決定DEMDEM的精度。的精度。DEM數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集數(shù)字?jǐn)z影測量：數(shù)字?jǐn)z影測量：利用帶自動記錄裝置的立體測利用帶自動記錄裝置的立體測圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測圖儀及數(shù)字?jǐn)z影測量圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測圖儀及數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，進(jìn)行人工、半自動或全自動的量測。其原系統(tǒng)，進(jìn)行人工、半自動或全自動的量測。其原理是在攝影圖的基礎(chǔ)上利用測圖儀進(jìn)行測量。理是在攝影圖的基礎(chǔ)上利用測圖儀進(jìn)行測量?，F(xiàn)有地圖數(shù)字化：現(xiàn)有地圖數(shù)字化：對已有地圖上的信息對已有地圖上的信息(如等如等高線高線)進(jìn)行數(shù)字化。進(jìn)行數(shù)字化。地面測量：地面測量：利用自動記錄的全站儀在野外實地利用自動記錄的全站儀在野外實地測量。測量。

16、空間傳感器：空間傳感器：利用利用GPSGPS，結(jié)合雷達(dá)和激光測高結(jié)合雷達(dá)和激光測高儀采集數(shù)據(jù)。儀采集數(shù)據(jù)。3 3、DEMDEM的建立方法的建立方法人工格網(wǎng)法人工格網(wǎng)法三角網(wǎng)法三角網(wǎng)法等高線插值法等高線插值法人工格網(wǎng)法人工格網(wǎng)法在地形圖上蒙上格網(wǎng)，在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格逐格讀取讀取中心點中心點或或交點交點的高程值。的高程值。三角網(wǎng)法三角網(wǎng)法 對有限個離散點，對有限個離散點，每三個每三個鄰近點鄰近點聯(lián)結(jié)成聯(lián)結(jié)成三角形，三角形，每個三角形代表一個每個三角形代表一個局部平面局部平面，再根據(jù)每個平面方，再根據(jù)每個平面方程，可計算程，可計算各格網(wǎng)點各格網(wǎng)點高程，生成高程，生成DEMDEM。等高線插值法等

17、高線插值法4 4、DEMDEM的應(yīng)用的應(yīng)用三維景觀三維景觀數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實DEMDEM在工程上的應(yīng)用在工程上的應(yīng)用三維景觀三維景觀數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實City ModelDOMDEMDLGAttribute RDB數(shù)碼深圳數(shù)碼深圳3D 3D 建筑建筑DEM+DOM+DLG交通行業(yè)：數(shù)字公路交通行業(yè)：數(shù)字公路DEMDEM的土石方計算的土石方計算立體計算線路挖土、石方量立體計算線路挖土、石方量坡度圖和坡向圖的制作坡度圖和坡向圖的制作等高線的繪制等高線的繪制在格網(wǎng)在格網(wǎng)DEMDEM上上自動繪制自動繪制等高線主要包括兩個步驟：等高線主要包括兩個步驟：1 1、等高線追蹤，利用、等高線追蹤，利用DEMDEM矩形格網(wǎng)點的高程內(nèi)插出矩形格網(wǎng)點的高程內(nèi)插出格網(wǎng)邊格網(wǎng)邊上上的等高線點，并將這些等高線點的等高線點，并將這些等高線點排序排序；2 2、等高線光滑，進(jìn)一步、等高線光滑，進(jìn)一步加密加密等高線點并繪制光滑曲線。等高線點并繪制光滑曲線。謝謝 謝謝！