巖土工程師輔導(dǎo)資料：公路工程測(cè)量工作的方法(2)

　　3.地形圖的航空攝影測(cè)量方法

　　根據(jù)公路工程的特點(diǎn)，長(zhǎng)線路普遍采用航空攝影的方法，用安裝在飛機(jī)或其它飛行工具上的攝影機(jī)，對(duì)觀測(cè)地區(qū)按一定要求進(jìn)行攝影，根據(jù)攝影瞬間得到的航空像片，讀取各種信息資料和編制地形圖的技術(shù)，叫做航空攝影測(cè)量。

　　盡管航空像片上詳盡而準(zhǔn)確地?cái)z錄了地面上的實(shí)際情況，它卻不能直接作為地形圖使用其主要原因就是航空像片是中心投影，而地形圖是垂直投影(或稱正射投影)。

　　航攝比例尺：航攝比例尺分母不能大于成圖比例尺的4倍。

　　航攝外業(yè)：①像控點(diǎn)的布設(shè) 像控點(diǎn)是在實(shí)地選定合符成?要求的明顯地物棱角(在航片上清晰可變)的點(diǎn)測(cè)定其平面、高程三維坐標(biāo)，以便在內(nèi)業(yè)成圖時(shí)確定相對(duì)位置，對(duì)航片進(jìn)行糾正。②像片調(diào)繪，航片上不明確或遺漏的如地面、地下及架空管線、路堤、陡坎、農(nóng)田、植被等均應(yīng)調(diào)繪。

　　4.數(shù)字地面模型

　　數(shù)字地面模型是利用由不同的地形數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的大量地形點(diǎn)的三維坐標(biāo)按照一定的數(shù)學(xué)模型分析和聯(lián)網(wǎng)，使這些空間點(diǎn)按照此數(shù)字模型采用規(guī)律來(lái)描述地形起伏的數(shù)字模型。

　　DTM是描述地面諸特性空間分布的有序數(shù)值陣列，若僅是將高程或海拔分布作為地面特性的描述稱為數(shù)字高程模型，數(shù)字地面模型可以是每三個(gè)三維坐標(biāo)值為一組元的散點(diǎn)結(jié)構(gòu)，也可以是多項(xiàng)式或傅立葉級(jí)數(shù)確定的曲面方程。

　　4.1 數(shù)字地面模型在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 數(shù)字地形模型是一個(gè)數(shù)字模擬的過(guò)程，用于模擬地形的大量的采樣點(diǎn)的三維坐標(biāo)是按照一定的精度要求進(jìn)行采集的，這時(shí)，地形表面被一組數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行表達(dá)。如果需要該數(shù)字模型表面上其它位置處的屬性信息，可以利用一種內(nèi)插方法來(lái)處理該組采集的地面數(shù)據(jù)，利用內(nèi)插的方法，就可以根據(jù)DTM得到任何位置處的地面屬性值。

　　根據(jù)目前數(shù)字地面模型的精度，可用于公路初步設(shè)計(jì)。

　　4.2 數(shù)字地面模型的原理 DEM是地形表面的一個(gè)數(shù)學(xué)或數(shù)字模型，根據(jù)不同數(shù)據(jù)采集的不同方式，DEM可能使用一個(gè)或多個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)對(duì)地表進(jìn)行表示。這樣的數(shù)學(xué)函數(shù)通常被認(rèn)為是內(nèi)插函數(shù)，對(duì)地形表面進(jìn)行表達(dá)的各種處理可稱為表面重建或表面建模。地形表面重建實(shí)際上就是DEM表面重建或DEM表面生成。當(dāng)DEM表面建模后，模型上任一點(diǎn)的高程信息就可以從DEM表面上獲得。

　　4.3 建立DEM表面模型的各種方法 數(shù)字表面建模的各種方法

　　4.3.1 基于點(diǎn)的表面建模 如果只使用多項(xiàng)式的零次項(xiàng)來(lái)建立DEM表面，則對(duì)每一數(shù)據(jù)點(diǎn)都可建立一水平面，假設(shè)使用單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)建立的平面表示此點(diǎn)周?chē)囊恍K區(qū)域，則整個(gè)DEM表面可由一系列相鄰的不連續(xù)表面構(gòu)成。由于其所建立表面的不連續(xù)性，因此并不是一種真正實(shí)用的方法。

　　4.3.2 基于三角形的表面建模 分析多項(xiàng)式的前三項(xiàng)(兩個(gè)一次項(xiàng)和一個(gè)零次項(xiàng))，可以發(fā)現(xiàn)它們能生成一平面，最少需要三個(gè)點(diǎn)生成一平面三角形，從而此三角形決定了一個(gè)傾斜的表面，由于三角形在形狀和大小方面有很大的靈活性，所以這種建模方法也能容易地融合斷裂線、地形特征線或其他任何數(shù)據(jù)，它已成為表面建模的主要方法之一。

　　4.3.3 基于格網(wǎng)的建模 如果通用多項(xiàng)式中的前三項(xiàng)與a3xy項(xiàng)一起使用，則至少需要4個(gè)點(diǎn)以確定一個(gè)表面，這種表面稱為雙線性表面。正方形格網(wǎng)為最佳的選擇，在基于格網(wǎng)建模的情況下，最終表面將包含一系列銜接的雙線性表面。應(yīng)當(dāng)指出，高項(xiàng)多項(xiàng)式也可用于建立DEM，但它的一個(gè)主要問(wèn)題是如果對(duì)范圍較大的區(qū)域使用高次多項(xiàng)函數(shù)則可導(dǎo)致DEM表面出現(xiàn)無(wú)法預(yù)料的抖動(dòng)，為減少這種情況的發(fā)生，在實(shí)際應(yīng)用中通常只使用二次或三次項(xiàng)

　　4.3.4 混合表面的建模 對(duì)格網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，可將其分解為三角形網(wǎng)絡(luò)，以形成一線性的連續(xù)表面;反之，對(duì)不規(guī)三角網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)插處理，也可形成格網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

　　4.4 建模方法的選擇 前面提到了四種主要建模方法，分別對(duì)應(yīng)于某一特點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用中，由于基于點(diǎn)的建模并不適用而混合表面往往也轉(zhuǎn)換為三角形網(wǎng)絡(luò)，因此基于三角形和格網(wǎng)的建模方法使用較多，被認(rèn)為是兩種基本建模方法。

　　實(shí)際上，從建立數(shù)字地面模型表面時(shí)的數(shù)據(jù)來(lái)源而言，上述建模方法可分為兩種類型，即根據(jù)高程量測(cè)數(shù)據(jù)直接建立和根據(jù)派生數(shù)據(jù)間接建立，而根據(jù)派生數(shù)據(jù)間接建產(chǎn)DEM表面。

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