第四篇-数字地面模型与道路CAD新技术.pptx

n n3S(GIS，GPS，RS)技术集成技术集成;n n4D(DEM(Digital Elevation Model)数字高数字高程模型程模型;n nDOM(Digital Orthophoto Map)数字正射数字正射图图;n nDRG(Digital Rastar Graphic)数字栅格地数字栅格地图图;n nDLG（Digital Line Graphic）数字线划数字线划图。图。1.1地形数据的采集与处理地形数据的采集与处理n n地形数据是进行公路设计的基础，数据采集是指选取构造数模的数据点及量取其坐标值的过程，是建立数字地形模型的基础工作。n n传统的数据采集方式已不能满足现代道路测设的需要，并且是影响设计周期及质量的关键，因此，获取高速、精确的地形数据是现代道路测设中急需解决的问题。1.1 形数据采集的分类与特点形数据采集的分类与特点n n公路设计原始地形数据的来源，通常有三种方法：利用航公路设计原始地形数据的来源，通常有三种方法：利用航公路设计原始地形数据的来源，通常有三种方法：利用航公路设计原始地形数据的来源，通常有三种方法：利用航空摄影测量和遥感方法采集地形数据；利用已有的图形数空摄影测量和遥感方法采集地形数据；利用已有的图形数空摄影测量和遥感方法采集地形数据；利用已有的图形数空摄影测量和遥感方法采集地形数据；利用已有的图形数字化、矢量化；野外实测采集地形数据。对于以上每种方字化、矢量化；野外实测采集地形数据。对于以上每种方字化、矢量化；野外实测采集地形数据。对于以上每种方字化、矢量化；野外实测采集地形数据。对于以上每种方法，根据设备及手段的不同又有多种数据采集形式。比如法，根据设备及手段的不同又有多种数据采集形式。比如法，根据设备及手段的不同又有多种数据采集形式。比如法，根据设备及手段的不同又有多种数据采集形式。比如航测数据采集按设备不同又可分为模拟法测图、解析法测航测数据采集按设备不同又可分为模拟法测图、解析法测航测数据采集按设备不同又可分为模拟法测图、解析法测航测数据采集按设备不同又可分为模拟法测图、解析法测图及数字测图等方式。地形图数字化有人工手扶跟踪数字图及数字测图等方式。地形图数字化有人工手扶跟踪数字图及数字测图等方式。地形图数字化有人工手扶跟踪数字图及数字测图等方式。地形图数字化有人工手扶跟踪数字化仪输入法和全自动数字化仪化仪输入法和全自动数字化仪化仪输入法和全自动数字化仪化仪输入法和全自动数字化仪(扫描仪扫描仪扫描仪扫描仪)输入法两种；野外输入法两种；野外输入法两种；野外输入法两种；野外实测数据有采用常规的野外测量方式、由人工实测和记录实测数据有采用常规的野外测量方式、由人工实测和记录实测数据有采用常规的野外测量方式、由人工实测和记录实测数据有采用常规的野外测量方式、由人工实测和记录获得地形数据，也可用电子速测仪从野外实测获得地形数获得地形数据，也可用电子速测仪从野外实测获得地形数获得地形数据，也可用电子速测仪从野外实测获得地形数获得地形数据，也可用电子速测仪从野外实测获得地形数据，还有采用全球卫星定位系统据，还有采用全球卫星定位系统据，还有采用全球卫星定位系统据，还有采用全球卫星定位系统GPSGPS从野外采集地形数据从野外采集地形数据从野外采集地形数据从野外采集地形数据等。或利用等。或利用等。或利用等。或利用GISGIS和和和和DTMDTM直接与直接与直接与直接与CADCAD嫁接，地形数据采集嫁接，地形数据采集嫁接，地形数据采集嫁接，地形数据采集分类如图分类如图分类如图分类如图1-1-11-1-1。2数字地形模型及应用数字地形模型及应用n n数字地形模型是根据地表面上一些地形点数字地形模型是根据地表面上一些地形点的三维大地坐标（的三维大地坐标（X X，Y Y，Z Z）的集合以及在）的集合以及在集合中配有的内插规则，而建立起来的一集合中配有的内插规则，而建立起来的一个数字化的地形模型。所谓数字化就是说个数字化的地形模型。所谓数字化就是说地形模型不是实物而是用一组数据来构建地形模型不是实物而是用一组数据来构建的；所谓内插就是通过构成的；所谓内插就是通过构成DTMDTM的一组数据的一组数据来求算地面上任意一个给定了平面坐标（来求算地面上任意一个给定了平面坐标（X X，Y Y）的地形点的高程（）的地形点的高程（Z Z）的数学方法。）的数学方法。2.1数模的发展及研究状况DTMDTMDTMDTM最初是由美国麻省理工学院最初是由美国麻省理工学院最初是由美国麻省理工学院最初是由美国麻省理工学院MillerMillerMillerMiller为了高速公路的自动为了高速公路的自动为了高速公路的自动为了高速公路的自动设计于设计于设计于设计于1956195619561956年提出来的。此后，对它的研究经历了四个时年提出来的。此后，对它的研究经历了四个时年提出来的。此后，对它的研究经历了四个时年提出来的。此后，对它的研究经历了四个时期：期：期：期：50505050年代末是其概念形成时期；年代末是其概念形成时期；年代末是其概念形成时期；年代末是其概念形成时期；60606060一一一一70707070年代对年代对年代对年代对DTMDTMDTMDTM内插内插内插内插问题进行了大量的研究，如问题进行了大量的研究，如问题进行了大量的研究，如问题进行了大量的研究，如SchutSchutSchutSchut提出的移动曲面拟合法，提出的移动曲面拟合法，提出的移动曲面拟合法，提出的移动曲面拟合法，ArthurArthurArthurArthur和和和和HardyHardyHardyHardy提出的多面函数内插法，提出的多面函数内插法，提出的多面函数内插法，提出的多面函数内插法，KrausKrausKrausKraus和和和和MikhailMikhailMikhailMikhail提出的最小二乘内插法及提出的最小二乘内插法及提出的最小二乘内插法及提出的最小二乘内插法及EbnerEbnerEbnerEbner等提出的有限元内插法。等提出的有限元内插法。等提出的有限元内插法。等提出的有限元内插法。70707070年代中、后期对采样方法进行了研究，其代表为年代中、后期对采样方法进行了研究，其代表为年代中、后期对采样方法进行了研究，其代表为年代中、后期对采样方法进行了研究，其代表为MakarovicMakarovicMakarovicMakarovic提出的渐近采样提出的渐近采样提出的渐近采样提出的渐近采样(Progressive Sampling)(Progressive Sampling)(Progressive Sampling)(Progressive Sampling)、混、混、混、混合采样合采样合采样合采样(Composite Sampling)(Composite Sampling)(Composite Sampling)(Composite Sampling)。80808080年代以来，对年代以来，对年代以来，对年代以来，对DTMDTMDTMDTM研究研究研究研究已经涉及到已经涉及到已经涉及到已经涉及到DTMDTMDTMDTM系统的各个环节，其中包括用系统的各个环节，其中包括用系统的各个环节，其中包括用系统的各个环节，其中包括用DTMDTMDTMDTM表示地形表示地形表示地形表示地形的精度、地形分类数据采集、的精度、地形分类数据采集、的精度、地形分类数据采集、的精度、地形分类数据采集、DTMDTMDTMDTM的粗差探测、质量控制、的粗差探测、质量控制、的粗差探测、质量控制、的粗差探测、质量控制、DTMDTMDTMDTM数据压缩、数据压缩、数据压缩、数据压缩、DTMDTMDTMDTM应用以及不规则三角网应用以及不规则三角网应用以及不规则三角网应用以及不规则三角网DTMDTMDTMDTM的建立与应的建立与应的建立与应的建立与应用等等。用等等。用等等。用等等。2.2内插方法与数模的表现形态内插方法与数模的表现形态n n(1)(1)内插方法内插方法n n原始地形数据采集，经处理后以散点数据的形式存储在计原始地形数据采集，经处理后以散点数据的形式存储在计原始地形数据采集，经处理后以散点数据的形式存储在计原始地形数据采集，经处理后以散点数据的形式存储在计算机内，如何形成数字地形模型呢？简单的说，在计算机算机内，如何形成数字地形模型呢？简单的说，在计算机算机内，如何形成数字地形模型呢？简单的说，在计算机算机内，如何形成数字地形模型呢？简单的说，在计算机中，根据合适数量的已知点的中，根据合适数量的已知点的中，根据合适数量的已知点的中，根据合适数量的已知点的X X X X，Y Y Y Y，Z Z Z Z坐标用各种适合的坐标用各种适合的坐标用各种适合的坐标用各种适合的面，如三角平面、双曲抛物面、二次多项式曲面、双曲面、面，如三角平面、双曲抛物面、二次多项式曲面、双曲面、面，如三角平面、双曲抛物面、二次多项式曲面、双曲面、面，如三角平面、双曲抛物面、二次多项式曲面、双曲面、三次曲面按照一定的原则比如最小二乘原理（各点到拟合三次曲面按照一定的原则比如最小二乘原理（各点到拟合三次曲面按照一定的原则比如最小二乘原理（各点到拟合三次曲面按照一定的原则比如最小二乘原理（各点到拟合面的距离平方和最小）来拟合地表面，在拟合面的方程中面的距离平方和最小）来拟合地表面，在拟合面的方程中面的距离平方和最小）来拟合地表面，在拟合面的方程中面的距离平方和最小）来拟合地表面，在拟合面的方程中代入各已知点的代入各已知点的代入各已知点的代入各已知点的X X X X，Y Y Y Y，Z Z Z Z坐标，解方程组求出方程中的待坐标，解方程组求出方程中的待坐标，解方程组求出方程中的待坐标，解方程组求出方程中的待定系数，这样就相当于确定地表面方程，由此拟合方程即定系数，这样就相当于确定地表面方程，由此拟合方程即定系数，这样就相当于确定地表面方程，由此拟合方程即定系数，这样就相当于确定地表面方程，由此拟合方程即可根据此方程范围内的任意一点可根据此方程范围内的任意一点可根据此方程范围内的任意一点可根据此方程范围内的任意一点X X X X，Y Y Y Y坐标求出该点坐标求出该点坐标求出该点坐标求出该点Z Z Z Z坐标，坐标，坐标，坐标，即高程值，达到利用数字地形模型获取地面上任意点高程即高程值，达到利用数字地形模型获取地面上任意点高程即高程值，达到利用数字地形模型获取地面上任意点高程即高程值，达到利用数字地形模型获取地面上任意点高程产生纵、横断面地面线资料的目的，进行纵、横断面设计。产生纵、横断面地面线资料的目的，进行纵、横断面设计。产生纵、横断面地面线资料的目的，进行纵、横断面设计。产生纵、横断面地面线资料的目的，进行纵、横断面设计。n nDTMDTMDTMDTM是将地面上无数的地形点压缩后，选取一些有是将地面上无数的地形点压缩后，选取一些有是将地面上无数的地形点压缩后，选取一些有是将地面上无数的地形点压缩后，选取一些有代表性的离散点来反映地形起伏的，实际应用中代表性的离散点来反映地形起伏的，实际应用中代表性的离散点来反映地形起伏的，实际应用中代表性的离散点来反映地形起伏的，实际应用中必须用插值的方法重建原地面，以便获得地表面必须用插值的方法重建原地面，以便获得地表面必须用插值的方法重建原地面，以便获得地表面必须用插值的方法重建原地面，以便获得地表面任一点的高程值。任一点的高程值。任一点的高程值。任一点的高程值。DTMDTMDTMDTM内插就是根据已知点上的高内插就是根据已知点上的高内插就是根据已知点上的高内插就是根据已知点上的高程求出其他待定点上的高程。由于所采集的原始程求出其他待定点上的高程。由于所采集的原始程求出其他待定点上的高程。由于所采集的原始程求出其他待定点上的高程。由于所采集的原始数据一般是不规则的，为了得到规则格网的数据一般是不规则的，为了得到规则格网的数据一般是不规则的，为了得到规则格网的数据一般是不规则的，为了得到规则格网的DTMDTMDTMDTM，内插是必不可少的。所以内插是必不可少的。所以内插是必不可少的。所以内插是必不可少的。所以DTMDTMDTMDTM内插是内插是内插是内插是DTMDTMDTMDTM生产中的生产中的生产中的生产中的一个核心问题。按内插点的分布范围，可将内插一个核心问题。按内插点的分布范围，可将内插一个核心问题。按内插点的分布范围，可将内插一个核心问题。按内插点的分布范围，可将内插分为三类：局部内插，逐点内插和整体内插。而分为三类：局部内插，逐点内插和整体内插。而分为三类：局部内插，逐点内插和整体内插。而分为三类：局部内插，逐点内插和整体内插。而按二元函数附近数学面和参考点的关系，内插又按二元函数附近数学面和参考点的关系，内插又按二元函数附近数学面和参考点的关系，内插又按二元函数附近数学面和参考点的关系，内插又可分为纯二维内插和曲面拟合内插两种。可分为纯二维内插和曲面拟合内插两种。可分为纯二维内插和曲面拟合内插两种。可分为纯二维内插和曲面拟合内插两种。1)整体函数内插n n对整个区域对整个区域(或一个子区或一个子区)应用一个数学模应用一个数学模型型(一般以地形特征线将整个测区划分成若一般以地形特征线将整个测区划分成若干个子区干个子区)，由区域内所有已知点的数据求，由区域内所有已知点的数据求解待定参数来定义整体函数。其基本思想解待定参数来定义整体函数。其基本思想是：任何一个规则或不规则面均可以由若是：任何一个规则或不规则面均可以由若干个简单面，如二次曲面、三次曲面等叠干个简单面，如二次曲面、三次曲面等叠加到任意精度等级。加到任意精度等级。n n2)2)2)2)局部函数内插局部函数内插局部函数内插局部函数内插n n用一个函数式拟合一个局部地表面，通常只在格用一个函数式拟合一个局部地表面，通常只在格用一个函数式拟合一个局部地表面，通常只在格用一个函数式拟合一个局部地表面，通常只在格网小范围内使用。如线性内插、双线性多项式内网小范围内使用。如线性内插、双线性多项式内网小范围内使用。如线性内插、双线性多项式内网小范围内使用。如线性内插、双线性多项式内插、有限元法等。插、有限元法等。插、有限元法等。插、有限元法等。n n3)3)3)3)逐点内插逐点内插逐点内插逐点内插n n以任意待定点为中心，以邻近的已知点定义内插以任意待定点为中心，以邻近的已知点定义内插以任意待定点为中心，以邻近的已知点定义内插以任意待定点为中心，以邻近的已知点定义内插函数，拟合该点邻近的地表面形态。内插函数的函数，拟合该点邻近的地表面形态。内插函数的函数，拟合该点邻近的地表面形态。内插函数的函数，拟合该点邻近的地表面形态。内插函数的选择应以能最好地反映插值区的地形为准。内插选择应以能最好地反映插值区的地形为准。内插选择应以能最好地反映插值区的地形为准。内插选择应以能最好地反映插值区的地形为准。内插的关键是处理好地形特征点、线。整体函数内插的关键是处理好地形特征点、线。整体函数内插的关键是处理好地形特征点、线。整体函数内插的关键是处理好地形特征点、线。整体函数内插计算量大，速度慢，一般用于大范围的航测建模。计算量大，速度慢，一般用于大范围的航测建模。计算量大，速度慢，一般用于大范围的航测建模。计算量大，速度慢，一般用于大范围的航测建模。（2）数模的表现形态n n常用的数模有以下四种表现形态：1）散点数模n n移动曲面法（典型的逐点内插）（完全二次平方式）移动曲面法（典型的逐点内插）（完全二次平方式）移动曲面法（典型的逐点内插）（完全二次平方式）移动曲面法（典型的逐点内插）（完全二次平方式）n n移动曲面法的特点是运算简单灵活，精度高，但速度较慢。移动曲面法的特点是运算简单灵活，精度高，但速度较慢。移动曲面法的特点是运算简单灵活，精度高，但速度较慢。移动曲面法的特点是运算简单灵活，精度高，但速度较慢。常用于方案计算和模型换算等。移动曲面法是根据以待插常用于方案计算和模型换算等。移动曲面法是根据以待插常用于方案计算和模型换算等。移动曲面法是根据以待插常用于方案计算和模型换算等。移动曲面法是根据以待插点为中心的一定邻域点为中心的一定邻域点为中心的一定邻域点为中心的一定邻域D D D D内的若干参考点进行带权曲面拟合，内的若干参考点进行带权曲面拟合，内的若干参考点进行带权曲面拟合，内的若干参考点进行带权曲面拟合，需解决的问题是参考点的搜索方法和权的确定。其中邻域需解决的问题是参考点的搜索方法和权的确定。其中邻域需解决的问题是参考点的搜索方法和权的确定。其中邻域需解决的问题是参考点的搜索方法和权的确定。其中邻域D D D D有四种形式有四种形式有四种形式有四种形式以待插点为圆心某一半径的圆，如图以待插点为圆心某一半径的圆，如图以待插点为圆心某一半径的圆，如图以待插点为圆心某一半径的圆，如图2-2-2-2-2-2-2-2-2(a)2(a)2(a)2(a)所示；所示；所示；所示；以待插点为中心的八分圆以待插点为中心的八分圆以待插点为中心的八分圆以待插点为中心的八分圆(或方形或方形或方形或方形)分块，图分块，图分块，图分块，图2-2-2(b)2-2-2(b)2-2-2(b)2-2-2(b)示出了八分圆形分块，根据点落入不同区域分别示出了八分圆形分块，根据点落入不同区域分别示出了八分圆形分块，根据点落入不同区域分别示出了八分圆形分块，根据点落入不同区域分别处理；处理；处理；处理；把待插点所在子块的邻近九个子块范围平分成五把待插点所在子块的邻近九个子块范围平分成五把待插点所在子块的邻近九个子块范围平分成五把待插点所在子块的邻近九个子块范围平分成五个段，如图个段，如图个段，如图个段，如图2-2-2(c)2-2-2(c)2-2-2(c)2-2-2(c)所示；所示；所示；所示；在格网范围内，以特征线为在格网范围内，以特征线为在格网范围内，以特征线为在格网范围内，以特征线为边界划分的地势连续区域，如图边界划分的地势连续区域，如图边界划分的地势连续区域，如图边界划分的地势连续区域，如图2-2-2(d)2-2-2(d)2-2-2(d)2-2-2(d)所示，这是作者所示，这是作者所示，这是作者所示，这是作者所建格网数模采用的形式。所建格网数模采用的形式。所建格网数模采用的形式。所建格网数模采用的形式。n n在地形平缓处、数模区边缘以及特征线附近参考在地形平缓处、数模区边缘以及特征线附近参考在地形平缓处、数模区边缘以及特征线附近参考在地形平缓处、数模区边缘以及特征线附近参考点稀疏，不足以用完全二次曲面方程拟合内插，点稀疏，不足以用完全二次曲面方程拟合内插，点稀疏，不足以用完全二次曲面方程拟合内插，点稀疏，不足以用完全二次曲面方程拟合内插，则根据邻域内所含参考点个数决定内插函数的形则根据邻域内所含参考点个数决定内插函数的形则根据邻域内所含参考点个数决定内插函数的形则根据邻域内所含参考点个数决定内插函数的形式。式。式。式。（AA）当）当）当）当 时，时，时，时，采用采用采用采用（BB）当）当）当）当 时，时，时，时，采用采用采用采用（C C）当）当）当）当 时，时，时，时，采用采用采用采用（d d d d）当）当）当）当n=3n=3n=3n=3时，采用时，采用时，采用时，采用例如：为了计算某一内插点的高程，可以该内插点例如：为了计算某一内插点的高程，可以该内插点例如：为了计算某一内插点的高程，可以该内插点例如：为了计算某一内插点的高程，可以该内插点为圆心，以确定值为圆心，以确定值为圆心，以确定值为圆心，以确定值R R R R为半径确定一个圆，使该圆内为半径确定一个圆，使该圆内为半径确定一个圆，使该圆内为半径确定一个圆，使该圆内的采样点为的采样点为的采样点为的采样点为6 6 6 610101010个。如搜索的点过少或过多，则个。如搜索的点过少或过多，则个。如搜索的点过少或过多，则个。如搜索的点过少或过多，则改变搜索圆的半径。以这些采样点为依据使用上改变搜索圆的半径。以这些采样点为依据使用上改变搜索圆的半径。以这些采样点为依据使用上改变搜索圆的半径。以这些采样点为依据使用上述各式的二次曲面逼近地形求解，其中的系数述各式的二次曲面逼近地形求解，其中的系数述各式的二次曲面逼近地形求解，其中的系数述各式的二次曲面逼近地形求解，其中的系数A A A A、B B B B、C C C C等是按照最小二乘原理，亦即各点高程与多等是按照最小二乘原理，亦即各点高程与多等是按照最小二乘原理，亦即各点高程与多等是按照最小二乘原理，亦即各点高程与多项式曲面间的剩余高差的平方和为最小的原则确项式曲面间的剩余高差的平方和为最小的原则确项式曲面间的剩余高差的平方和为最小的原则确项式曲面间的剩余高差的平方和为最小的原则确定的。定的。定的。定的。2 2 2 2）三角网数模）三角网数模）三角网数模）三角网数模内插方法为空间三角平面法，属线性内插内插方法为空间三角平面法，属线性内插内插方法为空间三角平面法，属线性内插内插方法为空间三角平面法，属线性内插n n三角网数字地面模型简称三角网数模。它三角网数字地面模型简称三角网数模。它是用许多平面三角形逼近地形表面，即将是用许多平面三角形逼近地形表面，即将地表面看成是由许多小三角形平面所组成地表面看成是由许多小三角形平面所组成的折面覆盖起来的，读取并存储三角形顶的折面覆盖起来的，读取并存储三角形顶点的三维坐标，即构成三角网数字地面模点的三维坐标，即构成三角网数字地面模型，如图型，如图2-2-32-2-3，2-2-4(b)2-2-4(b)。三角网数模内。三角网数模内插产生设计所需的路线纵、横断面资料，插产生设计所需的路线纵、横断面资料，并为搜索地形等高线提供依据。并为搜索地形等高线提供依据。n n这种数字地形模型虽然要储存各三角形顶点的三这种数字地形模型虽然要储存各三角形顶点的三这种数字地形模型虽然要储存各三角形顶点的三这种数字地形模型虽然要储存各三角形顶点的三维坐标，但为了达到同样的使用精度，其网点数维坐标，但为了达到同样的使用精度，其网点数维坐标，但为了达到同样的使用精度，其网点数维坐标，但为了达到同样的使用精度，其网点数可以远小于方格网数字地形模型所需要的网点数，可以远小于方格网数字地形模型所需要的网点数，可以远小于方格网数字地形模型所需要的网点数，可以远小于方格网数字地形模型所需要的网点数，因而能节省很多的计算机内存。如果是采用数字因而能节省很多的计算机内存。如果是采用数字因而能节省很多的计算机内存。如果是采用数字因而能节省很多的计算机内存。如果是采用数字化仪等自动坐标输入装置，获取原始数据亦颇为化仪等自动坐标输入装置，获取原始数据亦颇为化仪等自动坐标输入装置，获取原始数据亦颇为化仪等自动坐标输入装置，获取原始数据亦颇为方便，只是要求操作者应有一定的工作经验，以方便，只是要求操作者应有一定的工作经验，以方便，只是要求操作者应有一定的工作经验，以方便，只是要求操作者应有一定的工作经验，以免取点不当，降低计算精度。此外，为了有效地免取点不当，降低计算精度。此外，为了有效地免取点不当，降低计算精度。此外，为了有效地免取点不当，降低计算精度。此外，为了有效地查询，还应将所有三角形按一定规律编号排列起查询，还应将所有三角形按一定规律编号排列起查询，还应将所有三角形按一定规律编号排列起查询，还应将所有三角形按一定规律编号排列起来。来。来。来。n n三角网数模的特点是精度较高，成网速度较快，三角网数模的特点是精度较高，成网速度较快，三角网数模的特点是精度较高，成网速度较快，三角网数模的特点是精度较高，成网速度较快，但要求采样点分布均匀。适用于由野外实测数据但要求采样点分布均匀。适用于由野外实测数据但要求采样点分布均匀。适用于由野外实测数据但要求采样点分布均匀。适用于由野外实测数据建立模型。建立模型。建立模型。建立模型。n n为了保证三角网数模的内插精度，数据采集时，为了保证三角网数模的内插精度，数据采集时，为了保证三角网数模的内插精度，数据采集时，为了保证三角网数模的内插精度，数据采集时，建议沿地形特征线采集，在坡面适当地选择控制建议沿地形特征线采集，在坡面适当地选择控制建议沿地形特征线采集，在坡面适当地选择控制建议沿地形特征线采集，在坡面适当地选择控制点；构造三角网时，应尽可能的确保每个三角形点；构造三角网时，应尽可能的确保每个三角形点；构造三角网时，应尽可能的确保每个三角形点；构造三角网时，应尽可能的确保每个三角形都是锐角三角形，或者三角形三边的长度近似相都是锐角三角形，或者三角形三边的长度近似相都是锐角三角形，或者三角形三边的长度近似相都是锐角三角形，或者三角形三边的长度近似相等，避免出现过大的钝角和过小的锐角；并应尽等，避免出现过大的钝角和过小的锐角；并应尽等，避免出现过大的钝角和过小的锐角；并应尽等，避免出现过大的钝角和过小的锐角；并应尽量使三角形的周边以内所有等高线都呈直线，而量使三角形的周边以内所有等高线都呈直线，而量使三角形的周边以内所有等高线都呈直线，而量使三角形的周边以内所有等高线都呈直线，而且相互平行。且相互平行。且相互平行。且相互平行。n n三角网数模通常是由散点按照一定的规则连接而三角网数模通常是由散点按照一定的规则连接而三角网数模通常是由散点按照一定的规则连接而三角网数模通常是由散点按照一定的规则连接而成，在联网、内插及等高线绘制时均应考虑地形成，在联网、内插及等高线绘制时均应考虑地形成，在联网、内插及等高线绘制时均应考虑地形成，在联网、内插及等高线绘制时均应考虑地形特征。对于双高程断裂线，三角形联网时只考虑特征。对于双高程断裂线，三角形联网时只考虑特征。对于双高程断裂线，三角形联网时只考虑特征。对于双高程断裂线，三角形联网时只考虑平面位置，且不应跨越断裂线，内插计算时需判平面位置，且不应跨越断裂线，内插计算时需判平面位置，且不应跨越断裂线，内插计算时需判平面位置，且不应跨越断裂线，内插计算时需判断待插点所在三角形的三顶点高程。断待插点所在三角形的三顶点高程。断待插点所在三角形的三顶点高程。断待插点所在三角形的三顶点高程。3）（方）格网数模 n n方格网式数字地形模型时将路中线左、右一定宽方格网式数字地形模型时将路中线左、右一定宽方格网式数字地形模型时将路中线左、右一定宽方格网式数字地形模型时将路中线左、右一定宽度内的地面划分成大小相等的方格或长方格，按度内的地面划分成大小相等的方格或长方格，按度内的地面划分成大小相等的方格或长方格，按度内的地面划分成大小相等的方格或长方格，按一定次序读取网格点的高程，输入计算机而构成一定次序读取网格点的高程，输入计算机而构成一定次序读取网格点的高程，输入计算机而构成一定次序读取网格点的高程，输入计算机而构成的数模。如图的数模。如图的数模。如图的数模。如图2-2-4(a)2-2-4(a)2-2-4(a)2-2-4(a)和图和图和图和图2-2-52-2-52-2-52-2-5。可通过内插产。可通过内插产。可通过内插产。可通过内插产生路线纵横断面地面线资料，并为搜索地形等高生路线纵横断面地面线资料，并为搜索地形等高生路线纵横断面地面线资料，并为搜索地形等高生路线纵横断面地面线资料，并为搜索地形等高线提供依据。线提供依据。线提供依据。线提供依据。n n格网内的待定点高程，根据网格四个节点高程，格网内的待定点高程，根据网格四个节点高程，格网内的待定点高程，根据网格四个节点高程，格网内的待定点高程，根据网格四个节点高程，采用双线性多项式内插求得。假设某个方格四个采用双线性多项式内插求得。假设某个方格四个采用双线性多项式内插求得。假设某个方格四个采用双线性多项式内插求得。假设某个方格四个节点的高程为节点的高程为节点的高程为节点的高程为z1z1z1z1，z2z2z2z2，z3z3z3z3，z4z4z4z4，则方格任意地形，则方格任意地形，则方格任意地形，则方格任意地形点点点点P P P P（X X X X，Y Y Y Y）的高程为：）的高程为：）的高程为：）的高程为：内插方法是双线性多项内插方法是双线性多项式内插，其插值公式式内插，其插值公式为，式中系数可写成为，式中系数可写成格网结点高程的函数格网结点高程的函数n n其中，其中，其中，其中，dxdxdxdx和和和和dydydydy为格网两边的边长。这个公式相当于把四个为格网两边的边长。这个公式相当于把四个为格网两边的边长。这个公式相当于把四个为格网两边的边长。这个公式相当于把四个顶点拟合成一个双曲抛物面。顶点拟合成一个双曲抛物面。顶点拟合成一个双曲抛物面。顶点拟合成一个双曲抛物面。n n为了提高格网数模的精度，可根据不同的地形类别及设计为了提高格网数模的精度，可根据不同的地形类别及设计为了提高格网数模的精度，可根据不同的地形类别及设计为了提高格网数模的精度，可根据不同的地形类别及设计阶段的精度要求，在不同区段选用不同的方格大小。平坦阶段的精度要求，在不同区段选用不同的方格大小。平坦阶段的精度要求，在不同区段选用不同的方格大小。平坦阶段的精度要求，在不同区段选用不同的方格大小。平坦地区边长可长些，陡峻地区边长宜短些，初步设计边长可地区边长可长些，陡峻地区边长宜短些，初步设计边长可地区边长可长些，陡峻地区边长宜短些，初步设计边长可地区边长可长些，陡峻地区边长宜短些，初步设计边长可长些，技术设计边长应短些。一般在长些，技术设计边长应短些。一般在长些，技术设计边长应短些。一般在长些，技术设计边长应短些。一般在520m520m520m520m之间为宜。之间为宜。之间为宜。之间为宜。n n格网数模的优点是速度快，只需存储格网节点的高程而不格网数模的优点是速度快，只需存储格网节点的高程而不格网数模的优点是速度快，只需存储格网节点的高程而不格网数模的优点是速度快，只需存储格网节点的高程而不需存储平面坐标值，节省内存等特点，检索和内插简单、需存储平面坐标值，节省内存等特点，检索和内插简单、需存储平面坐标值，节省内存等特点，检索和内插简单、需存储平面坐标值，节省内存等特点，检索和内插简单、快速，数据采集方便，选点不依赖经验，并且输出格式良快速，数据采集方便，选点不依赖经验，并且输出格式良快速，数据采集方便，选点不依赖经验，并且输出格式良快速，数据采集方便，选点不依赖经验，并且输出格式良好，便于应用。缺点是不适应地形的突然变化，节点不一好，便于应用。缺点是不适应地形的突然变化，节点不一好，便于应用。缺点是不适应地形的突然变化，节点不一好，便于应用。缺点是不适应地形的突然变化，节点不一定是地形变化点，因此，地形变化大的地方精度低，因为定是地形变化点，因此，地形变化大的地方精度低，因为定是地形变化点，因此，地形变化大的地方精度低，因为定是地形变化点，因此，地形变化大的地方精度低，因为这时常常漏掉了地形的真正变化点。这时常常漏掉了地形的真正变化点。这时常常漏掉了地形的真正变化点。这时常常漏掉了地形的真正变化点。n n格网数模可用于可行性研究阶段的多方案比选，初步设计格网数模可用于可行性研究阶段的多方案比选，初步设计格网数模可用于可行性研究阶段的多方案比选，初步设计格网数模可用于可行性研究阶段的多方案比选，初步设计中的移线、改线设计，全景透视图的绘制，以及当格网内中的移线、改线设计，全景透视图的绘制，以及当格网内中的移线、改线设计，全景透视图的绘制，以及当格网内中的移线、改线设计，全景透视图的绘制，以及当格网内无地形特征线时点的高程插值计算等。无地形特征线时点的高程插值计算等。无地形特征线时点的高程插值计算等。无地形特征线时点的高程插值计算等。4）鱼骨式数字地形模型）鱼骨式数字地形模型n n数模视不同应用领域，其种类可有更多种数模视不同应用领域，其种类可有更多种形态，如沿道路中线和横断面的所谓形态，如沿道路中线和横断面的所谓“鱼鱼骨状数模等，通过模型转换可变换成以下骨状数模等，通过模型转换可变换成以下的形式进行处理。的形式进行处理。n n鱼骨式数字地形模型是在路线方案确定以鱼骨式数字地形模型是在路线方案确定以后，沿路线方向和垂直于路线方向上采集后，沿路线方向和垂直于路线方向上采集地形点而构成的数字地形模型。如图地形点而构成的数字地形模型。如图2-2-62-2-6，这种数模是数字地形模型的最初方案，这种数模是数字地形模型的最初方案，与传统的人工计算方法相同。与传统的人工计算方法相同。n n这种数字地形模型的优点是：数据采集方法简便，这种数字地形模型的优点是：数据采集方法简便，这种数字地形模型的优点是：数据采集方法简便，这种数字地形模型的优点是：数据采集方法简便，容易从航测相片或地形图上采点，只考虑中桩及容易从航测相片或地形图上采点，只考虑中桩及容易从航测相片或地形图上采点，只考虑中桩及容易从航测相片或地形图上采点，只考虑中桩及中桩两侧一定宽度内的地形；节省计算机内存。中桩两侧一定宽度内的地形；节省计算机内存。中桩两侧一定宽度内的地形；节省计算机内存。中桩两侧一定宽度内的地形；节省计算机内存。缺点是要在路线方案确定以后才能建立数字地形缺点是要在路线方案确定以后才能建立数字地形缺点是要在路线方案确定以后才能建立数字地形缺点是要在路线方案确定以后才能建立数字地形模型，不能用作进行方案比选，在地形变化大的模型，不能用作进行方案比选，在地形变化大的模型，不能用作进行方案比选，在地形变化大的模型，不能用作进行方案比选，在地形变化大的地区或远离中线的地方内插精度较低。为了改进地区或远离中线的地方内插精度较低。为了改进地区或远离中线的地方内插精度较低。为了改进地区或远离中线的地方内插精度较低。为了改进鱼骨式数字地形模型的缺点，可以按上述方法建鱼骨式数字地形模型的缺点，可以按上述方法建鱼骨式数字地形模型的缺点，可以按上述方法建鱼骨式数字地形模型的缺点，可以按上述方法建立一种较为使用的立一种较为使用的立一种较为使用的立一种较为使用的“随意鱼骨式数字地形模型随意鱼骨式数字地形模型随意鱼骨式数字地形模型随意鱼骨式数字地形模型”，这种模型在采点时尽量使点的分布在纵向和横，这种模型在采点时尽量使点的分布在纵向和横，这种模型在采点时尽量使点的分布在纵向和横，这种模型在采点时尽量使点的分布在纵向和横向都处于地形变化特征点上，如图向都处于地形变化特征点上，如图向都处于地形变化特征点上，如图向都处于地形变化特征点上，如图2-2-72-2-72-2-72-2-7随意鱼骨式数字地形模型随意鱼骨式数字地形模型2.3数字地形模型用于路线设计的基数字地形模型用于路线设计的基本方法本方法(1)(1)(1)(1)绘制等高线地形图绘制等高线地形图绘制等高线地形图绘制等高线地形图n nDTMDTMDTMDTM是一个人眼看不见的非视觉模型，因而首先应是一个人眼看不见的非视觉模型，因而首先应是一个人眼看不见的非视觉模型，因而首先应是一个人眼看不见的非视觉模型，因而首先应据据据据DTMDTMDTMDTM绘制出人们习惯使用的等高线地形图，这步绘制出人们习惯使用的等高线地形图，这步绘制出人们习惯使用的等高线地形图，这步绘制出人们习惯使用的等高线地形图，这步工作通常由自动绘图系统据专门的等高线绘制程工作通常由自动绘图系统据专门的等高线绘制程工作通常由自动绘图系统据专门的等高线绘制程工作通常由自动绘图系统据专门的等高线绘制程序来完成。序来完成。序来完成。序来完成。(2)(2)(2)(2)拟定路线平面位置拟定路线平面位置拟定路线平面位置拟定路线平面位置n n由于道路选线的复杂性，该项工作主要还是由人由于道路选线的复杂性，该项工作主要还是由人由于道路选线的复杂性，该项工作主要还是由人由于道路选线的复杂性，该项工作主要还是由人来进行的。设计人员在绘出的等高线地形图上，来进行的。设计人员在绘出的等高线地形图上，来进行的。设计人员在绘出的等高线地形图上，来进行的。设计人员在绘出的等高线地形图上，同常规纸上定线一样，进行平曲线设计，然后根同常规纸上定线一样，进行平曲线设计，然后根同常规纸上定线一样，进行平曲线设计，然后根同常规纸上定线一样，进行平曲线设计，然后根据数字地形模型自动确定各中桩里程、逐桩坐标、据数字地形模型自动确定各中桩