1、数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件11数字地形测量学数字地形测量学编写小组编写小组主讲老师：主讲老师：联系电话：联系电话：电子邮件：电子邮件：数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件2211.1 11.1 碎部测图方法碎部测图方法11.2 11.2 基本图形显示基本图形显示11.3 11.3 地物符号自动绘制地物符号自动绘制11.4 11.4 曲线光滑数学方法曲线光滑数学方法11.5 11.5 等高线自动绘制等高线自动绘制11.6 11.6 栅格数据和数字图像概念栅格数据和数字图像概念11.711.7 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识数字地
2、形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件33数字地形图是地形图的数字存在和数字表现形式，是在一定坐数字地形图是地形图的数字存在和数字表现形式，是在一定坐标系统内具有确定的坐标和属性的地面要素和现象的离散数据，标系统内具有确定的坐标和属性的地面要素和现象的离散数据，在计算机内可识别的可存储介质上概括的、有序的集合，需要在计算机内可识别的可存储介质上概括的、有序的集合，需要通过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分通过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分析。需要纸质地形图时，可通过计算机控制绘图仪，将地形图析。需要纸质地形图时，可通过计算机控制绘图仪，将地形图绘制在图纸上
3、。绘制在图纸上。数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件4数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件5数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件6数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件77数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件88碎部测量即以控制点为基础，测定地物、地貌的平面位置和高碎部测量即以控制点为基础，测定地物、地貌的平面位置和高程，并将其绘制成地形图的测量工作。程，并将其绘制成地形图的测量工作。 碎部测图的方法：p 图解测图图解测图（平板仪测图和经纬仪测图）（平板仪测图和经纬仪测图）p 摄影测量摄影测量p 地面数字测图等地面数字测图等数字地形测量学数字地形
4、测量学 教学课件教学课件99一、图解测图一、图解测图图解测图是通过将碎部点展绘在图纸上，以手工方式描绘地物图解测图是通过将碎部点展绘在图纸上，以手工方式描绘地物和地貌，具有测图周期长、精度低等缺点，它是摄影测量、地和地貌，具有测图周期长、精度低等缺点，它是摄影测量、地面数字测图普及以前最主要的大比例尺地形图测绘方法。面数字测图普及以前最主要的大比例尺地形图测绘方法。常用的方法有常用的方法有平板仪测图平板仪测图和和经纬仪测图经纬仪测图。 在收集资料和现场初步踏勘的基础上，拟定技术计划；在收集资料和现场初步踏勘的基础上，拟定技术计划； 进行测区的基本控制测量和图根控制测量；进行测区的基本控制测量和
5、图根控制测量； 进行测图前的一系列准备工作，以保证测图工作的顺利进行；进行测图前的一系列准备工作，以保证测图工作的顺利进行； 在测站点密度不够时对测站点进行加密；在测站点密度不够时对测站点进行加密； 逐点完成碎部测图工作；逐点完成碎部测图工作； 进行图边测图和野外接图；进行图边测图和野外接图； 组织检查和验收；组织检查和验收； 野外原图整饰及清绘等工作。野外原图整饰及清绘等工作。数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件1010 经纬仪测图：采用经纬仪与分度规（量角器）配合测图。u 绘制直角坐标格网绘制直角坐标格网u 展绘控制点展绘控制点数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件111
6、1数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件1212 1 1、对角线法、对角线法数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件13132、坐标格网尺法、坐标格网尺法3 3、绘图仪法、绘图仪法4 4、格网检查与注记、格网检查与注记数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件1414+ 返回返回如：如：A(775.045,A(775.045, 568.213) 568.213)数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件1515二、摄影测量成图二、摄影测量成图摄影测量是在两个不同的位置（通常称为摄站）对一物体进行摄摄影测量是在两个不同的位置（通常称为摄站）对一物体进行摄影，从而得到两张影像
7、（分别为左影像与右影像）。然后用摄影影，从而得到两张影像（分别为左影像与右影像）。然后用摄影测量仪器分别对左、右影像上的同一物体（通常称为同名点）进测量仪器分别对左、右影像上的同一物体（通常称为同名点）进行测量，从而得到某物体坐标。目前，航空摄影测量被广泛用于行测量，从而得到某物体坐标。目前，航空摄影测量被广泛用于大面积的地形图测绘。大面积的地形图测绘。航空摄影测量分为航空摄影测量分为航空摄影航空摄影、航测外业和航测内业航测外业和航测内业三个阶段。三个阶段。基本作业程序和内容包括基本作业程序和内容包括：航空摄影、影像处理、外业控制测量、：航空摄影、影像处理、外业控制测量、外业调绘、内业控制点加
8、密、内业成图外业调绘、内业控制点加密、内业成图等。等。 数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件1616三三、地面数字测图、地面数字测图1 1、自动化：、自动化：野外测量自动记录、自动结算处理，自动成图、绘野外测量自动记录、自动结算处理，自动成图、绘图，并提供可供处理的数字地图。效率高、劳动强度小。图，并提供可供处理的数字地图。效率高、劳动强度小。2 2、数字化、数字化：数字地形信息可以传输、处理和多用户共享；可自：数字地形信息可以传输、处理和多用户共享；可自动提取点位坐标、距离、方位、面积等；可供工程动提取点位坐标、距离、方位、面积等；可供工程CADCAD（计算机（计算机辅助设计）使用
9、；可供辅助设计）使用；可供GISGIS建库使用，可绘制各类专题地图；可建库使用，可绘制各类专题地图；可进行局部更新，保持地图的现势性。进行局部更新，保持地图的现势性。数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件1717三三、地面数字测图、地面数字测图3 3、精度高、精度高图解测图：图解测图：地物点的平面位置误差主要受：地物点的平面位置误差主要受： 展绘误差和测定误展绘误差和测定误差差; ;测定地物点的视距误差和方向误差测定地物点的视距误差和方向误差; ; 地形图上地物点的刺地形图上地物点的刺点误差点误差 ，图上误差可达，图上误差可达0.470.47；测定地形点高程时；测定地形点高程时, ,经
10、纬仪视经纬仪视距法即使在较平坦地区距法即使在较平坦地区(0(066) )视距为视距为150150米米, ,地形点高程测定地形点高程测定误差也达误差也达0.060.06米，随着倾斜角的增大高程测定误差会急剧增加。米，随着倾斜角的增大高程测定误差会急剧增加。数字化测图数字化测图：若距离在：若距离在300m300m以内时测定地物点误差约为以内时测定地物点误差约为1010, ,测定地形点高差约为测定地形点高差约为1818。全站仪的测量数据作为电子信息可。全站仪的测量数据作为电子信息可以自动传输、记录、存储、处理和成图以自动传输、记录、存储、处理和成图. .在全过程中原始数据的在全过程中原始数据的精度毫
11、无损失精度毫无损失, ,从而获得高精度从而获得高精度( (与仪器测量同精度与仪器测量同精度) )的测量成果。的测量成果。数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件18184 4、改进了作业方式、改进了作业方式 传统的方式主要是通过手工操作,外业人工记录、人工绘制地形图;并且在图上人工量算坐标、距离和面积等. 数字测图则使野外测量达到自动记录、自动解算处理、自动成图, 自动化程度高,出错(读错、记错、展错)的概率小,能自动提取坐标、距离、方位和面积等.绘出的地形图精确、规范、美观。 5 5、便于图件的更新、便于图件的更新 城镇的发展加速了城镇建筑物和结构的变化,采用地面数字测图能克服大比例尺
12、白纸测图连续更新的因实地房屋的改建扩建、变更地籍或房产时,只须输入有关的信息,经过数据处理就能方便地做到更新和修改,始终保持图面整体的可靠性和现势性。 数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件19196 6、加了地图的表现力、加了地图的表现力 计算机与显示器、打印机联机,可以显示或打印各种资料信息;与绘图机联机时,可以绘制各种比例尺的地形 也可以分层输出各类专题地图,满足不同的用户的需要。、7 7、方便成果的深加工利用、方便成果的深加工利用 数字化测图的成果是分层存放,不受图面负载量的限制,从而便于成果的加工利用。比如EPSW软件定义11层(用户还可以根据需要定义新层),房屋、电力线、铁
13、路、道路、水系地貌等存于不同的层中,通过打开或关闭不同的层得到所需的各类专题图,如管线图、水系图、道路图、房屋图等。 8 8、可作为、可作为GISGIS的重要信息源的重要信息源 地理信息系统具有方便的信息查询功能、空间分析功能、以及辅助决策功能,在国民经济、办公自动化及人们日常生活中都有广泛的应用.数字化测图作为GIS的信息源,能及时地提供各类基础数据更新GIS的数据库。 数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件202011.1 11.1 碎部测图方法碎部测图方法11.2 11.2 基本图形显示基本图形显示11.3 11.3 地物符号自动绘制地物符号自动绘制11.4 11.4 曲线光滑数
14、学方法曲线光滑数学方法11.5 11.5 等高线自动绘制等高线自动绘制11.6 11.6 栅格数据和数字图像概念栅格数据和数字图像概念11.711.7 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件2121一、计算机制图中常用的坐标系统：一、计算机制图中常用的坐标系统：1 1、世界坐标系、世界坐标系( (World Coordinate System)World Coordinate System)；2 2、局部坐标系（、局部坐标系（Local Coordinate SystemLocal Coordinate System）；）；3 3、观察坐标系（、
15、观察坐标系（Viewing Coordinate SystemViewing Coordinate System）；）；4 4、成像面坐标系统；、成像面坐标系统；5 5、屏幕坐标系统（也称设备坐标系统）。、屏幕坐标系统（也称设备坐标系统）。数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件2222 计算机制图的几何变换分为二维几何变换和三维几何变换，主要包括计算机制图的几何变换分为二维几何变换和三维几何变换，主要包括旋转、平移和缩放等，本部分主要介绍基本变换、变换矩阵和级联变换三旋转、平移和缩放等，本部分主要介绍基本变换、变换矩阵和级联变换三个方面的内容：个方面的内容：（一）基本变换（一）基本变换
16、1 1、平移、平移( (Translation)Translation)平移是将对象从一个位置平移是将对象从一个位置( (x, y)x, y)移到另一个位置移到另一个位置( (x x，y y) )的变换的变换( (如右图如右图) )。TxTxx x x , Ty x , Tyy yy y称为平移距离。平移变换称为平移距离。平移变换的公式为：的公式为： x xx xx xy yy yy y二、二、计算机制图中的几何变换计算机制图中的几何变换数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件23232 2、旋转、旋转( (Rotation)Rotation)旋转是以某个参考点为圆心，将对象上的各点旋转
17、是以某个参考点为圆心，将对象上的各点( (x,y)x,y)围绕圆心转动一个逆时针角度围绕圆心转动一个逆时针角度，变为新的坐标变为新的坐标( (xx，y)y)的变换。当参考点为的变换。当参考点为(0(0，0)0)时，旋转的公式为时，旋转的公式为( (如如下图下图) )：xxrcos(rcos(）rcoscosrcoscosrsinsinrsinsinyyrsin(rsin(）rsincosrsincosrcossinrcossin x xrcos,yrcos,yrsinrsin，所以上式可化为：所以上式可化为：xxxcosxcosysinysinyyycosycosxsinxsin（一）基本变换
18、（一）基本变换二、二、计算机制图中的几何变换计算机制图中的几何变换数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件24243 3、缩放（变比、缩放（变比Scaling)Scaling)变比是使对象按比例因子变比是使对象按比例因子( (Sx,Sy)Sx,Sy)放大放大或缩小的变换或缩小的变换( (如下图如下图) )。变比计算公式为：。变比计算公式为：xxxsx xsx yyysyysy （一）基本变换（一）基本变换二、二、计算机制图中的几何变换计算机制图中的几何变换数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件25251 1、平移的矩阵运算表示、平移的矩阵运算表示简记为简记为p ppT(Tx,Ty
19、)pT(Tx,Ty)其中其中 p px y x y p px y 1x y 1 T(Tx,Ty)T(Tx,Ty) 表示平移矩阵。表示平移矩阵。（二）变换矩阵（二）变换矩阵二、二、计算机制图中的几何变换计算机制图中的几何变换数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件26262 2、旋转的矩阵运算表示、旋转的矩阵运算表示 x y x y x y x y 简记为简记为ppp pR()R()其中其中R()R()表示旋转矩阵。表示旋转矩阵。（二）变换矩阵（二）变换矩阵二、二、计算机制图中的几何变换计算机制图中的几何变换数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件27273 3、缩放的矩阵运算表示、
20、缩放的矩阵运算表示x x y y x y x y 简记为简记为p pp pS(SxS(Sx，Sy)Sy)，其中其中( (sx,sy)sx,sy)表示变化矩阵。表示变化矩阵。（二）变换矩阵（二）变换矩阵二、二、计算机制图中的几何变换计算机制图中的几何变换数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件2828（三）级联变换（三）级联变换变换的矩阵形式使得级联变换的计算工作量大为减少。以绕任变换的矩阵形式使得级联变换的计算工作量大为减少。以绕任意点旋转变换为例，本应进行如下三次变换：意点旋转变换为例，本应进行如下三次变换： ppp pT(T(x xr r, ,y yr r) ) p pppR(R()
21、 ) p pppT(xT(xr r,y,yr r) )二、二、计算机制图中的几何变换计算机制图中的几何变换数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件2929（一）测量坐标系到计算机屏幕坐标系的换算（一）测量坐标系到计算机屏幕坐标系的换算 XO（Wxt , Wyr）（Wxb , Wyl）Y+X+Y三、三、计算机制图中的常用坐标变换计算机制图中的常用坐标变换数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件3030（一）测量坐标系到计算机屏幕坐标系的换算（一）测量坐标系到计算机屏幕坐标系的换算 00mssylyrylXXWWWY0mssmsxbxtxbYYYWWWXxsSWylYX)(yxbmss
22、SWXYY)(式中，式中，X X、Y Y为某一点在测量坐标系中的坐标为某一点在测量坐标系中的坐标, ,Y Ymsms为计算机为计算机屏幕的最大屏幕的最大Y Y坐标，坐标，SxSx、SySy为测量坐标到计算机屏幕坐标为测量坐标到计算机屏幕坐标换算的比例系数，可按下式计算：换算的比例系数，可按下式计算：三、三、计算机制图中的常用坐标变换计算机制图中的常用坐标变换数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件3131ylyrmsWWXSxxbxtmsyWWYS为了使在计算机屏幕上显示的图形不致变形，由测量坐标系换为了使在计算机屏幕上显示的图形不致变形，由测量坐标系换算到计算机屏幕坐标系的比例系数在算
23、到计算机屏幕坐标系的比例系数在x x方向和方向和y y方向应采用相同方向应采用相同的比例系数，即应取上式计算出的两个系数中的较小值。的比例系数，即应取上式计算出的两个系数中的较小值。 （一）测量坐标系到计算机屏幕坐标系的换算（一）测量坐标系到计算机屏幕坐标系的换算 三、三、计算机制图中的常用坐标变换计算机制图中的常用坐标变换数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件3232（二）测量坐标系到绘图仪坐标系的换算（二）测量坐标系到绘图仪坐标系的换算 式中，XP0、YP0为窗口左下角点在绘图仪上的定位坐标，M为测量坐标到绘图仪坐标换算的比例系数。MWYXXylPP)(0MWXYYxbPP)(0三
24、、三、计算机制图中的常用坐标变换计算机制图中的常用坐标变换数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件3333（一）点的裁减（一）点的裁减 四、图形裁减四、图形裁减若假设窗口的坐标范围为（若假设窗口的坐标范围为（X Xminmin , Y , Yminmin）和（和（X Xmaxmax , Y , Ymaxmax），），那么某一那么某一点（点（x,yx,y）为可见的充分必要条件是：为可见的充分必要条件是： maxminXXXmaxminYYYX XminminX XmaxmaxY YmaxmaxY YminminP(x,y)数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件3434（二）直线段的
25、裁减（二）直线段的裁减 四、图形裁减四、图形裁减HGFEDCBAX XminminX XmaxmaxY YmaxmaxY Yminmin对于直线裁剪的情况就比较复杂，如上图所示，此时裁剪的任务就是要对于直线裁剪的情况就比较复杂，如上图所示，此时裁剪的任务就是要确定这条直线是完全可见、部分可见或完全不可见。确定这条直线是完全可见、部分可见或完全不可见。 数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件3535 1 1、直接法、直接法 （1 1）判定原则）判定原则（2 2）判别方法）判别方法（3）裁剪举例）裁剪举例 HGFEDCBAX XminminX XmaxmaxY YmaxmaxY Yminm
26、in（二）直线段的裁减（二）直线段的裁减四、图形裁减四、图形裁减数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件3636 2 2、编码裁剪法（科恩、编码裁剪法（科恩萨塞兰德算法）萨塞兰德算法） （1 1）编码规则）编码规则（2 2）判别方法）判别方法（3）算法思想）算法思想 （4）举例说明）举例说明 四、图形裁减四、图形裁减（二）直线段的裁减（二）直线段的裁减数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件3737 3 3、中点分割算法、中点分割算法前面给出的裁剪算法，需要计算被裁剪线段与裁剪窗口各边的交点。而前面给出的裁剪算法，需要计算被裁剪线段与裁剪窗口各边的交点。而求交可以用折半查找的方法进
27、行，也即不断地将交点所在的线段一分为求交可以用折半查找的方法进行，也即不断地将交点所在的线段一分为二，直到在一定精度下求得交点为止，这就是二，直到在一定精度下求得交点为止，这就是中点分割算法中点分割算法 。四、图形裁减四、图形裁减（二）直线段的裁减（二）直线段的裁减数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件38381 1、逐边裁剪法、逐边裁剪法该算法是该算法是1974年由年由Sutherland和和Hodgman提出的，因此也称为多边形提出的，因此也称为多边形SH裁裁剪算法。其裁剪过程是通过将多边形依次与窗口的每一条边界相比较进行，剪算法。其裁剪过程是通过将多边形依次与窗口的每一条边界相比
28、较进行，该算法执行的结果是产生一组顶点，用来定义被裁剪的区域。具体做法是：该算法执行的结果是产生一组顶点，用来定义被裁剪的区域。具体做法是：每次用窗口的一条边界对要裁剪的多边形进行裁剪，由于一条边界把平面分每次用窗口的一条边界对要裁剪的多边形进行裁剪，由于一条边界把平面分成两个区域，一个区域包含有裁剪窗口，称为窗口内部区域，而另一个区域成两个区域，一个区域包含有裁剪窗口，称为窗口内部区域，而另一个区域不包含裁剪窗口，称之为窗口外部区域。不包含裁剪窗口，称之为窗口外部区域。 四、图形裁减四、图形裁减（三）多边形裁剪（三）多边形裁剪数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件39392 2、双边
29、裁剪法、双边裁剪法前面讨论的裁剪算法均要求裁剪区域为凸区域，前面讨论的裁剪算法均要求裁剪区域为凸区域，19771977年由年由WeilerWeiler和和AthertonAtherton提出提出的双边裁剪算法可处理凹裁剪区域的情况，它可以用一个有内孔的凹多边形去裁的双边裁剪算法可处理凹裁剪区域的情况，它可以用一个有内孔的凹多边形去裁剪另一个也有内孔的凹多边形，被裁剪的多边形称为主多边形（剪另一个也有内孔的凹多边形，被裁剪的多边形称为主多边形（subject subject polygonpolygon），），裁剪区域的多边称为裁剪多边形（裁剪区域的多边称为裁剪多边形（clip polygonc
30、lip polygon）。）。四、图形裁减四、图形裁减（三）多边形裁剪（三）多边形裁剪数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件4040圆和曲线都可以用一组短的直线段来逼近，因此，圆和曲线的裁剪可采圆和曲线都可以用一组短的直线段来逼近，因此，圆和曲线的裁剪可采用对每一短直线段的裁剪，从而实现对圆和曲线的裁剪。用对每一短直线段的裁剪，从而实现对圆和曲线的裁剪。 四、图形裁减四、图形裁减（四）圆弧和曲线的裁剪（四）圆弧和曲线的裁剪数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件41411 1、矢量裁剪（字符笔画裁剪、矢量裁剪（字符笔画裁剪 ）这种方法是把一个字符看成一系列短直线即笔划的集合。因此
31、，字这种方法是把一个字符看成一系列短直线即笔划的集合。因此，字符的裁剪就归结为对组成这些字符的笔划的裁剪。符的裁剪就归结为对组成这些字符的笔划的裁剪。 四、图形裁减四、图形裁减（五）文本的裁剪（五）文本的裁剪数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件4242这种方法认为每个字符被成为字符框的的矩形所包围，然后以这个矩形这种方法认为每个字符被成为字符框的的矩形所包围，然后以这个矩形框中的某一点（中心或某个角）与窗口进行比较，如果这一点在窗口内，框中的某一点（中心或某个角）与窗口进行比较，如果这一点在窗口内，则显示此字符。则显示此字符。 2 2、字符裁剪、字符裁剪四、图形裁减四、图形裁减（五）
32、文本的裁剪（五）文本的裁剪数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件4343这种方法把整个字符串当作一个整体来处理，或者全部显示，或者全这种方法把整个字符串当作一个整体来处理，或者全部显示，或者全部不显示。测试时可以用测试字符串边框上的某一个点、测试字符串部不显示。测试时可以用测试字符串边框上的某一个点、测试字符串边框的对角线以及测试整个字符框边界等方法。边框的对角线以及测试整个字符框边界等方法。 3 3、字符串裁剪、字符串裁剪四、图形裁减四、图形裁减（五）文本的裁剪（五）文本的裁剪数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件444411.1 11.1 碎部测图方法碎部测图方法11.2
33、11.2 基本图形显示基本图形显示11.3 11.3 地物符号自动绘制地物符号自动绘制11.4 11.4 曲线光滑数学方法曲线光滑数学方法11.5 11.5 等高线自动绘制等高线自动绘制11.6 11.6 栅格数据和数字图像概念栅格数据和数字图像概念11.711.7 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件4545（一）、独立符号库的建立（一）、独立符号库的建立（二）、独立符号的自动输出（二）、独立符号的自动输出 一、独立符号的自动绘制一、独立符号的自动绘制数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件4646（一）、线型（一）、线型（二）、线状符
34、号（二）、线状符号二、线状符号的自动绘制二、线状符号的自动绘制数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件4747（一）、多边形轮廓线内绘制晕线（一）、多边形轮廓线内绘制晕线（二）、面状符号的自动绘制（二）、面状符号的自动绘制 三、面状符号的自动绘制三、面状符号的自动绘制数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件484811.1 11.1 碎部测图方法碎部测图方法11.2 11.2 基本图形显示基本图形显示11.3 11.3 地物符号自动绘制地物符号自动绘制11.4 11.4 曲线光滑数学方法曲线光滑数学方法11.5 11.5 等高线自动绘制等高线自动绘制11.6 11.6 栅格数据和数
35、字图像概念栅格数据和数字图像概念11.711.7 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件4949地形图上的等高线、道路、水系多数是曲线符号。常规测图中由手工来绘制地形图上的等高线、道路、水系多数是曲线符号。常规测图中由手工来绘制各种曲线，而应用计算机绘制各种曲线，必须采用一定的数学方法。如图各种曲线，而应用计算机绘制各种曲线，必须采用一定的数学方法。如图11111414所示，所示，A A、B B、C C、D D、E E是是5 5个数据点，在个数据点，在ABAB、BCBC等线段上用一定的等线段上用一定的数学方法插进一系列加密点，如数学方法插进一系列
36、加密点，如1 1、2 2、3 3、4 4等。对所有的点依次相连得到一等。对所有的点依次相连得到一连串边长很短的折线，由于相邻两点距离很短，看起来就是一条比较光滑的连串边长很短的折线，由于相邻两点距离很短，看起来就是一条比较光滑的曲线。因此，曲线光滑就是根据给定的一系列特征点建立曲线函数，计算加曲线。因此，曲线光滑就是根据给定的一系列特征点建立曲线函数，计算加密点来完成曲线光滑连接。密点来完成曲线光滑连接。曲线光滑的数学方法很多，如分段三次多项式插值法、抛物线加权平均法、曲线光滑的数学方法很多，如分段三次多项式插值法、抛物线加权平均法、张力样条函数插值法等。本节主要介绍张力样条函数插值法。张力样
37、条函数插值法等。本节主要介绍张力样条函数插值法。数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件5050一、张力样条函数插值法一、张力样条函数插值法（一）、单值张力样条函数（一）、单值张力样条函数（二）、参数方程表示的张力样条函数（二）、参数方程表示的张力样条函数数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件515111.1 11.1 碎部测图方法碎部测图方法11.2 11.2 基本图形显示基本图形显示11.3 11.3 地物符号自动绘制地物符号自动绘制11.4 11.4 曲线光滑数学方法曲线光滑数学方法11.5 11.5 等高线自动绘制等高线自动绘制11.6 11.6 栅格数据和数字图像概念栅
38、格数据和数字图像概念11.711.7 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件5252网格法绘制等值线是讨论在已知格网数据点的情况下，在矩形网格法绘制等值线是讨论在已知格网数据点的情况下，在矩形区域内绘制等值线的方法，主要过程有：区域内绘制等值线的方法，主要过程有：（一）（一）计算各条等值线和网格边交点的坐标值；计算各条等值线和网格边交点的坐标值；（二）（二）找出一条等值线起始等值点并确定判断和识别条件，以找出一条等值线起始等值点并确定判断和识别条件，以追踪一条等值线的全部等值点；追踪一条等值线的全部等值点；（三）（三）连接各等值点绘制光滑曲线。连
39、接各等值点绘制光滑曲线。 一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件5353设图幅由设图幅由(m-1)x(n-1)(m-1)x(n-1)个网格点组成，各网格点的序号排列为：个网格点组成，各网格点的序号排列为：x x方向（纵向）方向（纵向） i = 1 , 2 , , mi = 1 , 2 , , my y方向（横向）方向（横向） j = 1 , 2, , nj = 1 , 2, , nx x方向单位网格边长为方向单位网格边长为CN2 , yCN2 , y方向单位网格边长为方向单位网格边长为CN1CN1，如下图，如下图所示。所示。 （一）（一）网格
40、划分和等值点的计算网格划分和等值点的计算一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件5454设矩形设矩形ABCDABCD四个顶点的高程值分别存放于数组四个顶点的高程值分别存放于数组BBBB之中。之中。 （一一）网格划分和等值点的计算网格划分和等值点的计算1 1、确定等值线与网格边相交的条件、确定等值线与网格边相交的条件 一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件5555 2 2、内插等值点位置、内插等值点位置（一一）网格划分和等值点的计算网格划分和等值点的计算一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线
41、图数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件5656 2 2、内插等值点位置、内插等值点位置（一一）网格划分和等值点的计算网格划分和等值点的计算一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件5757 3 3、求内插点的绝对坐标、求内插点的绝对坐标（一一）网格划分和等值点的计算网格划分和等值点的计算一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件5858 （一一）网格划分和等值点的计算网格划分和等值点的计算一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图3 3、求内插点的绝对坐标、求内插点的绝对坐标数字地形测量
42、学数字地形测量学 教学课件教学课件5959 计算出全部等值点后，必须有次序地将它们逐点连成等值线，计算出全部等值点后，必须有次序地将它们逐点连成等值线，这就是等值线的追踪问题。要解决这个问题，分三个方面进这就是等值线的追踪问题。要解决这个问题，分三个方面进行：行： 1 1、确定等值线进入到网格的大致走向、确定等值线进入到网格的大致走向 等值线进入网格的走向只有四种可能：自下而上、自左向下、等值线进入网格的走向只有四种可能：自下而上、自左向下、自上而下、自右向左。自上而下、自右向左。 （二）等值点的追踪（二）等值点的追踪一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图数字地形测量学数字地形测量学 教
43、学课件教学课件6060 （1 1）自下而上追踪）自下而上追踪从图（从图（a a）可以看出，在方格）可以看出，在方格I I上有等值点上有等值点a1a1，它的位置有三种情况，即它的位置有三种情况，即HHHH（i i，j j），），SSSS（i i， j j）和）和HHHH（i i，j+1j+1），），IIII号方格上号方格上a2a2等值点为等值点为SSSS（i+1i+1，j j），显然，我们比较），显然，我们比较a1a1和和a2a2的位置，的位置，可以得出可以得出a1a1点取整的纵坐标一定小于点取整的纵坐标一定小于a2a2点取整点取整的纵坐标。因此只要满足的纵坐标。因此只要满足ia1ia2ia1i
44、a2的条件，即可的条件，即可确定自下而上追踪。如果有确定自下而上追踪。如果有a3a3，它一定位于方，它一定位于方格格IIII的另外三边上。的另外三边上。1 1、确定等值线进入到网格的大致走向、确定等值线进入到网格的大致走向 （二）等值点的追踪（二）等值点的追踪一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件6161 （2 2）自左向右追踪）自左向右追踪 图（图（b b）表示位于）表示位于I I号方格上的等值号方格上的等值点点a1a1，同样有三种情况，即，同样有三种情况，即HHHH（i i，j j），），SSSS（i i，j j）和）和SSSS（i+1i
45、+1，j j），），IIII号方格上号方格上a2a2等值点为等值点为HHHH（i i，j+1j+1）。这时比较）。这时比较a1a1和和a2a2的坐标，只要满足的坐标，只要满足ja1ja2ja1ja2的条件，即的条件，即可确定自左向右追踪。如果有可确定自左向右追踪。如果有a3a3点，一定点，一定位于另外三边上。位于另外三边上。1 1、确定等值线进入到网格的大致走向、确定等值线进入到网格的大致走向 （二）等值点的追踪（二）等值点的追踪一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件6262 （3 3）自上而下追踪）自上而下追踪 图（图（c c）中位于）中位
46、于I I号方格上号方格上a1a1点有三种可点有三种可能位置：能位置：HHHH（i i，j j）、）、HHHH（i+1i+1，j j）和）和SSSS（i+1i+1，j j）。位于）。位于IIII号方格上的号方格上的a2a2点为点为SSSS（i i，j j）。这时比较）。这时比较a1a1和和a2a2的位置，此时可用的位置，此时可用a2a2点点取整横坐标小于取整横坐标小于a2a2点的绝对值横坐标，即点的绝对值横坐标，即INTINT（Xa2Xa2）Xa2Xa2或或ja2.CN1Xa2ja2.CN1Xa2的条件来判断，的条件来判断，满足上述条件时，自上而下追踪满足上述条件时，自上而下追踪a3a3点，如有
47、点，如有a3a3点，它一定位于点，它一定位于IIII号方格的另外三边上。号方格的另外三边上。1 1、确定等值线进入到网格的大致走向、确定等值线进入到网格的大致走向 （二）等值点的追踪（二）等值点的追踪一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件6363 （4 4）自右向左追踪）自右向左追踪当不满足上述三条件时，如图（当不满足上述三条件时，如图（d d）即可确定是自右向左追踪。可用即可确定是自右向左追踪。可用ia2.CN2Ya2ia2.CN2Ya2来作为确定自右向左追来作为确定自右向左追踪的条件。踪的条件。（二）等值点的追踪（二）等值点的追踪一、一、
48、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图1 1、确定等值线进入到网格的大致走向、确定等值线进入到网格的大致走向 数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件6464 2 2、确定等值线进入网格后从哪一边出去、确定等值线进入网格后从哪一边出去等值线进入网格后，只有往网格的另外三边方向出去。如果不在算法上给予等值线进入网格后，只有往网格的另外三边方向出去。如果不在算法上给予处理，就会出现等值线的交叉和不确定现象，见下图，因此在用计算机绘制处理，就会出现等值线的交叉和不确定现象，见下图，因此在用计算机绘制等值线，需要一个合适的算法。等值线，需要一个合适的算法。 （二）等值点的追踪（二）等值点的追踪一、
49、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件6565 3 3、网格点即为等值点的处理、网格点即为等值点的处理 在计算等值点时，有时会遇到网格点高程值与追踪高在计算等值点时，有时会遇到网格点高程值与追踪高程相等，此时等高线通过网格点。而该网格点又是四程相等，此时等高线通过网格点。而该网格点又是四个相邻网格的公共交点，这样，四个相邻横边和纵边个相邻网格的公共交点，这样，四个相邻横边和纵边上得到或是上得到或是0 0或是或是1 1的四个值即的四个值即SSSS（i i，j j）=0 =0 ， HHHH（i i，j j）=0 =0 ，SSSS（i i，j-1j-1
50、）=1=1，HHHH（i-1i-1，j j）=1=1，而同一，而同一等值点分别存放于四个不同的单元中，在追踪时一定等值点分别存放于四个不同的单元中，在追踪时一定会发生重复使用和追踪混乱的问题，故对此情况，必会发生重复使用和追踪混乱的问题，故对此情况，必须预先处理。其方法是对网格上加上一个足够小的数须预先处理。其方法是对网格上加上一个足够小的数值给予修正。由于该修正很小，不会影响绘图精度。值给予修正。由于该修正很小，不会影响绘图精度。 （二）等值点的追踪（二）等值点的追踪一、一、网格法绘制等值线图网格法绘制等值线图数字地形测量学数字地形测量学 教学课件教学课件6666 对于开曲线，线头在边界上，
