三維GIS是在二維GIS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新興科技，它提升了空間數(shù)據(jù)在二維平面圖中簡(jiǎn)單表現(xiàn)的拘束，保持了GIS系統(tǒng)的三維智能化，擁有更為精確的量測(cè)剖析、更為形象化的展現(xiàn)實(shí)際效果和更為高效率的信息化管理，在新型智慧城市、工程建筑、考古學(xué)等行業(yè)擁有更為普遍的運(yùn)用。綜合性考慮到三維模型的生產(chǎn)制造難度系數(shù)、高效率和成本費(fèi)，在三維GIS平臺(tái)中，地貌、等高線模型通常選用不一樣的方式 單獨(dú)搭建，因而擁有不一樣的數(shù)據(jù)構(gòu)造和特性。以三維地貌模型特征分析，依據(jù)組成模型網(wǎng)格圖種類的不一樣，三維GIS地貌擁有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格模型和不規(guī)律三角網(wǎng)模型之分。而三維等高線模型創(chuàng)建的方式 更為多種多樣，能夠 根據(jù)三維激光器掃描儀、傾斜攝影精確測(cè)量、技術(shù)專業(yè)的三維三維建模軟件或三維GIS系統(tǒng)等獲得。在三維GIS平臺(tái)中為考慮地貌、等高線模型模型在精密度、視覺(jué)、查尋等各層面的規(guī)定，必須開展等高線與地貌三維模型間的結(jié)合，即根據(jù)對(duì)三維模型的粘貼和修復(fù)，做到界限光滑且紋路拼湊當(dāng)然的實(shí)際效果，最終融合成全新的三維大數(shù)字模型。
地貌模型與等高線模型結(jié)合較早的科學(xué)研究起源于1996年，MichaelF.Polls等就根據(jù)幾何圖形置入的方法，將矢量素材路面數(shù)據(jù)融進(jìn)地貌網(wǎng)格中，可是該路面模型自身并不具備波動(dòng)形狀，僅僅做為矢量素材數(shù)據(jù)存有，并且沒(méi)有處理動(dòng)態(tài)性LOD(LevelofDetail,LOD)地貌模型轉(zhuǎn)變難題。近幾年來(lái)，針對(duì)三維模型結(jié)合層面的關(guān)鍵難題取決于三維GIS系統(tǒng)中，等高線模型通常依據(jù)水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)創(chuàng)建，而標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格地貌根據(jù)有波動(dòng)特點(diǎn)的DEM(DigitalElevaionmodel,DEM)創(chuàng)建，進(jìn)而造成結(jié)合后的二種模型中間出現(xiàn)不配對(duì)的狀況，典型性的就是說(shuō)等高線模型飄浮于地貌模型之中或是等高線模型一部分掩藏在地貌模型之中，如下圖所示。以便處理這一難題，胡璐錦、劉小標(biāo)、李強(qiáng)等專家學(xué)者依據(jù)地貌網(wǎng)格圖種類的不一樣，將三維GIS地貌分成標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格地貌和不規(guī)律三角網(wǎng)地貌來(lái)各自科學(xué)研究相對(duì)的模型結(jié)合；也有一部分專家學(xué)者則將等高線模型歸類，分為單獨(dú)于地貌網(wǎng)格圖和取決于地貌網(wǎng)格圖的兩大類等高線模型，并進(jìn)一步細(xì)分化為斑點(diǎn)狀等高線、條帶條狀等高線及其面狀等高線，明確提出了根據(jù)地貌更新改造和根據(jù)等高線更新改造的不一樣結(jié)合方式 ，具備象征性的有王光霞、劉寧、萬(wàn)剛等。以便有利于訪問(wèn)，AnupamAgrawal,AngelikaWeber、MichaelF.Polls、陳國(guó)軍等人到原來(lái)三維模型結(jié)合的基本上又添加了對(duì)多尺度地貌模型的結(jié)合科學(xué)研究，健全了三維數(shù)據(jù)結(jié)合后的LOD展現(xiàn)科學(xué)研究。
文中對(duì)地貌模型與等高線模型的結(jié)合方式 開展了系統(tǒng)歸類如下圖所示，對(duì)近些年明確提出的各種各樣三維數(shù)據(jù)結(jié)合方式 干了小結(jié)和簡(jiǎn)評(píng)，并探討了根據(jù)傾斜攝影精確測(cè)量模型結(jié)合行業(yè)碰到的難題和將來(lái)的發(fā)展前途。
普遍的三維模型搭建方法有4種，見(jiàn)下圖一：其一是根據(jù)主動(dòng)型收集的三維云數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，歷經(jīng)去噪、修復(fù)、斜面線性擬合等全過(guò)程創(chuàng)建三維模型，如下圖二所示；其二是根據(jù)傾斜攝影相片的主動(dòng)式的深層重新構(gòu)建，創(chuàng)建三維模型；其三是應(yīng)用三維三維建模軟件，如三dMAX、Maya等手機(jī)軟件，根據(jù)給出的幾何圖形信息內(nèi)容及拓?fù)湫畔?nèi)容制做三維模型，如下圖三所示；最終一種是運(yùn)用三維GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案在CityEngine或ArcGIS手機(jī)軟件內(nèi)創(chuàng)建帶有室內(nèi)空間拓?fù)潢P(guān)系的三維模型，如下圖四所示。
圖一
圖二
圖三
圖四
標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格模型與不規(guī)律三角網(wǎng)模型是地貌模型的二種關(guān)鍵表達(dá)方法。標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格模型是由尺寸固定不動(dòng)且含有座標(biāo)（表述室內(nèi)空間部位）的方形網(wǎng)格圖組成，每一網(wǎng)格圖中的數(shù)字意思標(biāo)高。其優(yōu)勢(shì)是數(shù)據(jù)構(gòu)造簡(jiǎn)易，有利于應(yīng)用和管理方法；缺陷是數(shù)據(jù)規(guī)模大，在地形輕緩地域易出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)，而在地貌繁雜地域則沒(méi)法不錯(cuò)地反映地形波動(dòng)，像素較低。
不規(guī)律三角網(wǎng)模型是以不規(guī)律遍布的數(shù)據(jù)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成持續(xù)的三角形面來(lái)靠近地貌表層，能夠 較大 水平地復(fù)原土層微小的波動(dòng)，不錯(cuò)在意地形特征，因而又被稱作“斜面數(shù)據(jù)構(gòu)造”。對(duì)比于標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格模型，不規(guī)律三角網(wǎng)模型中端點(diǎn)遍布具備任意性，因而不規(guī)律三角網(wǎng)地貌模型可以高精密仿真模擬繁雜的地貌表層，并有數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)冗余小，儲(chǔ)存高效率，合適多層面表述等特性?？墒菙?shù)據(jù)構(gòu)造和應(yīng)用管理方法都很繁雜，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量很大，且針對(duì)歪曲或旋轉(zhuǎn)的斜面不可以非常好地表述。
2單獨(dú)于地貌的等高線模型與地貌模型的結(jié)合
單獨(dú)于地貌的等高線模型（如植物群落、工程建筑模型），結(jié)合可簡(jiǎn)化為室內(nèi)空間部位配準(zhǔn)。其結(jié)合的方法關(guān)鍵有二種：一是對(duì)地貌模型自身未作改動(dòng)，立即配準(zhǔn)等高線模型并累加，這類方式 簡(jiǎn)易，但結(jié)合后非常容易出現(xiàn)模型中間裂縫；另一種方式 是對(duì)地貌網(wǎng)格圖模型開展剪裁，根據(jù)更改地貌界限來(lái)融入等高線模型，促使二者能夠 密不可分結(jié)合，這類結(jié)合方式 精準(zhǔn)度較高。因而，現(xiàn)階段對(duì)單獨(dú)的等高線模型，多選用適度改動(dòng)地貌模型的方式 保持三維模型結(jié)合。
2.1精準(zhǔn)配對(duì)結(jié)合法
在單獨(dú)等高線模型與標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格地貌模型的結(jié)合中，典型性的有工程建筑模型與地貌模型的結(jié)合。根據(jù)更新改造等高線模型或更新改造地貌模型，互相融入來(lái)做到模型結(jié)合。該方式 采用將工程建筑模型往下拓寬，直至模型所遮蓋地貌的最少處；或?qū)⒊跏嫉孛查_展相對(duì)性房屋建筑底邊拉升填低的觀念來(lái)做到結(jié)合實(shí)際效果。其本質(zhì)是等高線模型與地貌模型在室內(nèi)空間部位上的精準(zhǔn)配對(duì)，并根據(jù)適度改動(dòng)地貌模型來(lái)融入等高線模型的融進(jìn)。王愛(ài)愛(ài)、張錦采用了二種結(jié)合計(jì)劃方案：一是對(duì)等高線模型開展改動(dòng)：以等高線模型基準(zhǔn)點(diǎn)為規(guī)范，結(jié)構(gòu)模型基準(zhǔn)點(diǎn)下列一部分，補(bǔ)足與地貌模型中間的裂縫，做到結(jié)合實(shí)際效果;二是對(duì)地貌模型開展改動(dòng)：將房屋建筑模型隸屬地區(qū)內(nèi)地貌標(biāo)高設(shè)定為同一標(biāo)值,隨后將房屋建筑底邊界限網(wǎng)格開展剖分，并融進(jìn)地貌網(wǎng)格保持模型結(jié)合。2004年，宋漢辰等明確提出了四點(diǎn)配對(duì)的方式 ，將選擇的關(guān)鍵環(huán)節(jié)投射到地貌表層，依據(jù)不一樣的聚焦點(diǎn)、調(diào)節(jié)引流矩陣等基本信息,在情景中顯示信息模型的即時(shí)姿勢(shì)，確保了視覺(jué)上的模型結(jié)合，如圖所示6圖示。但這類方式 事實(shí)上是一種視覺(jué)上的模型配對(duì)，三維模型并沒(méi)有具體結(jié)合。在這里結(jié)合基本上，ArneSchilling等科學(xué)研究并完成了在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器下，用不一樣LOD關(guān)鍵點(diǎn)層級(jí)來(lái)表達(dá)繁雜的三維因素，進(jìn)一步保持了三維模型的LOD顯示信息。陳國(guó)軍、陳慶剛根據(jù)拓展轉(zhuǎn)變單元格像素，針對(duì)特點(diǎn)物輪廊，選用更加細(xì)致的標(biāo)準(zhǔn)三角形來(lái)敘述，并與聚焦點(diǎn)有關(guān)的LOD簡(jiǎn)單化技術(shù)相結(jié)合，來(lái)做到三維模型結(jié)合的目的。
該類結(jié)合方式 對(duì)初始三維模型干了修改，結(jié)合后的模型在測(cè)量精度上面遭受一定危害。并且針對(duì)不一樣像素三維模型中間的數(shù)據(jù)結(jié)合，該類方式 是不是仍然合理，希望有關(guān)專家學(xué)者的進(jìn)一步科學(xué)研究。
2.2網(wǎng)格端點(diǎn)預(yù)結(jié)合法
網(wǎng)格端點(diǎn)預(yù)結(jié)合法是事先將等高線模型和地貌模型均以網(wǎng)格端點(diǎn)或云數(shù)據(jù)的方法表現(xiàn)出來(lái)，運(yùn)用云數(shù)據(jù)取樣或是管束地區(qū)刪掉網(wǎng)格端點(diǎn)的方式 在云數(shù)據(jù)方面結(jié)合等高線模型與地貌模型，最終將結(jié)合好的網(wǎng)格端點(diǎn)統(tǒng)一搭建不規(guī)律三角網(wǎng)（TriangulatedIrregularNetuwork,TIN）做到結(jié)合實(shí)際效果。
專家學(xué)者李林在統(tǒng)一座標(biāo)架構(gòu)下，將預(yù)結(jié)合等高線模型底平面圖兩者之間所屬的地貌看作一體，二者的標(biāo)高數(shù)據(jù)都可以視作地貌標(biāo)高。那樣，只需刪掉等高線模型底平面圖內(nèi)危害模型結(jié)合的標(biāo)高數(shù)據(jù)，再運(yùn)用Delauney三角網(wǎng)優(yōu)化算法轉(zhuǎn)化成TIN模型仿真模擬地貌，就可以保持地貌模型與等高線模型的結(jié)合。耿中元等則采用了創(chuàng)建結(jié)合堆棧，并運(yùn)用傾斜攝影地貌模型取代堆棧內(nèi)初始地貌模型的方式 來(lái)做到模型的結(jié)合，如下圖一、圖二所示。最先分離出來(lái)出傾斜攝影創(chuàng)建的含有小量地貌數(shù)據(jù)的等高線模型，在其中小量的地貌數(shù)據(jù)應(yīng)用云數(shù)據(jù)表達(dá)，等高線模型則應(yīng)用不規(guī)律三角網(wǎng)（TIN）表達(dá)。在結(jié)合堆棧內(nèi)，應(yīng)用傾斜攝影創(chuàng)建的小量地貌云數(shù)據(jù)模型取代初始地貌云數(shù)據(jù)模型，并依照二種地貌模型不一樣的云數(shù)據(jù)相對(duì)密度，根據(jù)等差數(shù)列獲得取樣間距，保持了取樣相對(duì)密度的慢慢銜接。最終將結(jié)合好的地貌云數(shù)據(jù)模型運(yùn)用Delauney三角網(wǎng)優(yōu)化算法統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，保持傾斜攝影等高線模型與地貌模型的結(jié)合。
圖一
圖二
運(yùn)用結(jié)合后的云數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)再度轉(zhuǎn)化成不規(guī)律三角網(wǎng)，做到模型的結(jié)合是網(wǎng)格端點(diǎn)結(jié)合的主要特點(diǎn)。但因?yàn)樵瓉?lái)的云數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)結(jié)合全過(guò)程中干了刪減，再次轉(zhuǎn)化成的不規(guī)律三角網(wǎng)也會(huì)遭受相對(duì)的危害。非常是根據(jù)傾斜攝影精確測(cè)量創(chuàng)建的含有真正紋路的三維模型，因?yàn)槟Ｐ徒Y(jié)合后再次轉(zhuǎn)化成的不規(guī)律三角網(wǎng)較以前的單獨(dú)模型不規(guī)律三角網(wǎng)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，原來(lái)的紋路投射標(biāo)準(zhǔn)早已已不適用結(jié)合后的三維模型，因而，會(huì)出現(xiàn)紋路空白頁(yè)、失幀等難題。這也是在無(wú)人飛機(jī)航測(cè)技術(shù)性發(fā)展趨勢(shì)迅速的今日，根據(jù)無(wú)人飛機(jī)航空攝影精確測(cè)量創(chuàng)建的含有真正紋路的三維模型結(jié)合全過(guò)程中，必須進(jìn)一步科學(xué)研究的難題。
3取決于地貌的等高線模型與地貌模型的結(jié)合
取決于地貌的等高線就是指這類等高線與地貌的關(guān)聯(lián)比較密不可分，他們絕大多數(shù)包鑲于地貌模型中，可從地貌模型中分化出去，與地貌的波動(dòng)邁向密切相關(guān)，結(jié)合時(shí)要考慮到對(duì)地貌模型的危害。這一類模型的等高線包含路面、江河、湖水、大規(guī)模植物群落等，該類等高線模型與地貌模型的結(jié)合搭建全過(guò)程事實(shí)上就是說(shuō)對(duì)不規(guī)則圖形開展三角剖分的全過(guò)程。
針對(duì)取決于地貌的等高線模型，可依據(jù)其幾何圖形形狀及本身界限范疇內(nèi)標(biāo)高值的不同點(diǎn)分成二種：
1）面狀遍布：本身界限范疇內(nèi)標(biāo)高值同樣，如湖水、大規(guī)模植物群落等。
2）條帶條狀遍布：本身界限范疇內(nèi)標(biāo)高值不一樣，如路面、江河等。
3.1DEM網(wǎng)格剪裁結(jié)合法
對(duì)于第一種面狀遍布的等高線模型，結(jié)合的觀念是根據(jù)DEM的投射。最先,獲取面狀等高線遮蓋地區(qū)內(nèi)全部等高線的標(biāo)高，并求平均值，該平均值即做為這一地區(qū)的標(biāo)高值H，接著對(duì)該地區(qū)不規(guī)則圖形開展三角剖分。隨后,投射該不規(guī)則圖形到二維平面圖上，并與地貌模型DEM網(wǎng)格的平面圖投射求相交點(diǎn)，相交點(diǎn)的標(biāo)高值仍賦為H。最終，以網(wǎng)格圖為企業(yè)，對(duì)投射重合一部分開展裁掉與運(yùn)算，將剪裁后的不規(guī)則圖形再度三角剖分，對(duì)剖分后三角形的端點(diǎn)賦以相對(duì)的標(biāo)高，那樣就保持了面狀等高線模型與地貌模型的結(jié)合。
對(duì)于第二種條帶條狀遍布的等高線模型，因?yàn)閷?duì)地貌模型的危害更大，結(jié)合的觀念是以等高線模型與地貌模型的網(wǎng)格圖相交點(diǎn)開展插值三角剖分，如下圖所示。以路面模型特征分析，用路面模型的封閉式不規(guī)則圖形界限與DEM網(wǎng)格圖求相交點(diǎn)，并將全部相交點(diǎn)插進(jìn)DEM網(wǎng)格中，隨后對(duì)有相交點(diǎn)的DEM網(wǎng)格三角剖分產(chǎn)生不規(guī)則圖形。最終，DEM網(wǎng)格圖中目前數(shù)據(jù)的剖分，再加路面的簡(jiǎn)易剖分，就可以保持與地貌模型的結(jié)合。2006年王光霞等又在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)合前后左右的地貌模型開展數(shù)據(jù)分析，明確提出了結(jié)合優(yōu)化算法的相關(guān)精密度鑒定，健全了該種類模型的結(jié)合方式 ，并被業(yè)界普遍選用。
運(yùn)用更新改造地貌模型或是等高線模型的方式 能夠 做到二者在三維數(shù)據(jù)方面的結(jié)合，并在視覺(jué)上擁有優(yōu)良的感受?？墒窃擃惙绞?對(duì)三維模型開展了過(guò)多的人為因素干涉，更改了模型原來(lái)的規(guī)格尺寸，在精細(xì)化管理測(cè)繪工程方面，結(jié)合后的模型精密度稍顯不夠，尚需根據(jù)接下去的科學(xué)研究進(jìn)一步提高。
3.2幾何內(nèi)嵌式結(jié)合法
幾何內(nèi)嵌式結(jié)合是讓等高線模型以網(wǎng)格圖的方式置入到地貌模型中保持結(jié)合，其基礎(chǔ)觀念是將等高線模型的輪廊不規(guī)則圖形置入地貌模型不規(guī)律三角網(wǎng)中,依據(jù)不規(guī)則圖形的危害范疇,以不規(guī)則圖形界限為管束，搭建含有線性組合的Delaunay三角網(wǎng),來(lái)保持等高線模型與地貌模型的結(jié)合。朱娟在解決路面模型與地貌結(jié)合的全過(guò)程中，將路面模型視作一個(gè)或好幾個(gè)不規(guī)則圖形，選用網(wǎng)格圖數(shù)據(jù)庫(kù)索引和方位線段等方式 ，改善了地貌數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)方法和路面界限的獲取優(yōu)化算法。隨后以路面界限做為線性組合，搭建含有線性組合的Delaunay三角網(wǎng)并置入地貌模型中，最終刪掉路面界限不規(guī)則圖形內(nèi)的地貌三角形，來(lái)保持路面與地貌的結(jié)合，如下圖一、圖二所示。尹小君等則以工程建筑模型為研究對(duì)象，根據(jù)獲取房屋建筑路面輪廊做為對(duì)地貌模型的危害范疇，制訂TIN地貌模型的限制線性組合，進(jìn)而保持地貌模型與等高線模型的三維集成化。
圖一
圖二
應(yīng)用這類方式 結(jié)合后的江河、路面、水面等等高線模型通常僅僅干了簡(jiǎn)易的三角剖分，模型的彎折、波動(dòng)等特點(diǎn)特性遭受了一定的危害。
4 結(jié)語(yǔ)
文章內(nèi)容梳理了近些年三維數(shù)據(jù)結(jié)合在地貌等高線模型中的運(yùn)用與發(fā)展趨勢(shì)，依照單獨(dú)于地貌和取決于地貌的兩類等高線模型，對(duì)每一類地貌等高線模型間的三維數(shù)據(jù)結(jié)合方式 與研究成果干了小結(jié)，并梳理了典型性等高線模型與地貌結(jié)合廣泛選用的結(jié)合方式 。近些年，伴隨著航空公司傾斜攝影精確測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)用無(wú)人飛機(jī)航測(cè)創(chuàng)建的三維模型以其低成本、高效率、模型內(nèi)置真正紋理貼圖的特性被銷售市場(chǎng)普遍認(rèn)同。但受無(wú)人飛機(jī)類型、航高、及其其所配用拍攝服務(wù)平臺(tái)的危害，根據(jù)航空公司傾斜攝影精確測(cè)量創(chuàng)建的三維模型具備像素不一致、模型材質(zhì)貼圖紋路光源不勻稱等特性。怎樣精確結(jié)合該類多像素不規(guī)律三角網(wǎng)模型，并維持其原來(lái)的真正紋路光源勻稱，模型界限銜接當(dāng)然，尚需有關(guān)專家學(xué)者進(jìn)一步的科學(xué)研究。而隨著著三維模型精密度的持續(xù)提高，三維模型結(jié)合后的精密度也需進(jìn)一步提高。因而，三維模型的結(jié)合必須借助精細(xì)化管理測(cè)繪工程技術(shù)性，并與地理信息系統(tǒng)及人工智能算法科學(xué)研究緊密結(jié)合，在多源三維數(shù)據(jù)高精密無(wú)縫拼接結(jié)合中開展更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的科學(xué)研究。