测绘专业英语unit25-.pdf

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1、Unit25 Digital Terrain Modeling（数字地面模型）The creation of digitalmodels of the terrain is a relativelyrecent development,andthe introductionofthe termDigitalTerrain Model(DTM)is generally accreditedto twoAmericanengineers,MillerC.andLaFlammeR.A.,workingat theMassachusettsInstituteof Technologyduring th

2、e late1950s(PetrieandKennie,1990).The definitiongiven bythe mis as follows:数字地面模型的创建在近期才得到了较好的发展，50 年代后期，DTM这个术语被工作在马萨诸赛州科技学会的美国的两位工程师 XX 和 XX 所认可，他们给出的定义如下：“Astatisticalrepresentationof thecontinuoussurfaceof theground by a largenumberof selectedpointswith known X,Y andZ coordinatesinanarbitrarycoo

3、rdinatefield.”利用一个任意坐标系中大量选择的已知 X、Y、Z 的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示。DigitalTerrain Modelingis theelectronicprocessof representingtopographyin three dimensions.Itconsistsof a numberof surfacepointsthat arerepresentativeof the terrain anddesignate the positionsof pointsinrelationto a common referenceframe.In co

4、mmon usage,theXandYcoordinate fixthehorizontalpositionof the point,andZ referstothe elevation.数据地面模型是采用三个量来代表地形的电子过程。它包括大量的代表地形的地面点并指定这些点在一个相关的通过参考框架中的位置。在常规的应用中，X 和 Y 坐标确定点的水平方向，Z 坐标是指点的高程。ADTMmay involvea rangeof geographicalelements andnatural featuressuchas riversorridgelinesandmay includederive

5、d dataaboutthe terrain suchas slope,aspect,visibility,etc.一个 DTM可能包括许多的像河流、山脊线一样的地形要素和地表特征，还可能包括地形的原始数据，如坡度、坡向、能见度等。ThetermDigitalElevationModel(DEM)specificallyrelates to theheight above a datum and theabsoluteelevation of thepointscontained in themodel.In any case,thetermusuallyrefersto thecreatio

6、n of aregular array of elevations,normallyinasquaregrid,over the terrain.数据地面模型这个术语具体地与相对于一个基准的高度有关并且这个模型里面包括这些点的完整的高程。因此，这个术语经常指在一个地形上创建一个高程的规则排列，经常是以一个正方形格网的形式。The manipulationof thedatain sucha form in a computersystemis straightforwardsincea DEM isessentiallyatwodimensionalmatrix.在计算机里以这种方式管理数据因

7、为 DEM 本质上是一个二维的矩阵。DTMis a multistepprocessthat is madeup of thefollowingsequenceof tasksC.P.LoandAlbertK.W.Yeung,2002:制作 DTM的多级过程根据以下一系列步骤：(1)Digitalterraindata sampling is the structuringand acquisitionsofdigital terraindata by photogrammetric,cartographic,and fieldsurveymethods.数字地形数据采样是采用摄影测量、制图和

8、野外测量方法构建和获取数据地形数据；(2)Digitalterrain data processingis the manipulationofdigital terrain to ensuretheir usabilityby GIS.数字地形数据处理是管理数据地形以确保它们在 GIS中的应用。(3)Digitalterraindata analysisinvolvestheuse of algorithmsand proceduresthatrestructuredigitalterrain data into usefulgeographicinformation.数字地形数据分析包括则

9、将数字地形数据重构成有用的地形信息的算法和过程。(4)Digitalterraindata visualizationentails thedevelopmentofalgorithmsand methodsthat allow theeffectivedisplayofthe terrain to assistinspatial problemsolvingand decisionmaking.数字地形数据的可视化使地形的有效显示来帮助解决问题和制定决策的算法和方法的发展成为一种必要。(5)Digitalterraindata applicationscomprisethe practica

10、luse ofDTMindifferentfieldsofscienceandtechnology.数字地形数据应用包括 DTM在不同科技领域的实际应用。Digital Terrain Data Sampling（数字地面数据采样）There aretwo approachesto digital terrain data sampling:systematicand adaptive.In systematicterraindata sampling,elevationpointsaremeasuredatregularlyspacedintervals(RegularGrid).The r

11、esultis amatrix ofelevationvaluesthat is usuallyreferredto as adigital elevationmodel(DEM).数字地形数据的采样有两种方法：系统方法和自适应方法。在系统地形数据采样中，高程点在等间隔的空间位置被测量（规则格网）。结果是一个关于高程值的矩阵，这个矩阵通常被称为数据高程模型（DEM）。The locationsofelevationpointsinDEM areimplicitinthe data model.When adaptivesamplingmethodis used,elevationmeasure

12、mentsaremade at selectedpointsthat areassumedto be representativeofthe terrain.在这个模型中，DEM 上高程点的位置是明确的。当采用自适应的方法进行采样时，采用选定的点进行高程的测量，以此来假想代表地形。The resultis a collectionof irregularlydistributedelevationvaluesthatmust beproperlystructuredbeforethey can beusedforfurtherprocessing.Since the methodoftrian

13、gulationis usedtobuildthespatialframeworkforstoringtheelevationvalues,thedatacollectedby thisapproacharereferredtoasa triangularirregularnetwork(TIN).这个结果是一个不规则高程值划分的集合，它在应用于进一步的处理之前必须经过合理地构建。由于三角测量方法被用于建立空间框架来存储高程数据，采用这种方法所收集到的数据被称为不规则三角网。TINisa modeloftheverticesoftrianglesgeneratingfromthedistrib

14、uteddataset,whichformuniquelyspacednodes.Unlikethegrid(regularlyspacedintervals),theTINprovidesfordenseinformationincomplexareasandsparseinformationinhomogeneousareas.TheTINdatasetsprovidetopographicalvalueamongpointsandtheirneighboringtriangles.TIN是由数据集产生的三角形顶点的模型，该数据集形成独特的间距节点。不像格网（规则的空间间隔），TIN提供的

15、信息，复杂地区信息量大，平坦地区信息量小。Tin可以提供网点中高程值及其相邻三角形的信息。TheTINdatamodelisdistinctfromtheDEM datamodelintwoimportantways:eachandeverysamplepointinaTINhasan(X,Y)coordinateandan elevation,or Zvalue;theTINdatamodelmayincludeexplicittopologicalrelationshipbetweenpointsandtheirproximaltriangles.TIN数据模型和 DEM 模型的两个主要区

16、别：TIN中的每一个点都有 X,Y坐标和高程或 Z 值；TIN数据模型可以包含点和临近多边形的拓扑关系。Digitalterraindatamaybe acquiredby a varietyofmethods,dependingon factorssuchasthelocationandsizeof theareaof interest,thepurposeof theterrainmodeling,andthetechnicalresourcesavailable.Generallyspeaking,groundsurveymethodsaremostsuitableforlargesca

17、leterrainmodelingforengineeringandminingapplications.数字地面模型数据可以通过多种方法获取，主要依据例如兴趣区域的位置和大小、地面模型的目的及可用的仪器。一般来说，以工程和采矿应用的大尺度地形建模中，地面测量方法是最合适的一种方法。At smallerscalescoveringlargergeographicareas,photogrammetricmethodsarealwaysused.Currentlyterraininformationmaybe acquiredby remotesensorson airborneplatform

18、s.However,asavastamountof terraindataarealreadyin existencein topographicmaps,manynationalmappingagenciestendtoacquiredigitalterraindataby digitizingexistingmaps.Digitalterraindatasetsobtainedinthiswayareusuallyofa smallscaleandhavea nationalorregionalcoverage.对于较小尺度覆盖的较大地形区域，摄影测量的方法则经常使用。当前地形信息可以通过

19、装载在航空平台的遥感传感器来获取。另外，由于在现存的地形图中已经包含了大量的地形数据，很多国家的制图机构常通过数字化已有的地图获取数字地面模型。以这种方法获取的数字地面模型集合通常是小尺度的，并且覆盖整个区域或国家的。Data Processing and Analysis（数据处理和分析）The coreactivities of digitalterrainmodeling involvethree typical phases:processing terraindatatoensure that they areoptimizedfor storageandapplication;pe

20、rforminganalysis to convert topographicattributes(elevation,slope,aspect,profilescurvature,andcatchments(area)derived from DEM s orTINsintousefulterraininformation;and presenting theterraininformationto theuser in an easilyunderstandablemanner.Mesh simplificationistheprocess bywhicha TINmodelis cons

21、tructed fromDEM data.数字地形建模的主要工作涉及三个方面：处理数据以确保数据可以最有效的存储和应用；使从 DEM或 TIN中衍生的地形要素（高程、坡度、坡向、剖面图，流域）转化为有用的地形信息；把地形信息用简单易懂的方式呈现给使用者。网格简化指将 DEM 数据生成 TIN模型。The objectiveistoextract from a DEM the topographicallyimportantelevation points toform aTINwiththeminimumnumberof points possible,while at thesametime

22、preservingthe maximumamount ofinformationabout terrainstructure.This is an essentialfunctionin digitalterraindata processingbecauseitallows the user totake advantage of both the DEM andTINmodels.其目的是从 DEM 中提取重要的地形高程点，用尽可能少的点形成 TIN，而同时最大限度的保留地形信息。这是数字地形数据处理的最重要的功能，因为它可以让使用者更好的利用DEM 和 TIN的优点。The DEM a

23、pproachismoresuitablethan the TINapproachfor automatic digitalterraindatasampling.With mesh simplificationtechniquesandpowerfulcomputers,itisnowpossibletoacquiredigital terraindatawith DEM approach.The dataarethen processed to form TINsto optimizestorageandmodelingefficiency.在自动化的地形数据采样中，DEM 的方法比 TI

24、N的方法更加使用。利用网格简化技术和强大的计算机，现在可以通过 DEM 的方法获取地面的地形数据。然后将得到的数据处理构成 TIN以节约存储空间和提高建模效率。Interpolationis theprocess bywhichelevation valuesof oneor morepoints in geographicspace areused to produceestimated valuesfor positions where elevation informationisrequired.It isused forcontouringandfor the generation

25、of DEMs fromselectivelyorrandomly sampled elevation points.内插是利用空间区域中一个或多个点的高程估计产生指定位置的高程信息，经常被用来从离散的或选取的高程采样点中产生等高线和 DEM。A surface-fittingalgorithmiscommonly used to improvethe result of terrain modeling.It maybe linearornonlinear,dependingonthe order of the polynomialequations used for estimating

26、the elevation ofthe requiredpoint.曲面拟合算法通常被用来提高数据建模的结果。它可以是线性的或非线性，主要取决于估算指定点高程的多元方程的阶数。Digital Terrain Visualization（数字地形的可视化）The ultimate aimof DTMistopresent relevant terrain informationabout agiven geographicspacethatresultsfrom theanalysis of thecharacteristicsof its topographyandrelated spatia

27、l phenomena.Visualization is thereforean integralcomponentof DTM,forms theperspectiveof both processandtechnology.数字地面模型的最终目的是展示关于给定区域的地形信息，此区域是从对 DTM地形信息的分析和相关空间现象中得到的。因此可视化是 DTM的组成部分，组成了过程和技术透视图？There are numerouswelldevelopedtechniquesfor digital terrainvisualization.Accordingto thedimensionof th

28、e graphicaldisplay,digital terrain visualizationcan be classifiedas:twodimensional,twoanda half dimensional,three-dimensional,andmultidimensional.Contourlines are themostconventionaland probablystillthe mostcommonlyused methodof digital terrain visualization.已经有大量精心设计的数字地面模型可视化方法，根据图形显示的维数，数字地形可视化可以

29、分为：二维的、2.5纬的，三维的和多纬的。Using contour lineis a quantitativeway of representingthree-dimensionalterrainin twodimensionsbecausenumericalmeasurements of elevation may bereadilymade on thedisplay.Atwo-and-a-halfdimensionaldisplayisbasicallyanisometricmodel.等高线是最常用的，并且是最广泛的一种数字地形可视化方法。使用等高线是一种用二维地形表达三维地形的定量

30、化方法，因为高程可以很容易的通过屏幕进行数字量测。In sucha model,the Z attribute associatedwith anX,Y location isprojectedontoanX,Y,Z coordinatesreferencesystem.This transformationthe map of Z attributes for anX,Y position sothat eachZ attributedefinesa position on theZaxis,creating a surfacethatis perceivedas threedimensio

31、nal.Athree-dimensionalterrainmodel isa solid model inwhichmany X,Y,Zdata points areused to form asolid structurethat may be visualizedinaperspectiveview.2.5纬的显示从根本上讲是一种等距模型，在这种模型中，和 X,Y位置相关的 Z属性被投影到了X,Y,X坐标参考系统中。三维的地形模型是一个实体模型，该实体模型中，许多的 XYZ 数据用来组成实体的结构，并且可以在透视图中进行显示，Unlikea two-and-a-half-dimension

32、alview,whichpresents only a pseudo perspectiveof theterrain,athree-dimensionalterrainmodel is an analog for the physicalspace in natureasperceivedby anobserver.Three-dimensionalterrain-modelingallows the fullspecificationof three-dimensionaloperationson the objectsandphenomenawithin the constraintso

33、f the geo metricalmodelused.Itrepresentsone ofthe most excitingdevelopmentsinGIStechnology.和仅显示伪地面透视图的 2.5纬模型不同，三维地形模型是实际空间中观测者观察到的相似体。三维地形建模允许在所使用的几何模型约束内对物体和现象进行规格齐全的三维操作，它代表了 GIS技术中最令人兴奋的的发展。Application of DTM（数字地面模型的应用）Once a DTMhas beencreated,contours,profiles,volumesbetweensurfacesandthree-di

34、mensionaldisplaysareavailable.In the last severalyears,therehasbeenatremendousgrowthinthe application ofDTMs,not only in the traditionalfieldsof geography,surveyingand mapping,and earthand environmental sciences,but also inlandscapedesign,biodiversityanalysis,environmentalimpactanalysisandsiteselect

35、ionfor telecommunicationfacilities.当 DEM创建之后，等高线、剖面图、不同表面之间的方量和三维可视化变得可用。在过去几年里，DTM 的应用得到了显著的增长，不仅仅是在传统的地质、测绘，地球与环境科学领域，在景观设计、生物多样化分析、环境影响分析和通讯设备选址方面也得到了应用。Unit 26 ApplicationsofGISDuetoincreasingcomplexityofthe realworldsituations,morechallengesemergeinknowingaboutthepreciousearthand also inplannin

36、gand decisionmakingprocesses.由于现实日益复杂的现实世界的情况，关于地球的精确规划和决策的过程出现了更多的挑战。GISis nowadaysconsideredas an importanttoolin planning and decisionmaking.It has beenfoundappliedin many fields,suchas cadastralmapping,land useplanning,forestry,wildlifemanagement,infrastructureplanning,zoning,military,environmen

37、tal monitoring,networkplanning,facility selecting,archaeology,agriculture,businessmarketingand sales,banking,healthand humanservices,landscapearchitecture,librariesandmuseums,marine,coast,andoceans,media,mining andearthsciences,petroleum,retailbusiness,stateand localgovernment,transportation.GIS现信被认

38、为是一个在规划和决策制定上的重要工具。它被发现用于很多个领域，比如地籍图制作，土地利用规划，林业，野生动植物管理，基础设施规划，区域划分，军事，环境监测，网络规划，设备选择，考古学，农业，企业市场营销和销售，银行业，健康与人类服务业，园林景观，图书馆和博物馆，海事，海岸和海洋，媒体，矿业和地球科学，石油，零售业，国家和地方政府，运输业。Some of theadvancedapplicationsatpresentinvolve air trafficmonitoring,road navigation,crimeanalysis,and so on.Atpresent,GIShasbecom

39、etheacceptedand standardmeansof utilizingspatialdata.Likewise,the useof spatialdatais growingvery rapidlyindiversefields.目前更深层次的应用包括航空交通监测，道路导航，犯罪分析等等。目前，GIS成为利用空间数据的公认的标准方法。同样的，空间数据在多种领域的利用也在迅速的增长Thisabilityto incorporatespatialdata,manageit,analyzeit,and answerspatialquestionsis thedistinctivechar

40、acteristicof a geographicinformationsystem.Mapmakingand geographicanalysisis notnew,but GISmakesitpossibleto do thistypeof work fasterand moreefficientlybecauseof the powerandeaseof usingmodern computers.It allowsvirtuallyanyoneto createa mapto helpexplainhistoricevents,planfor the future,and predic

41、toutcomes.The followingexamplesexplainthe applicationfieldsof GIS.组织、管理、分析空间数据并且解决空间问题的能力是 GIS系统的一个显著的特征。地图制作和地理分析并不是新知识，但是因为现代计算机的力量和方便，GIS能够使更快速、更高效地完成这样的工作成为一种可能。Environment:Environ mentalfieldshave longusedGISfor a varietyof applicationsthat rangefrom simpleinventoryandquery,tomapanalysisandover

42、lay,tocomplexspatialdecisionmakingsystems.环境领域长期在各种领域应用 GIS，范围涉及从简单的库存和查询范围到地图分析和叠加，再到复杂地空间决策系统。Examplesinclude:forestmodeling,air/waterqualitymodelingand monitoring,environmentallysensitivezone mapping,analysisof interactionbetween economic,meteorological,and hydrological&geologicalchange.Typicalda

43、tainputintoan environmentalGISinclude:elevation,forestcover,and soilqualityand hydrogeologycoverage.In manycasesenvironmentalGISare usedso that environmentalconsiderationscanbe better incorporatedintosocioeconomicdevelopmentenablinga balancebetweenthe two.包括下面的例子：森林建模，空气/水质量建模和监测，环境敏感区制图，经济交叉分析，气象学，

44、水文和地质变化。输入到环境地理信息系统里的象征性的数据包括：高程，森林覆盖，土壤推土机和水文地质覆盖。在很多情况下，环境地理信息系统被应用，所以环境因素能够很好地与社会经济学发展相结合并且能够达到两者之间的平衡。Infrastructure and Utilities:GIS technologiesare also widelyappliedto the planningand managementof publicutilities.Organizationsdealingwithinfrastructure andpublic utilities findGIS a powerful t

45、oolinhandling aspectssuchas planning,decisionsupport,customerservice,regulatory requests,standardizationof methods,andgraphics display.GIS 技术在规划和管理公共事业方面的应用也非常广泛，基础设施和公用事业处理组织发现 GIS 在处理某些方面的问题的时候是一个有力的工具，比如规划，决策支持，客户服务，管理要求，方法标准化和图表显示。Typicaluses include management ofthefollowingservices:electric,ga

46、s,water,roads,telecommunication,stormsewers,TV/FMtransmitting facilities,hazards analysis,and dispatchandemergency services.Typical datainputincludes streetnetwork,topographic data,demographic dataandlocalgovernmentadministration boundary.典型的应用包括以下设施的管理：电，燃气，水，公路，交通，排水管道，电视/电台发射设备，危险分析，调度和应急服务。输入的典型

47、数据包括街道网，地形数据，人口统计数据和地方政府的管理边界。Computer Cartography:（计算机的地图制作）The growth of computer-assistedcartography(CAC)hasbeen largely dependent onthedevelopmentofvector based GIS.WiththehelpofGIS,cartographic tasks suchasthematicoverlays ofinformation,mapprojections,andmapsheetlayoutscan beperformedmuchmoreco

48、nveniently.Continually updatedgeographic databases provide an easywayto producenewmapeditions.Automated mapmaking andvirtual mapimageshave replaced traditional papermapsinmanyapplications.计算机辅助制图技术的成长很大依靠基于 GIS 的矢量的发展。在 GIS 的帮助下，制图任务像专题信息的叠加，地图投影和单张地图的布局能够更方便地进行。持续地更新地理数据库为生产新地图的版本提供了一个简单方式。自动制图和地图图

49、像在很多应用领域取代了传统的纸质地图。Web based mapshave madegeneralpurposenavigation farmoreaccessible to the public.However,manually digitizedpapermapsremaintheprimary formof datainputinanautomated cartography GIS.Scanned mapsarealsooftenused.以一般地导航为目的基于网络的地图对于公众更为方便。然而，人工数字化纸质地图仍然是将数据输入到一个自动成图地理信息系统的主要形式。扫描地图也也经常用到

50、。Land Information:GIS hasaidedmanagement of landinformation by enabling easycreation andmaintenanceof dataforlandrecords,landplanning andlanduse.Inparticular,a flourishingnumberof municipalgovernmentshave started to implement GIS to help managetheir landinformation.GIS makesinput,updates,andretrieva