地面圖分析方法

A. 建築地形分析

地形地貌分析

地形地貌分析是城市規劃中的重要內容，是城市規劃的基礎分析之一。地形地貌分析在城市規劃的不同時期不同深度中都有非常廣泛的應用，從宏觀尺度的城市選址、城市布局、功能區組織到微觀尺度的道路管網、景觀組織無一不受地形地貌的影響，因此，地形地貌分析對城市規劃的影響是無處不在的。

長時間以來，城市規劃的基礎數據通常是平面的地形圖數據,可以在其基礎上進行簡單的地形分析，近年來隨著信息技術尤其是GIS技術的發展,各種新方法和應用模型不斷融入到城市規劃領域，傳統的地形分析由二維平面分析發展到了新的三維地形分析和三維透視圖，從而幫助規劃人員根據地形特徵進行合理科學的城市規劃。

地形分析的基礎是要建立數字高程模型(DEM)。DEM主要用於描述地面起伏狀況，可以用於提取各種地形參數，如坡度、坡向等，並進行通視分析等應用分析。目前DEM的建立主要來源於：①地形圖中的等高線；②通過遙感影像提取高程數據；③其它方式，如全球定位系統(GPS)和激光掃描測高系統等。

DEM包括兩種表達形式：規則網格(GRID)和三角網(TIN)。此外，基於二維平面形式表示的等值線圖也可以理解為數字搞成的另一種表達方式。GRID是由一組大小相同的網格描述地形表面，它能充分表現高程的細節變化，拓撲關系簡單，但對於表達不規則的地面特徵則略顯不協調。TIN是由分散的地形點按照一定的規則構成的一系列不相交的三角形組成的，與不規則的地面特徵和諧一致，可以表示纖細功能特徵和疊加任意形狀的區域邊界。GRID常用的生成演算法有包括反距離權插值、趨勢面插值、樣條插值、克里金插值等；TIN生成演算法主要有分割2歸並法、逐點插入法和逐步生長法。

城市規劃中地形分析的實質就是對DEM的應用范圍進行拓廣和延伸。從地形分析的復雜性角度,可以將地形分析分為兩類:一類是基本地形因子(包括坡度、坡向等)的計算;另一類是衍生出的其它的地形分析,包括地形量算、通視分析、地形特徵提取等。這些分析都通過對DEM進行數據計算和分析來實現。

1、基礎地形分析

城市規劃中經常用到的基礎地形分析有：高程分析、坡度分析、坡向分析，這三種分析涵蓋了地形的三個基礎要素：高程、坡度和坡向。其中，坡度定義為水平面與局部地表之間的正切值，它包含兩個成分：斜度——高度變化的最大值比率（常稱為坡度）；坡向——變化比率最大值的方向。比較通用的度量方法是：斜度用百分比度量，坡向按從正北方向起算的角度測量。

基礎地形分析可用於輔助劃分城市布局和建築格局。例如，在平地要求有不小於0.3°的坡度，以利於地面水的排除和匯聚，還可以從建設工程角度出發，按照適於城市建設的適宜程度,將城市用地劃分為不同的類型：一類用地,即適宜建設的用地,地形坡度在10°以下；二類用地,即基本可以建設的用地(地形坡度為10～20°)；三類用地,即不適宜建設的用地,地形坡度大於20°。這是從純坡度的角度對建築用地適宜性的劃分，實際的情況要復雜的多，要考慮多種因素。此外，坡度對道路的選線也為重要，城市各項設施對用地的坡度都有不同的要求,地表的坡度影響著土地的使用和建築布置。

基礎地形分析可用於研究自然生態景觀等領域輔助各專項規劃。如山區的農業規劃等，需要著重考慮地形因素的影響，基礎地形三要素高程、坡度和坡向通過對光、水、熱三個基本環境要素的重新分配影響農業生產條件。其中，海拔高度決定了該地區所接受的太陽輻射和相應的熱輻射所損失的能量,引起當地溫度和水分條件的遞變,形成了當地的小氣候條件。地區的降水條件與坡向有密切聯系。坡度條件的差異控制著水土流失的劇烈程度。坡度緩則土地保水能力強,不易產生水土流失,適宜進行農耕活動；反之則只宜發展林業生產。所以，不同的地形特徵影響著農業生產條件和用地的選擇。又如，如根據國家退耕還林有關政策,積極治理現有坡耕地,對25度以上的坡耕地實行有計劃地退耕還林還草,不但有利於中西部的環境保護,而且對調整農業結構、提高農民收入有積極意義，這也需要進行基礎地形分析。

下面是基於地形等要素的城市用地適宜性分類的標准：

城市用地的適用性評價一般可分為三類(有時也可分為四類、五類)：

(1)一類用地。即適於建設的用地,地形坡度在10%以下;土質的地基承載力大於15噸/平方米;地下水位低於建築物基礎,一般埋深1.5～2米;未被洪水淹沒過;無沼澤;無沖溝、滑坡、崩塌、岩溶等。

(2)二類用地。即基本可以建設的用地,介於一類與三類用地之間;地基承載力為10～15噸/平方米,地形坡度為10%～25%,地下水位埋深為1～1.5米。

(3)三類用地。即不適於建設的用地,地基承載力小於10噸/平方米,泥炭層或流沙層大於2米;地形坡度大於25%;洪水淹沒經常超過1～1.5米;有沖溝、滑坡;占豐產田;地下水位埋深小於1米。

2、延伸的地形分析

目前大多數地形分析的實際應用仍停留在數據的層面，多數情況下僅限於簡單的可視化分析和演示，鮮有比較深入的定量化分析，基本忽略了對數據本身內容的挖掘或信息提取，因而難以實現較高的數據應用效益和空間數據增值。由此，為實現對空間數據更有效的利用，從而推動其深度和廣度，空間數據的增值應用是關鍵。從應用層面上來說，空間地形數據不再只是一些抽象的點、線、面等，也不僅僅是不同表現形式和不同比例尺的地圖，而是帶有空間坐標和空間關系的地理現象和參數，而對這些現象和參數的解釋和表達恰恰是大多數實際應用中最急需的信息。因此未來的地形分析趨勢就是從單純的數字高程數據提取實際應用中急需的地形參數和地形特徵信息，應用到各個領域，這就是延伸的地形分析。

延伸的地形分析主要包括地形量算、土方量分析、地形剖面分析、通視分析、光照分析、流域網路與地形特徵、海潮淹沒分析、海陸變遷分析等，可以製作出不同的專題圖，作為城市規劃的各項背景分析和決策的參考依據。

地形量算主要包括地形表面任意點高程量算、區域平均高程量算、水平距離量算、地表距離量算、區域面積量算、區域挖方、填方體積量算等，是地形分析的中的重要內容，應用十分廣泛，在各專項規劃中涉及對地形的細節應用都需要進行地形的量算。土方量分析在工程方面(如在公路、鐵路、管線等的設計過程中)應用廣泛，常常需要計算工程的填挖量和製作剖面圖，它是以地形模型為基礎，測量兩個表面之間容積的差異，也就是容積計算。在實際應用中，為達到最佳施工效益，在工程設計中，盡量減少挖填土方的運移距離是提高效率的重要指標，在每一給定的局部區域，利用設計高程和實際地面高程的差，計算工程所需要的挖填土方量，再利用空間上的組合優化得出最佳施工方案，以求用最少的搬運達到挖填土方的平衡。土方量挖填分析和方案優化是數字地形分析最早的應用領域之一，其應用范圍包括各專項規劃如估算道路、溝渠、管道、輸配電線等工程土方量、土地整治工程以及填海造地工程規劃設計等。

通視分析作為地形分析的重要內容之一，有著廣泛的應用背景。典型的例子是某景觀要素的設定，其位置應該設在能看到某一感興趣的區域，視線不能被地形擋住。這就是通視分析中典型的點對區域的通視問題。與此類似的問題還有專項規劃中的應用，如通信中無線發射塔的設定等。通視問題可以分為點的通視，線的通視和面的通視。點的通視是指計算視點與待判定點之間的可見性問題；線的通視是指已知視點，計算視點的視野問題；區域的通視是指已知視點，計算視點能可視的地形表面區域集合的問題。在景觀規劃中，對通視分析的應用較為廣泛，在景觀規劃中，通視分析常稱為視域分析，其在風景區、旅遊規劃設計中，可用在景點的選取和布置、居住地和游覽地開發區的選址、公路或河流沿線景點的評價等。例如：在濱海區通過視域分析評價各地區的海景通視效果，找到海景視域最廣的地區，也就是海景景觀最好的地區。

光照分析是地形的延伸分析，在城市規劃有較多應用。設定太陽高度角等參數，進行日照分析。在房地產中應用廣泛。

流域地貌特徵的提取和流域地形自動分割，這是進行流域空間模擬的基礎技術。基於格網DEM自動提取流域特徵地貌和進行地形自動分割技術主要包括兩個方面：1）流域地貌形態結構定義，定義能反映流域結構的特徵地貌，建立格網DEM對應的微地貌特徵。2）特徵地貌自動提取和地形自動分割演算法。格網DEM數據是一些離散的高程點數據，每個數據本身不能反映實際地表的復雜性。為了從格網DEM數據中得到流域地貌形態結構，必須採用一個清晰的流域地貌結構模型，然後針對該結構模型設計自動提取演算法。特徵地貌定義與提取：根據網格點高程與周圍高程值的關系，將格網點分為坡地、窪地、分水線、谷地、階地和鞍部等幾類。先計算中心點與八鄰點的高程差，然後對高程差進行排序，再根據高程差序列的特性給中心點格網賦一個特徵編碼。然後通過一系列特徵碼的組合特徵，用模式識別的方法，將格網點劃分到已知的特徵地貌類別。山脊線和山谷線提取：山脊線和山谷線的自動探測實際上是凹點和凸點的自動搜索。較為簡單的運算元是2*2的局部運算元。將運算元在DEM數據中滑動，比較每個格網點與行和列上相鄰格網點的高程，標出其中高程最小（探測山谷線）或高程最大（探測山脊線）的格網點。對整個DEM數據計算一遍後，剩下的未標記格網點就是山脊線或山谷線上的格網點。

此外，地形分析也是進行三維地形模擬的基礎，三維數字地形模型與遙感圖像及其他圖形圖像信息相結合,能夠全面反映工程與環境的空間結構與性質特徵，對提高城市規劃的效率質量和表達具有重要作用，是地形顯示和動畫輸出的主要方法。

總之，地形分析是城市規劃中的重要內容。

B. 地面分析圖怎麼定位

利用GPS進行定位。在實地工作過程中，可以在地面段斗核分析圖上標注GPS坐標，記錄握掘每個點的經緯度信息，從而實現地理定位銷握。

C. 基於DEM的數字地形分析有哪些應用

用途：

（1）在國家資料庫中存儲數字地形圖的高程數據；

（2）計算道理設計、其它民用和軍事工程中挖填土石方量；

（3）為軍事目的（武器導向系統、駕駛訓練）的地表景觀設計與規劃（土地景觀構築）等顯示地形的三維圖形；

（4）越野通視情況分析（也是為了軍事和土地景觀規劃等目的）；

（5）規劃道路線路、壩址選擇等；

（6）不同地面的比較和統計分析；

從數字地形分析的復雜性角度來看

DEM地形分析可分為基本地形信息計算和復雜地形信息計算兩類。基本地形信息主要包括坡度、坡向、地表租糙度、地形起伏度、剖面曲率、平面曲率等地形描述因子；復雜地形分析包括可視區域分析、地形特徵提取、水系特徵分析等。地形分析的內容與地形模型緊密相關，不同結構的DEM，其地形信息的提取也不完全相同。

以上內容參考：網路-DEM