DEM制作和分析

1、中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/三維制作和動(dòng)畫(huà)演示閆磊閆磊EMail:EMail:中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/本章內(nèi)容三、表面分析三、表面分析一、一、DEM DEM 概念概念 五、插值分析五、插值分析二、二、DEM DEM 制作制作四、地形圖分析和應(yīng)用四、地形圖分析和應(yīng)用中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/一、DEM是什么 DEM是“數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model）”的英文簡(jiǎn)寫(xiě)。 數(shù)字地形模型(DTM)：即Digital Terrain Model，是數(shù)字形式表示的地表面，即區(qū)域地形的數(shù)字表示，它是由一系列地面點(diǎn)的X，Y位置及其相聯(lián)系

2、的高程Z所組成。這種數(shù)字形式的地形模型是為適應(yīng)計(jì)算機(jī)處理而產(chǎn)生的，又為各種地形特征及專(zhuān)題屬性的定量分析和不同類(lèi)型專(zhuān)題圖的自動(dòng)繪制提供了基本數(shù)據(jù)。 在專(zhuān)題地圖上，第三維Z不一定代表高程，而可代表專(zhuān)題地圖的量測(cè)值，如地震烈度地震烈度、氣壓值，溫度，降雨氣壓值，溫度，降雨量量等。中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/DEM幾種表現(xiàn)形式 TIN 不規(guī)則三角網(wǎng) Terrain Tin升級(jí)（地形） Grid（raster） 柵格中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/看幫助中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/1.2什么是TinTIN 規(guī)則三角網(wǎng) 的英文首字母縮寫(xiě)。 一種將地理空間分割為不重疊的

3、相連三角形的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 每個(gè)三角形的折點(diǎn)都是具有 x、y 和 z 值的采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)。 這些采樣點(diǎn)通過(guò)線相連，從而構(gòu)成 Delaunay 三角形。 TIN 用于存儲(chǔ)和顯示表面模型。 。TIN 用于表示一個(gè)表面，或者說(shuō)是連續(xù)的數(shù)據(jù)，而不能表示離散的數(shù)據(jù)TIN 通常用于表示大數(shù)據(jù)應(yīng)用中的 terrain 表面，而高程點(diǎn)則允許不規(guī)則地分布以容納表面中具有較大差異的各個(gè)區(qū)域，并且高程點(diǎn)的值和實(shí)際位置將作為結(jié)點(diǎn)保留在 TIN 中。TinTin的升級(jí)版本為的升級(jí)版本為T(mén)errain, TerrainTerrain, Terrain創(chuàng)建見(jiàn)創(chuàng)建見(jiàn)3D3D分析：練習(xí)分析：練習(xí) 8 8：創(chuàng)建和使用：創(chuàng)建和使用 t

4、errain terrain 數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/1.3表面模型（表面模型（GRIDGRID和和TINTIN）的區(qū)別）的區(qū)別 柵格是像元（或像素）的矩形陣列，每個(gè)柵格柵格是像元（或像素）的矩形陣列，每個(gè)柵格都存儲(chǔ)了它所覆蓋的表面部分的值。一個(gè)指定像都存儲(chǔ)了它所覆蓋的表面部分的值。一個(gè)指定像元包含一個(gè)值，因此，表面的詳細(xì)程度取決于柵元包含一個(gè)值，因此，表面的詳細(xì)程度取決于柵格像元的大小。格像元的大小。 這兩種模型各有優(yōu)缺點(diǎn)，相比而言，相比而言，GRIDGRID模型比模型比較簡(jiǎn)單、高效，較簡(jiǎn)單、高效，TINTIN模型比較精確，數(shù)據(jù)量，耗模型比較精確，數(shù)據(jù)量，耗內(nèi)存

5、大。所以，一般內(nèi)存大。所以，一般GRIDGRID模型多用于區(qū)域性的、模型多用于區(qū)域性的、小比例尺的應(yīng)用，而小比例尺的應(yīng)用，而TINTIN模型則更常用于精細(xì)的、模型則更常用于精細(xì)的、大比例尺的應(yīng)用大比例尺的應(yīng)用。 中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/TIN說(shuō)明 TIN 通常用于較小區(qū)域的高精度建模（如在工程應(yīng)用中），此時(shí) TIN 非常有用，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S計(jì)算平面面積、表面積和體積。 TIN 的最大允許大小視連續(xù)的可用內(nèi)存資源而定。對(duì)于 Win32 系統(tǒng)而言，正常操作條件下，可達(dá)到的最大大小為 1000 到 1500 萬(wàn)個(gè)結(jié)點(diǎn)。出于可用性和性能的考慮，強(qiáng)烈建議始終將此大小限制為幾百萬(wàn)。如果超出

6、這一大小，則最好使用 terrain 數(shù)據(jù)集來(lái)表示。 由于結(jié)點(diǎn)可以不規(guī)則地放置在表面上，所以在表面起伏變化較大或需要更多細(xì)節(jié)的區(qū)域，TIN 可具有較高的分辨率，而在表面起伏變化較小的區(qū)域，則可具有較低的分辨率。中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/Terrain數(shù)據(jù) Terrain 數(shù)據(jù)集是一種多分辨率的基于 TIN 的表面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是基于作為要素存儲(chǔ)在地理數(shù)據(jù)庫(kù)中的測(cè)量值構(gòu)建而成的。通常，terrain 數(shù)據(jù)集通過(guò)激光雷達(dá)、聲納和攝影測(cè)量源進(jìn)行構(gòu)建。Terrain 存儲(chǔ)在地理數(shù)據(jù)庫(kù)的要素?cái)?shù)據(jù)集中，其中包含用于構(gòu)建 terrain 的要素。中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/二、D

7、EM制作1、DEM制作和過(guò)程中存在問(wèn)題2、DEM應(yīng)用中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/創(chuàng)建DEM方法l創(chuàng)建TIN：點(diǎn)、線創(chuàng)建TINlTIN轉(zhuǎn)柵格：tin生成柵格DEMl地形轉(zhuǎn)柵格：點(diǎn)、線創(chuàng)建柵格DEMl柵格轉(zhuǎn)TIN:柵格DEM轉(zhuǎn)TINl柵格轉(zhuǎn)ASCII：柵格DEM轉(zhuǎn)文本lASCII轉(zhuǎn)柵格：文本轉(zhuǎn)柵格lTerrain使用向?qū)?chuàng)建中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/2.1創(chuàng)建TIN1、使用等值線和離散點(diǎn)（有一個(gè)字段標(biāo)注高程值）離散點(diǎn)（有一個(gè)字段標(biāo)注高程值）加載等值線，一定要選高程字段高程字段硬斷線提供Z值，那么構(gòu)建出來(lái)的Tin也就會(huì)在Hard line處生成節(jié)點(diǎn)，表示表面上的不連續(xù)性

8、； 軟斷線在參與構(gòu)Tin時(shí)，本身不提供Z值，表示線性要素但并不改變表面坡度的邊。比如，要標(biāo)出當(dāng)前分析區(qū)域的邊界，mass points離散點(diǎn)，生成的TIN沒(méi)有線，用于點(diǎn)生成tin中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/創(chuàng)建TIN，數(shù)據(jù)：11.dem11.mdb中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/創(chuàng)建TIN 注意事項(xiàng) 用于表面建模的 TIN 應(yīng)使用投影坐標(biāo)系構(gòu)造。不建議使用地理坐標(biāo)系。x,y 單位是角度（例如，十進(jìn)制度）時(shí)，坡度、體積和通視分析等功能會(huì)產(chǎn)生令人誤解或不正確的結(jié)果。使用投影坐標(biāo)系統(tǒng)使用投影坐標(biāo)系統(tǒng)中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/2.1兩塊等高線創(chuàng)建TIN Tin的

9、剪裁（中級(jí)）使用矢量和柵格clip、split都不可以的，只有在創(chuàng)建Tin，加入剪裁的面，一起參與創(chuàng)建tin，面的參數(shù)設(shè)置，如下，使用hard cliphard clip 多邊形參與tin四種方式l 裁切：定義插值的邊界，處于裁切多邊形之外的輸入數(shù)據(jù)將不參與插值與分析操作。 l 刪除：定義插值的邊界，與裁切多邊形的不同之處在于多邊形之內(nèi)的輸入數(shù)據(jù)將不參與插值與分析操作。 l 替換：可對(duì)邊界與內(nèi)部高度設(shè)置相同值，可用來(lái)對(duì)湖泊或斜坡上地面為平面的開(kāi)挖洞建模。 1. 填充：它的作用是對(duì)落在填充多邊形內(nèi)所有的三角形賦予整數(shù)屬性值。表面的高度不受影響，也不進(jìn)行裁切或刪除。 中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/

10、http:/設(shè)置界面設(shè)置界面 硬替換中的字段值才有意義，裁剪時(shí)不用設(shè)置字硬替換中的字段值才有意義，裁剪時(shí)不用設(shè)置字段段中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/在三維看中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/2.2Tin-DEM TIN 轉(zhuǎn)柵格 然后TIN 轉(zhuǎn)柵格,生成DEM,直接使用經(jīng)緯坐標(biāo)的無(wú)法生成grid， Elevaton按原來(lái)的值、下面坡度、坡向，Cellsize Cellsize 默認(rèn)值是圖形外接矩形最短邊除以250，單位和地圖坐標(biāo)定義，是地理坐標(biāo)是度為單位，其他以米為單位，一個(gè)像素點(diǎn)代表的矢量的大?。ǜ叨?寬度），Cellsize越大，粒度越大，影像越小（行數(shù)row，col越少

11、），數(shù)據(jù)精度越低， Cellsize可以浮點(diǎn)數(shù)，可以小于可以小于1 1的使用上面數(shù)據(jù)的tin中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/Terrain創(chuàng)建必須基于數(shù)據(jù)集右鍵向?qū)?chuàng)建數(shù)據(jù):DEM制作和分析dgxtinyl.mdbkknewdgx操作:創(chuàng)建terrain.exe中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/模型模型位置:11.DEM制作和分析dgxtin工具箱.tbx創(chuàng)建terrain中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/地形轉(zhuǎn)柵格，數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：11.dem11.mdb中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/三維展示中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/矢量數(shù)據(jù)三維中圖地信 閆

12、磊編寫(xiě)http:/http:/三、獲得點(diǎn)高程值值提取至點(diǎn)Extract Values to Points添加表面信息插值shape中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/點(diǎn)在線上，空間連接，11.DEM制作和分析空間連接.mxd中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/11.DEM制作和分析點(diǎn)不在線上.mxd中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/11.DEM制作和分析點(diǎn)不在線上.mxd中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/11.DEM制作和分析點(diǎn)不在線上.mxd中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/四、等高線平滑和加密，表面分析n等值線(Contour)n坡度(Slope)n坡向

13、(Aspect)n山體陰影(hillshade)n視域(Viewshed)n填挖方(Cut/Fill)中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/4.1.等值線 等高線加密1、等值線(Contour)，可以是從TIN- Contour,或DEM- Contour,相對(duì)TIN生成等高線質(zhì)量好一些，畢竟tin是類(lèi)似矢量的?？梢杂脕?lái)等高線的加密（度）和抽稀。使用前面的分幅創(chuàng)建的tin中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/等高線平滑中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/Tin轉(zhuǎn)柵格分辨率要修改中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/4.2坡度分析 只能是柵格數(shù)據(jù) 坡度(Slope).地表面在該

14、點(diǎn)的傾斜程度。垂直高/水平距離,如耕地坡度大小，是否適宜耕種，道路兩邊是否需要加護(hù)坡 。(且數(shù)據(jù)必須是投影坐標(biāo)且數(shù)據(jù)必須是投影坐標(biāo))實(shí)際坡度有兩種表示方式方法：（1） 坡度(degree of slope)：既水平面與地形面之間夾角。（2） 坡度百分比（percent slope）：既高程增量與水平增量之比的百分?jǐn)?shù)。中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/3.3坡向分析 坡向(Aspect)，坡向反映了斜坡所面對(duì)的方向。坡向指地表面上一點(diǎn)的切平面的法線矢量在水平面的投影與過(guò)該點(diǎn)的正北方向的夾角。對(duì)于地面任何一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，坡向表征了該點(diǎn)高程值改變量的最大變化方向。在輸出的坡向數(shù)據(jù)中，坡向值有如下規(guī)

15、定：正北方向?yàn)?度，按順時(shí)針?lè)较蛴?jì)算，取值范圍為0360。坡向在植被分析、環(huán)境評(píng)價(jià)等領(lǐng)域有重要的意義。在生物學(xué)上，生長(zhǎng)在朝向北的斜坡上和生長(zhǎng)在朝向南的斜坡上的植被一般有明顯的差別；建立風(fēng)力發(fā)電站的選址時(shí)，需要考慮把它們建在面向風(fēng)的斜坡上；地質(zhì)學(xué)家經(jīng)常需要了解斷層的主要坡向，或者褶皺露頭，來(lái)分析地質(zhì)變化的過(guò)程；在確定容易被積雪融水破壞的居民區(qū)的位置時(shí)，需要識(shí)別朝南的坡面，來(lái)得到最初融化的積雪的位置。 中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/ 山體陰影(hillshade)：是根據(jù)設(shè)置的光源對(duì)柵格的照明值，太陽(yáng)方位角、太陽(yáng)高度角設(shè)置，設(shè)置的位置不同，結(jié)果也不一樣，可以用于日照分析，一天日照的時(shí)間等，值越小表示，陰影越大中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/五、等高線檢查和等高點(diǎn)檢查等高線圖形檢查等高線屬性檢查等高點(diǎn)屬性檢查中圖地信 閆磊編寫(xiě)http:/http:/等高線特點(diǎn) (1)同一等高線上任何一點(diǎn)高程都相等。 (2)相鄰等高線之間的高差相等。等高線的水平間距的大小，表示地形的緩或陡。 (3)等高線都是連續(xù)、閉合的曲線。 (4)等高線一般都不相交、不重疊(懸崖處除外)。 (5)等高線在圖紙上不能直穿橫過(guò)河谷堤岸和道路