實驗七、DEM的生成及應(yīng)用

《地理信息系統(tǒng)軟件應(yīng)用》實驗報告實驗項目名稱：DEM的生成及應(yīng)用一、實驗?zāi)康腄EM是對地形地貌的一種離散的數(shù)字表達(dá)，是對地面特性進(jìn)行空間描述的一種數(shù)字方法、途徑，它的應(yīng)用可遍及整個地學(xué)領(lǐng)域。通過對本次實習(xí)的學(xué)習(xí)，我們應(yīng)：加深對TIN建立過程的原理、方法的認(rèn)識；熟練掌握ArcGIS中建立DEM、TIN的技術(shù)方法。掌握根據(jù)DEM或TIN計算坡度、坡向的方法。結(jié)合實際，掌握應(yīng)用DEM解決地學(xué)空間分析問題的能力。二、實驗內(nèi)容、實驗要求及相應(yīng)理論基礎(chǔ)要求：根據(jù)上述所給數(shù)據(jù)完成TIN及DEM的生成及應(yīng)用相關(guān)理論：在ArcGIS中支持的3D數(shù)據(jù)包括3類：柵格表面數(shù)據(jù)（Rastersurfaces）、TIN表面數(shù)據(jù)（TINsurfaces）、含有Z值的特征要素（3DFeature）。在ArcGIS中TIN的建立是基于一系列含有X、Y、Z值坐標(biāo)的點，這些點就構(gòu)成了TIN中三角形的頂點（Nodes），連接這些節(jié)點間的線構(gòu)成了TIN中三角形的邊（Edges）。TIN一旦建立，TIN表面上的任何一個點的高程值都可以通過數(shù)學(xué)方法估算出來或是利用該點所在三角形三頂點的高程值內(nèi)插得到，TIN中的每個面的坡度、坡向等也都可以計算出來。將TIN轉(zhuǎn)換成Raster的目的一般有：⑴表面建模的需要；⑵從TIN中提取出表面的坡度、坡向以及高程信息。需要將Raster轉(zhuǎn)換成TIN的情況有：（1）表面建模的需要；（2）由于可視化的需要，簡化表面模型三、使用儀器、材料（1）軟件準(zhǔn)備：ArcGISDesktop9.3--ArcMap(3D分析模塊)（2）實驗數(shù)據(jù)：toppoint.shp、riverarc.shp、contour.shp,rivepolypolygon.shp、borderpolygon.shp四、實驗步驟（一）：由高程點、等高線矢量數(shù)據(jù)生成TIN轉(zhuǎn)為DEM（1）添加矢量數(shù)據(jù)toppoint.shp、riverarc.shp、contour.shp,rivepolypolygon.shp、borderpolygon.shp（同時選中：在點擊的同時按住Shift）（2）激活“3DAnalyst”擴(kuò)展模塊（執(zhí)行菜單命令[工具]>>[擴(kuò)展]，在出現(xiàn)的對話框中選中3D分析模塊），在工具欄空白區(qū)域點右鍵打開[3D分析]工具欄（3）執(zhí)行工具欄[3D分析]中的菜單命令[3D分析]>>[創(chuàng)建/修改TIN]>>[從要素生成TIN]；（4）在對話框[從要素生成TIN中]中定義每個圖層的數(shù)據(jù)使用方式；在[從要素生成TIN中]對話框中，在需要參與構(gòu)造TIN的圖層名稱前的檢查框上打上勾，指定每個圖層中的一個字段作為高度源（HeightSource），設(shè)定三角網(wǎng)特征輸入（Inputas）方式。可以選定某一個值的字段作為屬性信息（可以為None）。在這里指定圖層[counter]的參數(shù)：high[三角網(wǎng)作為：]指定為hardline，其它圖層參數(shù)使用默認(rèn)值即可。（5）確定生成文件的名稱及其路徑，生成新的圖層tin，在TOC(內(nèi)容列表)中關(guān)閉除[TIN]和[counter]之外的其它圖層的顯示，設(shè)置TIN的圖層（符號）得到如下的效果。（6）執(zhí)行工具欄[3D分析]中的命令[轉(zhuǎn)換]>>[TIN轉(zhuǎn)換到柵格]，指定相關(guān)參數(shù)：屬性：[高程]，像素大小:保留默認(rèn)值4，輸出柵格的位置和名稱:[TinGrid]確定后得到DEM數(shù)據(jù)：TinGrid,其中，每個柵格單元表示47.12m×47.12m的區(qū)域（二）：TIN的顯示及應(yīng)用（1）在上一步操作的基礎(chǔ)上進(jìn)行，關(guān)閉除[TIN]之外的所有圖層的顯示，編輯圖層[tin]的屬性，選擇tin圖層右擊打開“properties”在圖層屬性對話框中，點擊[符號]選項頁，將[邊界類型]和[高程]前面檢查框中的勾去掉;點擊[添加]按鈕（2）在[添加渲染]對話框中，將[所有邊用同一符號進(jìn)行渲染]和[所有點用同一符號進(jìn)行渲染]這兩項添加么TIN的顯示列表中.（3）按上述操作后將TIN圖層局部放大，認(rèn)真理解TIN的存儲模式及顯示方式，得到如下簡圖：（4）TIN轉(zhuǎn)換為坡度多邊形新建地圖文檔，加載圖層[tin]，參考上一步操作，將[面坡度用顏色梯度表進(jìn)行渲染]和[面坡向用顏色梯度進(jìn)行渲染]這兩項添加到TIN的顯示列表中，然后選擇確定。在上面的對話框中，選中Slope，點擊[分類]按鈕，在下面的對框中，將[類]指定為5，然后在[間隔值]列表中輸入間隔值：[8,18，27,47,90]，如下圖所示點擊兩次[確定]后關(guān)閉圖層屬性對話框，圖層[tin]將根據(jù)指定的渲染方式進(jìn)行渲染，效果如下圖所示：執(zhí)行[3D分析]工具欄中的命令[轉(zhuǎn)換]>>[TIN轉(zhuǎn)換到矢量]，按下圖所示指定各參數(shù)：得到多邊形形圖層：[tinSlope]，它表示研究區(qū)內(nèi)各類坡度的分布狀況，結(jié)果是矢量格式，打開其屬性表可以看到屬性[SlopeCode]為數(shù)值[1,2,3,4,5]4、查看矢量圖層：tinSlopef中要素屬性表，其中屬性[SlopeCode]1,2,3,4,5分別表示坡度范圍（0-8）、(8-17)、（17-27、（27-47）、(>475)（5）Eliminate合并破碎多邊形1、計算多邊形面積A:新建地圖文檔，加載坡度多邊形圖層：TinSlope打開TinSlopef的屬性表，添加一個字段Area（類型為Double）.B:選擇Area字段，右擊打開選擇Filecacular,打開對話框后把其中的高級設(shè)置勾選上。C:右擊“help”，選擇面積的計算方式：Tocalculatearea:（DimOutputasdouble、DimpAreaasIarea、SetpArea=[shape]、Output=pArea.area），D；輸入?yún)?shù)后單擊確定即計算面積，如下圖所示：2、選擇面積小于8000平方米的多邊形并把其合并到周圍面積最大的多邊形中：A：右擊打開tinslope圖層的屬性表，選擇Option.右擊選擇“selectbyattribute”B：執(zhí)行菜單命令[選擇]>>[通過屬性選擇]，查詢”Area”<=8000（平方米）的圖，建立關(guān)系式“Area<=8000”,單擊OK。C：選中的區(qū)域?qū)傩员砗蛨D中對應(yīng)的部分都顯示成藍(lán)色，如下圖所示：被選中的多邊形以高亮方式顯示，這些小的圖斑將會被合并到與之相鄰且面積最大的多邊形3、打開“Arctoolbox”——“Datamanagementtools——“Genenalization”——“Eliminate”然后擇輸入圖層為tinSlope，指定輸出路徑和名字tinSlopeEliminate，即可將面積<=8000平方米的多邊形合并到大地多邊形中。（6）TIN轉(zhuǎn)換為坡向多邊形，方法參照以上第（4）步，得到坡向多邊形圖層得到如下圖:得到的坡向多邊形中屬性AspectCode的數(shù)值（-1,1,2,3,4,5,6,7,8,9）分別表示當(dāng)前圖斑的坡向(平坦、北、東北、東、東南、南、西南、西、西北、北)，其中1,9是相同的可以合并為1.五、實驗過程原始記錄(數(shù)據(jù)、圖表、計算等)（1）計算tinslope圖層的面積（截取部分）（2）查找面積小于8000平方米的多邊形：建立關(guān)系式“Area<=8000”（3）更多圖表見制圖成果。六、實驗結(jié)果及分析第一次做這個實驗的時候，在由高程點、等高線矢量數(shù)據(jù)生成TIN的時候，因為沒能弄清建模的實質(zhì)，在操作過程中系統(tǒng)總是報錯，而且建模時所選擇的字段不是高程獲只有部分高程被選上，導(dǎo)致做出來的實驗效果遠(yuǎn)不是預(yù)期所期待的那樣，也導(dǎo)致在后續(xù)步驟無法進(jìn)行。后來我通過上網(wǎng)查資料才弄清建模原理，再次實驗時才做成功。七、實驗的心得體會通過這次實驗我更加熟悉了Arc