DEM建立与应用.doc

DEM建立与应用一、 目的DEM是对地形地貌的一种离散的数字表达，是对地面特性进行空间描述的一种数字方法、途径，它的应用可遍及整个地学领域。通过对本次实习的学习，我们应：1、加深对DEM建立过程的原理、方法的认识；2、熟练掌握ARCVIEW中建立DEM、TIN的技术方法。3、结合实际、掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力。二、 实验准备1、软件准备：Arcview及相关扩展模块2、数据准备：文件feapt-clip1.dbf，feapt-clip1.shp，feapt-clip1.shx，文件terlk-clip1.dbf，terlk-clip1.shp，terlk-clip1.shx，文件夹cal2和info。三、 实验内容1、DEM及TIN的建立(1) 由采样点数据建立表面1) 在视图目录表中添加并激活采样点层面feapt-clip1.shp。2) 从【Surface】菜单中选择【Interpolate Grid】命令。3) 在出现的Output Grid Specification对话框中设定输出主题的范围、栅格单元大小及栅格行、列数。4) 接下来出现的Interpolate Surface对话框中，从Method列表中选择Spline（注意：在菜单中只有IDW和Spline两种内插方法可以选择）。在Z Value Field列表中选择Elev（高程）字段，单击OK。5) 生成新的栅格主题Surface from Soilsamp.shp（如图1）。图1. 由采样点生成的表面6) 将得到的结果层面与原始的DEM层面（Map Calculation1）相减，得到结果层面如图2所示：图2. Surface层面与原始DEM相减的结果及其统计值(2) 由点、线数据生成TIN转为GRID1) 添加并激活点层面feapt-clip1和线层面terlk-clip1。2) 点击【Surface】菜单下的【Create TIN from features】；3) 在“Create New TIN”对话框中定义每个主题的数据使用方式；在“Create New TIN”对话框中，对某一个主题需要指定高程源（Height Source），以何种表面特征输入（Input as），以及选某一个值的字段来作为属性信息（可以为None）。（见图3）图3. 生成TIN过程中的Create New TIN对话框4)确定生成文件的名称及其路径，生成新的层面tin-point。（见图4）图4. 生成的TIN5) 点击【Theme】菜单下的【Convert to grid】，确定生成文件的名称及其路径，生成新的Grid层面。（见图5）图5. 由TIN生成的DEM6) 将新生成的Grid层面与原始的DEM层面（Map Calculation1）相减，得到结果层面如图6所示：图6. 新生成的DEM层面与原始DEM相减的结果及其统计2、DEM的应用(1) 地形指标的提取1) 坡度具体的方法步骤如下:I、添加Dem数据并激活它。II、从【Surface】菜单中选择【Derive Slope】命令。III、生成新的坡度主题slope of Dem。IV、双击左边的图例，在弹出的Legend Editor对话框中可重新调整坡度分级（如图7）。图7. 提取坡度2) 坡向具体的方法步骤如下:I、在视图目录表中添加dem并激活它。II、 从【Surface】菜单中选择【Derive Aspect】命令。III、显示并激活生成的坡向主题Aspect of Dem（如图8）。图8. 提取坡向3) 平面曲率I、激活坡向数据。II、从【Surface】菜单中选择【Derive Slope】命令。III、生成平面曲率层面Slope of Aspect。（见图9）图9. 提取平面曲率4) 剖面曲率具体的方法步骤如下:I、激活坡度数据。II、从【Surface】菜单中选择【Derive Slope】命令。III、显示并激活生成的剖面曲率层面Slope of Slope（如图10）。图10. 提取剖面曲率(2) 提取等高线具体的方法步骤如下:I、在视图目录表中添加dem并激活它。II、从【Surface】菜单中选择【Create Contours】命令。III、在出现的Contours Parameters对话框中输入等高距Contour interval和基础等高线的值Base Contours。IV、生成等高线主题Contours of Dem（如图11）。图11. 提取等高线(3) 地形表面的阴影图具体的方法步骤如下:I、在视图目录表中添加dem并激活它。II、从【Surface】菜单中选择【Compute Hillshade】命令。III、在Compute Hillshade对话框（如图12）中，输入计算Hillshade的参数值。图12 Compute Hillshade对话框IV、生成地表阴影主题Hillshade of Dem（如图13）。图13. 提取地表阴影图(4) 可视性分析1) 通视性分析在Arcview中，进行通视性分析有两种具体操作第一种操作：例如：分析某区域内S与P两点间的通视情况。I、添加Dem或TIN主题作为通视性分析的地形表面并激活它。II、从工具栏选择Line of sight工具 。III、在出现的Line of Sight对话框中输入观察者Observer与目标物Target距地面的距离（如图14），单击OK。图14 Line of sight对话框IV、按住鼠标左键，屏幕上将会出现十字光标，将光标从观察点S移向目标点P，然后释放光标。在观察点到目标点之间将会出现一条视线，其中可视的部分为红色，不可视的部分为绿色。并且，在Arcview窗口底部的状态栏显示了从观察点到目标点是否可视。若不可视，在视线上将会用圆点表示第一个障碍物的位置，它的xy坐标将会在状态栏显示（如图15）。图15 S、P两点间通视情况示意S P第二种操作：I、从【File】菜单中选择【Extensions】命令。II、在Extensions的对话框中选择Visibility Tools选项。III、在Arcview工具条中出现Line of sight工具 。IV、选择此工具，在Available Grids对话框中选择栅格主题，例如：Dem作为通视性分析的地形表面（如图16）。图16 Available Grids对话框V、在出现的Set Visibility Parameters对话框中输入观察者与目标物距地面的距离。单击OK。VI、按住鼠标左键，将光标从观察点A移向目标点A，然后释放光标。在观察点到目标点之间将会出现一条视线，其中可视的部分为红色，不可视的部分为绿色（如图17）。同时，Arcview会自动绘出AA两点间的通视剖面图（如图18）。AAAA图17 A-A间的通视情况示意 图18 AA两点间的通视剖面图 （红色实线条为可视区，绿色虚线为不可视区）2) 可视区分析具体操作如下：I、在视图目录表中添加Dem作为可视区分析的地形表面。II、创建或添加一个点主题point.shp包含观测点。III、同时激活Dem和point.shp主题。IV、从【Surface】菜单中选择【Calculate Viewshed】命令。V、 生成可视区栅格主题visibility of point（如图19）。图19 可视区分析(5) 水文分析1) 洼地填充操作步骤如下：I、激活视图目录表中的Dem。II、从【Hydro】菜单中选择【Fill sinks】命令。III、在视图目录表中显示生成的Filled Dem，既为填充过洼地的Dem数据。3) 水流方向计算在Arcview中提取水流方向的步骤如下：I、从视图目录表中激活Filled Dem。II、从【Hydro】菜单中选择【Flow Direction】命令。III、显示新生成的水流流向数据Flow Direction（见图20）。图20 提取水流方向4) 流水累积量计算流水累积量的步骤如下：I、从视图目录表中激活Flow Direction。II、从【Hydro】菜单中选择【Flow Accumulation】命令。III、显示新生成的流水累积量数据主题Flow Accumulation。双击此主题的图例，在出现的Legend Editor对话框（见图21）中，图21 Legend Editor对话框IV、单击Classify按钮，在出现的Classification对话框中选择标准偏差Standard Deviation为分类类型，单击OK。提取的Flow Accumulation主题（见图22）显示了地面水系的分布状况。图22 提取水流累积量4) 水网提取水网密度的步骤如下：I、从视图目录表中激活Flow Direction。II、从【Hydro】菜单中选择【Stream Network as Line Shape】命令。III、在出现的Stream Network对话框中输入计算水网密度的最小河流长度，其单位为栅格数。IV、在Hydro.StreamNetwork对话框中选择水流方向Flow Direction主题，单击OK。V、 生成新的主题Stream Network Shape即为水网密度分布图。不同的河流最短长度值所计算的水网密度如下图（见图23、图24）所示：图23 最短河流长度为20提取的水网密度图24 河流最小长度为100米提取的水网密度5) 水流长度计算提取水流长度的步骤如下：I、从视图目录表中激活Flow Direction。II、从【Hydro】菜单中选择【Flow Length】命令。显示输出的Flow Length栅格主题（见图25）。图25 水流长度提取6) 流域分析采用水流方向和流水累积量数据生成Watershed数据的步骤如下：I、在视图目录中添加Flow Direction和Flow Accumulation。II、击活Flow Accumulation。III、从【Hydro】菜单中选择【Properties】命令。IV、在出现的Hydro Properti