实验四TIN与DEM生成与应用

1、地理信息系统试验报告书试验名称：试验四 tin及 dem的生成及应用专业班级：d测绘 131姓名：徐辉学号：2021133034试验地点：d2-301试验时间：2021.5.7试验成果：测绘工程系试验 4 1、地势分析 -tin及 dem的生成及应用1. 试验目的与任务dem 是对地势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 tin 建立过程的原理、方法的熟悉；2) 娴熟把握 arcgis 中建立 dem、tin的技术方法；3) 把握依据 dem或 tin运算坡度、坡向的方法；4) 结合实际，

2、把握应用dem解决地学空间分析问题的才能；2. 试验预备预备学问： 空间数据及其表达空间数据（也称地理数据） 是地理信息系统的一个主要组成部分；空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等；它是 gis 所表达的现实世界经过模型抽象后的内容，一般通过扫描仪、键盘、光盘或其它通讯系统输入gis；在某一尺度下，可以用点、线、面、体来表示各类地理空间要素；有两种基本方法来表示空间数据：一是栅格表达;一是矢量表达；两种数据格式间可以进行转换；空间分析空间分析是基于地理对象的位置和形状的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据

3、派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程；空间分析是地理信息系统的主要特点；空间分析才能 （特殊是对空间隐含信息的提取和传输才能）是地理信息系统区分与一般信息系统的主要方面，也是评判一个地理信息系统的主要指标；空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库；空间分析运用的手段包括各种几何的规律运 算、数理统计分析， 代数运算等数学手段；空间分析可以基于矢量数据或栅格数据进行，详细是情形要依据实际需要确定；空间分析步骤依据要进行的空间分析类型的不同，空间分析的步骤会有所不同；通常， 全部的空间分析都涉及以下的基本步骤，详细在某个分析中，可以作相应的变化；空间分析的基本步骤 :a) 确定问题并建立分析

4、的目标和要满意的条件b) 针对空间问题挑选合适的分析工具c) 预备空间操作中要用到的数据；d) 定制一个分析方案然后执行分析操作；e) 显示并评判分析结果空间分析实际上是一个地理建模过程，它涉及：问题的确定、使用哪些空间分析操作、评判数据、以合适的次序执行一系列的空间分析操作、显示及评判分析结果；软 件 准 备 ： arcgisdesktop9.x-arcmap3d分析模块 试验数据： 矢量图层： 高程点 elevpt_clip.shp，高程 elev_clip.shp，边界 boundary.shp ， 洱海 erhai.shp3. 试验内容空间分析模块本章的大部分练习都会用到空间分析扩展模

5、块，要使用“空间分析模块” 第一在 arcmap 中执行菜单命令 ，在扩展模块治理窗口中，将“空间分析”前的检查 框打勾；然后，在 arcmap 工具栏的空白区域点右键，在显现的右键菜单中找到“空间图 1图 2执行“空间分析” 工具栏中的菜单命令 设定与空间分析操作有关的一些参数；分析”项，点击该项，在arcmap 中显示“空间分析”工具栏；3.1 tin及 dem生成(1) 添加矢量数据： elevpt_clip 、elev_clip 、boundary、 erhai（同时选中：在点击的同时按住 shift ）(2) 激活“ 3d analyst ”扩展模块（执行菜单命令工具 扩展，在显现的

6、对话框中选中 3d 分析模块），在工具栏空白区域点右键打开3d分析 工具栏(3) 执行工具栏 3d分析 中的菜单命令 3d分析 创建 / 修改 tin 从要素生成tin ；(4) 在对话框 从要素生成 tin 中 中定义每个图层的数据使用方式；在 从要素生成 tin 中 对话框中， 在需要参加构造 tin 的图层名称前的检查框上打上勾， 指定每个图层中的一个字段作为高度源（ height source ），设定三角网特点输入（ input as）方式；可以选定某一个值的字段作为属性信息（可以为 none ）；在这里指定图层 erhai 的参数： 三角网作为： 指定为 硬替换 ，其它图层参数使用

7、默认值即可；图 45 确定生成文件的名称及其路径，生成新的图层tin ，在 toc 内容列表 中关闭除 tin 和erhai 之外的其它图层的显示，设置tin 的图层（符号）得到如下的成效；图 56 执行工具栏 3d 分析 中的命令 转换tin转换到栅格 ，指定相关参数： 属性： 高程 ，像素大小 :50 ，输出栅格的位置和名称: tingrid图 6确定后得到 dem数据： tingrid,其中，每个栅格单元表示50m 50m 的区域图 73.2 tin 的显示及应用(1) 在上一步操作的基础上进行，关闭除 tin 之外的全部图层的显示，编辑图层 tin 的属性， 在图层属性对话框中， 点击

8、符号 选项页， 将 边界类型 和 高程 前面检查框中的勾去掉 ; 点击 添加 按钮图 8(2) 在 添加渲染 对话框中，将全部边用同一符号进行渲染 和 全部点用同一符号进行渲染 这两项添加么tin的显示列表中，图 9(3) 将 tin图层局部放大，仔细懂得tin的储备模式及显示方式图 10(4) tin转换为 坡度多边形新建地图文档， 加载图层 tin ，参考上一步操作， 将 面坡度用颜色梯度表进行渲染 和 面坡向用颜色梯度进行渲染 这两项添加到 tin的显示列表中，图 11在上面的对话框中，选中slope，点击图 12分类 按钮，在下面的对框中，将 8, 15 ， 25, 35, 90 类

9、指定为然后在 间隔值 列表中输入间隔值：5，图 13图 14执行 3d分析 工具栏中的命令 转换tin转换到矢量 ，按下图所示指定各参数：点击两次 确定 后关闭图层属性对话框，图层 tin 将依据指定的渲染方式进行渲染，成效如下图所示图 15得到多边形形图层： tinslopef，它表示讨论区内各类坡度的分布状况，结果是矢量格式， 打开其属性表可以看到属性slopecode 为 数值1,2,3,4,5图 163.2 dem 的应用3.2.1 坡度： slope(1) 新建地图文档，加载 1.26 中得到的 dem 数据： tingrid(2) 加载 3d分析扩展模块，打开3d分析 工具栏，执行

10、菜单命令3d分析 栅格表面 坡度, 参照下图所示，指定各参数图 17(3) 得到坡度栅格 slope of tingrid ：图 184 右键点击图层，执行 属性命令 ，设置图层 符号 ，重新调整坡度分级（参考1.2 4 中的步骤进行分类）图 19以下运算剖面曲率：(5) 执行菜单命令： 3d分析 表面分析 坡度 ；按如下所示，指定各参数：图 20(6) 得到剖面曲率栅格： slope of slope of tingrid图 213.2.2 坡向： aspect(1) 在上一步的基础上进行，关闭slope of tingrid 的显示；(2) 执行菜单命令： 3d分析 表面分析 坡向，得到坡

11、向栅格(3) 得到坡向栅格： aspect of tingrid图 22以下运算平面曲率 :4执行菜单命令： 3d分析 表面分析 坡度 ，生成平面曲率栅格temporary3图 233.2.3 提取等高线(1) 新建地图文档，加载dem 数据：tingrid ；图 24(2) 生成等高线矢量图层：contour_tingrid:图 253.2.4 运算地势表面的阴影图(1) 在上一步基础上进行，打开3d分析 工具栏(2) 执行菜单命令： 3d分析 表面分析 山影 ，图 26(3) 生成地表阴影栅格图 27(4) dem 渲染关闭除 tingrid和 hillshadeoftingrid 以外全

12、部图层的显示，并将tingrid置于 hillshade of tirngrid之上，右键点击 tingrid，在显现的右键菜单中执行 属性 ，在 图层属性 对话框中，参照下图所示设置符号 选项页中颜色；图 28打开工具栏 成效 ，如下图所示，设置栅格图层tingrid 的透亮度为： 40% 左右图 293.2.5 可视性分析a. 通视性分析1 在上一步的基础上进行， 打开 3d 分析 工具栏， 从工具栏挑选 通视线line of sight工具：图 30在显现的 通视线 line of sight 对话框中输入 观看者偏移量 和 目标偏移量 , 即距地面的距离，在地图显示区中从某点 a 沿不

13、同方向绘制多条直线， 可以得到观看点 a 到不同目标点的通视性：图 30b. 可视区分析：移动发射基站信号掩盖分析(1) 在上一步基础上进行，在内容列表区toc 中关闭除 tingrid之外的全部图层，加载移动基站数据矢量图层：移动基站 .shp(2) 在3d分析 工具栏中， 执行菜单命令 :3d分析 表面分析 视域，按下图所示指定各参数：图 313 生成可视区栅格： viewshed of移动基站 图 323.2.6 地势剖面(1) 在上一步基础上进行，打开 3d分析 工具栏，点击插入线 工具，跟踪一条线段， 这条线段可以从 dem:tingrid中得到高程值，(2) 点击 创建剖面图 按钮

14、，得到上一步所生成的3d 线段的剖面图图 33一、试验目的试验 4-2、水文分析 -dem应用水文分析使用dem 数据派生其它水文特点：提取河流网络、自动划分流域；这些是描述某一地区水文特点的重要因素；通过本试验应达到以下目的：a) 懂得基于 dem 数据进行水文分析的基本原理（重要）；b) 把握利用 arcgis 的供应的水文分析工具进行水文分析的基本方法和步骤；二、试验预备预备学问：. 1. 数据基础：无凹地的dem ，被较高高程区域环绕的凹地是进行水文分析的一大障碍， 因此在确定水流方向以前，必需先将凹地填充；有些凹地是在dem 生成过程中带来的数据错误，但另外一些却表示了真实的地势如采

15、石场或岩洞等；通过填充凹地 fill sinks 得到无凹地的 dem1 关键步骤：流向分析流向分析原理方向商定如左图：共有八个方向，分别是2 的n 次方；水流的流向是通过运算中心栅格与邻域栅格的最大距离权落差来确定的；距离权落差是指中心栅格与邻域栅格的高程差除以两栅格间的距离，栅格间的距离与方向有关，假如邻域栅格对中心栅格的方向值为2、8、32、128，就栅格间的距离为 sqrt21.414，否就距离为 1；假如高程差为正值，就为流出；为负值就为流入；基本概念 dem数据2. 储备高程数据的栅格称为 digital elevation model dem.3. 每个像元 只有一个高程值 .基

16、本概念排水系统试验数据： 某地区 1:5 万 dem 数据软件预备： 水文分析工具三、试验内容及步骤hydrology modeling的使用3.1数据基础：无凹地的在arcmap中加载 demdem数据，执行工具条hydrology modeling中的菜单命令 hydrology fill sinks，在显现的对话框中将input surface 参数指定为 “dem ”图34确定后得到无凹地的 dem数据： fill_dem1 3.2关键步骤：流向分析在上一步的基础上进行，执行工具条 hydrology flowdirection hydrology modeling，在显现的对话框中将

17、中的菜单命令input surface参数指定为“filled sink1”图35图36确定后得到流向栅格 flow direction13. 3 运算流水累积量图37在 上 一 步 的 基 础 上 进 行 ， 执 行 工 具 条hydrologymodeling中 的 菜 单 命 令 hydrologyflow accumulation，在显现的对话框中将directionraster参数指定为“flow direction1 ”图38确定后得到流水累积量栅格flow accumulation1图393.4 提取河流网络(1) 提取河流网络栅格：在上一步的基础上进行，打开arctoolbox

18、，运行工具 spatial analyst toolsmap algebra单输出地图代数 在 地图代数表达式 中输入公式： con flow accumulation1800,1输出栅格 指定为：streamnet图40得到的的河流网络栅格：streamnet图41关闭除 streamnet 之外的其它图层(2) 提取河流网络矢量数据在上一步的基础上进行，执行工具条hydrology modeling中的菜单命令 hydrology stream network as feature ，在显现的对话框中将direction raster 参数指定为 “flow direction1 ”，accumulation raster 参数指定为 “ flow accumulation1 ”，minimumnumber of cells for a stream 参数指定为 1000(3) 平滑处理河流网络图42打开 编辑器 工具栏，通过要素挑选按