GIS教程——地形分析

1、GIS 软件应用实验指导书1实验六地形显示分析一、实验目的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。通过本次实验的学习，我 们应：1、加深对 TIN 建立过程的原理、方法的认识；2、熟练掌握 ArcGIS 中建立 DEM 、TIN 的技术方法；3、掌握根据DEM或TIN计算坡度、坡向的方法；4、结合实际，掌握应用 DEM 解决地学空间分析问题的能力。二、实验准备软件准备： ArcMap（3D 分析模块） 实验数据：矢量图层高程点、高程、边界、洱海、移动基站预备知识：不规则三角网 TIN （Triangulated Ir

2、regular Network）是利用有限离散点，每三 个最邻近点联结成三角形，每个三角形代表一个局部平面，再根据每个平面方 程，可计算平面内各点高程值。数字高程模型 DEM （Digital Elevation Model ）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。利用 DEM 可以进行坡度计算、坡向分析、曲面面积计算、地表粗 糙 度计算、高程及变异分析、谷脊特征分析、日照强度分析及淹没边界的计算等。三、仪器设备微型电子计算机一台、软件一套四、实验步骤1、TIN及DEM的生成2、DEM 的应用五、实验过程 地形显示分析部

3、分的练习会用到三维分析扩展模块，要使用三维分析模块， 首先在ArcMap中执行菜单命令Tools （工具）Extensions （扩展），在扩展模 块GIS 软件应用实验指导书 管理窗口中，将3D Analyst （三维分析）前的复选框选中（一） TIN及DEM的生成1、由高程点、等高线矢量数据生成 TIN转为DEM在ArcMap中新建一个地图文档，添加数据 ArcGISEX7Elevpt_Clip、Elev_Clip、Boundary、Erhai。执行菜单命令 3D Analyst （三维分析）Create /ModifyTIN （创建 /修改 TIN ） Create TIN From F

4、eatures （从要素创建 TIN ）（图 6-1），在弹出的对话框中设置参数，在需要参与构造 TIN 的图层名称前的复选框上打 勾，指定每个图层中的一个字段作为Height Source （高度源），设定三角网特征输 入方式，三角网为hard replace （硬替换）。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：其他图层参数使用默认值即可，确 定生成文件的名称及其路径，生成新的图层tin，如图6-2所示。图 6-1 图 6-2在图层列表中关闭除tin和Erhai之外的其他图层的显示，设置tin图层的高程 分级图，得到如 6-3 的效果。图6-3

5、图 6-4执行菜单命令3D Analyst （三维分析）Convert （转换）TIN to Raster（从TIN到栅格数据），设置输入图层为TIN，属性值为Elevation，Z值因子为1， 像GIS 软件应用实验指导书3素大小为50，指定输出文件的路径（图6-4）。确定后得到DEM数据，其中每 个栅格单元大小为50mx 50m的区域（图6-5 ）。2、TIN 的显示及应用在上一步操作的基础上进行，关闭除 tin 之外的所有图层的显示，编辑图层 tin 的属性，在图层属性对话框中，点击 Symbology （符号）选项页，将Edge types（边类型）和Elevation （高程）前面复

6、选框中的勾去掉（图 6-6），点击Add （添加） 按钮，在Add Renderer （添加渲染）对话框中将 Edges with the same symbol（所有边用同一符号渲染）和 Nodes with the same symbol （所有点用同一符号渲染） 两项添加到 TIN 的显示列表中（图 6-7 ），点击确定后，将 TIN 图层局部放大（图 6- 8），认真理解 TIN 的存储模式及显示方式。图6-5 图 6-6图6-7 图 6-8参考上一步操作，再将 Face slope with graduated color （面坡度用颜色梯 度表进行渲染）和 Face aspect

7、with graduated color （面坡向用颜色梯度表进行 渲染）这两项添加到TIN的显示列表中（图6-9），选中Slope，点击Classfy （分类）按 钮（图 6-10），将 Class 指定为 5，在列表中输入间隔值： 8， 15， 25， 35， 90， 如图6-11 所示。点击两次确定后关闭图层属性对话框，图层 tin 将根据指定的渲染 方式GIS 软件应用实验指导书4进行渲染，效果如图 6-12 所示。图6-9 图 6-10 图6-11 图 6-12（二） DEM的应用1、坡度新建地图文档，加载前面得到的 DEM数据TINGrid数据，执行菜单命令3DAnalyst （三

8、维分析）Surface Analysis（表面分析）Slope （坡度），在对话框中设置 In put Surface（输入表面）为 tin grid文件，Output measureme nt （输出度量）为 Degree （度），Z factor （Z 因子）为 1，Output cell size（输出像素大小）为 50，在Output raster （输出栅格）中指定存储位置及名称（图 6-13），得到坡度栅 格文件（图 6-14 ）。图6-13 图 6-14GIS 软件应用实验指导书5右键点击图层Slope，执行属性命令，设置图层符号，重新调整坡度分级，女口图 6-15 所示。再次执

9、行菜单命令3D Analyst （三维分析）f Surface Analysis （表面分析）Slope （坡度） ，在 Input Surface （输入表面）处选择坡度文件 S lope ，其他参 数设置如图 6-16 所示，确定后即可得到剖面曲率栅格文件，如图 6-17 所示。 图6-15 图 6-16图 6-172、坡向在上一步的基础上进行，关闭 Slope 的显示。执行菜单命令 3D Analyst （三维 分析）f Surface Analysis （表面分析）f Aspect （坡向），设置参数如图6- 18 所示，确定后得到坡向栅格数据，如图 6-19 所示。执行菜单命令3D

10、Analyst （三维分析）f Surface Analysis （表面分析）f Slope（ 坡度），计算坡向的坡度，参数设置如图 6-20 所示，得到平面曲率栅格数据，如图 6-21 所示。GIS 软件应用实验指导书6图6-18 图 6-19图6-20 图 6-213、提取等高线执行菜单命令3D Analyst （三维分析）f Surface Analysis （表面分析）f Contour（等高线），对话框中 Contour interval （等高距）设置为 50 米，其他各参数 如图6-22 所示，执行后可得到等高距为 50 米的等高线，如图 6-23 所示。 图6-22 图 6-2

11、34、计算地形表面的阴影图在上一步基础上进行，执行菜单命令 3D Analyst （三维分析）f Surface Analysis（表面分析）f Hillshade （山体阴影），按图6-24所示指定各参数，其中 AzimuthGIS 软件应用实验指导书7（方位角）设置为 315， Altitude （高度角）设置为 45，生成地表阴影栅格如图6-25所示。DEM渲染：关闭除tingrid 和Hillshade 以外所有图层的显示，并将tingrid置于Hillshade 之上，右键点击tin grid ，在属性对话框中参照图6-26设置选项 页中的颜色，。打开 Effects （效果）工具栏

12、，设置栅格图层 tingrid的透明度为 40%左右，如图 6-27 所示。图6-24 图 6-25图6-26 图 6-275、可视性分析1）通视性分析在上一步的基础上进行，在 3D Analyst （三维分析）工具栏上选择工具， 在出现的 Line of Sight （通视线）对话框中输入 Observer offset （观察者偏 移量）和Target offset（目标偏移量），即距地面的距离，如图 6-28所示。在地图显示区中从某点 A 沿不同方向绘制多条直线，可以得到观察点 A 到不 同目标点的通视性，如图 6-29 所示，其中绿色线段表示可视的部分，红色线段 表GIS 软件应用实验

13、指导书8示不可见部分。2）可视区分析：移动发射基站信号覆盖分析 在上一步基础上进行，在内容列表中关闭除 tingrid 之外的所有图层，加载移 动基站数据。执行菜单命令3D Analyst （三维分析）Surface Analysis （表 面分析）Viewshed （可视区），在对话框中设置如图6-30所示的参数。生成可视区栅 格，如图 6-31 所示。其中绿色表示现有发射基站信号已覆盖的区域，淡红色表示无法 接收到手机信号的区域。图6-28 图 6-29图6-30 图 6-316、地形剖面 在上一步基础上进行，点击三维分析工具栏上的 插入线 工具，在地图上跟踪一条线段，这条线段可以从DEM数据tingrid中得到高程值，点击创建剖面图按钮，得到上一步所生成的 3D 线段的剖面