DEM三维模型Word版

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DEM中的重要模型总结

地形指标提取坡度变率Slope of Slope（SOS）坡向变率Slope of Aspect（SOA）SOA ＝（（[SOA1]+[SOA2]）-Abs（[SOA1]-[SOA2]））/ 2，即可求出没有误差的DEM的坡向变率地形起伏度可先求出一定范围内海拔高度的最大值和最小值，然后对其求差值即可。

可以使用Spatial Analysis中的栅格邻域计算工具Neighborhood Statistics求得最大值和最小值，邻域的设置可以为圆，也可以为矩形，邻域的大小可根据自己的要求来确定。

地面粗糙度：是特定的区域内地球表面积与其投影面积之比。

它也是反映地表形态的一个宏观指标。

使用栅格计算器: 1 / Cos（[Slope of DEM]*3.14159/180）地形特征信息提取提取山脊线、山谷线方法一方法二山脊＝正地形 & SOA > 70，山谷＝负地形 & SOA > 70正（负）地形＝[DEM]-[B]（Neighborhood Statistics）设（Statistic type）为平均值（Mean）邻域的大小为11×11（可以改变），得到一个平均值数据层，记为B；地下水潜在污染分析：内容分析：每个因子已经定级（0～5），土地利用层定级9.9的为城市和建成区用地（模型中不包括），土壤因子（w=0.6）比土地利用（w=0.2）和地下水深（w=0.2）更重要。

即Index＝0.6×土壤＋0.2×土地利用＋0.2×地下水深。

一、栅格数据分析方法：1、将depwater、landuse和soil三个栅格数据按照结果要求进行重分类。

2、将三个重分类后的栅格数据按照要求利用栅格计算器进行栅格计算，再将计算结果按题目要求进行重分类就得到最终结果。

二、矢量数据分析方法：1、将三个矢量数据进行融合（Iintersect）得到包含它们所有属性的融合图层。

DEM表面建模

插值法：寻找插值函数的方法。
常用的插值函数有：代数多项式、三角多项式、有理函数、样条函数等。
§6.1 一元函数插值与逼近（2）
二、n次代数插值多项式：
拉格朗日插值多项式：
Ln x y0l0 x y1l1 x ynln x yk lk x
k 0 n
0, 3 x 2 , 4 9 1 2 3 x x , 2 2 8
3 2 1 x 2 1 3 x 2 2 x
三次基本样条函数： x 1 x 23 4x 13 6 x 3 4x 13 x 23 3
k 0 n k 0
yk 1 2lk xk x xk l x yk x xk lk2 x
k 0 时，得到三次埃尔米特插值多项式为： 2 2 x x0 x x1 x x1 x x0 y 0 1 2 H 3 x 1 2 x x x x y1 x0 x1 0 1 x1 x0 1 0
在两点之间的最终曲线上采用左右加权的曲线
y1, 2 x WL xyL x WR xyR x
(7.2)
§6.1 一元函数插值与逼近（8）
3、加权平均的抛物线拟合法：
式（7.2）须满足条件：权函数须满足条件：
WL x WR x 1
y1, 2 x1 y L x1 y1, 2 x1 y x1 L
3! x 2 0, 2 1 3 x x2 , x 1 3 2 3 1 3 x x2 2 x , 1 x 2 6 4
§6.1 一元函数插值与逼近（12）

11.DEM制作和三维分析

使用矢量和栅格clip、split都不可以的，只有在创建Tin，加入剪裁的面，一起参与创建tin，面的参数设置，如下，使用 hard clip 多边形参与tin四种方式 1. 裁切：定义插值的边界，处于裁切多边形之外的输入数据将不参与插值与分析操作。 2. 删除：定义插值的边界，与裁切多边形的不同之处在于多边形之内的输入数据将不参与插值与分析操作。 3. 替换：可对边界与内部高度设置相同值，可用来对湖泊或斜坡上地面为平面的开挖洞建模。 4. 填充：它的作用是对落在填充多边形内所有的三角形赋予整数属性值。表面的高度不受影响，也不进行裁切或删除。
3.3 坡向分析结果
3.4山体阴影(hillshade)
山体阴影(hillshade)：是根据设置的光源对栅格的照明值，太阳方位角、太阳高度角设置，设置的位置不同，结果也不一样，可以用于日照分析，一天日照的时间等，值越小表示，阴影越大
3.5视域（中级）
在ArcGIS主要两点直线之间是可见的还是遮挡的，必须要选择一个点层，在屏幕上画线，可以实现屏幕上两点可视分析，绿色表示可视，红色表示不可视。注意坐标系统的问题
1.创建TIN：点、线创建TIN 2.TIN转栅格：tin生成栅格DEM 3.地形转栅格：点、线创建栅格DEM 4.栅格转TIN:栅格DEM转TIN 5.栅格转ASCII：栅格DEM转文本 6.ASCII转栅格：文本转栅格 7.Terrain使用向导创建
2.1创建TIN
1、使用等值线和离散点（有一个字段标注高程值）加载等值线，一定要选高程字段硬断线提供Z值，那么构建出来的Tin也就会在Hard line处生成节点，表示表面上的不连续性；软断线在参与构Tin时，本身不提供Z值，表示线性要素但并不改变表面坡度的边。比如，要标出当前分析区域的边界，mass points离散点，生成的TIN 没有线，用于点生成tin

Dem与遥感影像制作三维效果简单教程.docx

Dem与遥感影像制作三维效果简单教程1、软件要求制作软件用ArcGIS的Arcsence模块，注意装ArcGIS9. 0以上，而且安装级别要装到Arcinf o级别才有Arcsence。

Desktop、和editor 版本可能没有Arcsence模块。

2、数据要求Dem数据：dem数据可以是买的1: 5万DEM或在网上下载的全球DEM srtm3o多可以，dem 格式有很多有*・txt、♦. asc. *. grd. ♦. dem 等，本教程用*. txt或*・asc其实这两种格式是一样的。

遥感影像：spot5、TM、quickbird等校正好的影像。

分辨率越高效果越好。

本教程用spot 2.5m分辨率的影像。

注意：dem数据和遥感影像数据的坐标系统要一至否则无法叠加在一起。

dem数据和遥感影像数据的坐标系统转换时应为他们不是矢量图因此坐标转换不能用普通的gis软件转换要借助遥感软件对坐标进行重投影转换。

3、Dem与遥感影像制作三维效果操作(1) dem转换启动ArcGIS的arcsence模块，在arcsence工具栏中单击◎ 按钮载入arctoolbox,界面如下图：6 Arc Jem Ar双击 conversion tool 工具展开 conversion tool X 具箱。

双击To raster 工具展开To raster 工具箱。

双击ASCII to Raster 工具打开如下对话框:2 3 2UUt HUM !•!>□ W A* a a A • □自 o w◎ 4 ^ ：：：： n (• O M"nml那毛柚d •…■ M K 5 «•M T..KMiUrut Title Lir ・ep"KfO3C ・vv ・ Vaal*Too3i r..i.fiMiMtilKal HyU L>S**4«■・『•#■»・> p ^541 北3>・1 k^alf «• T OO I K fgE 伽1li"・单击“OK”按钮执行转换操作，转换完成后自动在arcsence主窗口打开DEM如下图U 凡样■•CM -D SF Q 金■» •口t?■逊Q© 础®© :; ：：1it o *Jt U A!>«I ・Jr fi«l <J JR■ *IMW1111 1 —■ " L1IXILotl4・・ fiitwwBrwt r・2 卸・Uil ❻T»<11 ・•・」£(*•.«•亍Arctici n <rdyi(TodiCar go 3. facAs £■■■*«* *aai4 & FrM4 & Xt> C*XI• n T» Ctrivica・• f» OB• Bji T«. («c-4*t 4$.■ 0 * ________________ZSBBDS 八口* ,• uA F2・M Q・盘w$ Bu(« io omvr r ・野：• Us?J・8c«t« wwGtzUM T M L I这个DEM是栅格图，我们要把它转换成TIN才能使用。

4、DEM和三维制作

坡度(Slope) 地面的倾斜程度,垂直高/水平距离
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坡向(Aspect)，坡向反映了斜坡所面对的方向。坡向在植被分析、环境评价等领域有重要的意义。在生物学上，生长在朝向北的斜坡上和生长在朝向南的斜坡上的植被一般有明显的差别，这种差别的主要原因在于绿色植被生长需要阳光的充分程度不同；建立风力发电站的选址时，需要考虑把它们建在面向风的斜坡上；地质学家经常需要了解断层的主要坡向，或者褶皱露头，来分析地质变化的过程；在确定容易被积雪融水破坏的居民区的位置时，需要识别朝南的坡面，来得到最初融化的积雪的位置。
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Dem和三维制作
闫磊
2013年6月9日
讲解内容
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1.dem，tin，grid基本含义 2.TIN、DEM制作 3.三维应用和分析
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1.1、Dem是什么
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DEM是“数字高程模型（Digital Elevation Model）”的英文简写。数字高程模型是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型（Digital Terrain Model，简称DTM）的一个分支。一般认为，DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等。在ArcGIS中一般都是表面surface，ArcGis中表面有两种，一种是Raster surface，一种就是Tin surface 而Grid是ESRI自己的基于文件系统的栅格影像格式，等同与tif,jpeg等等
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ArcGlobe和ArcScene的主要区别

DTM、DEM与DSM的区别(word文档良心出品)

由于DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、气象、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。如在工程建设上，可用于如土方量计算、通视分析等；在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析如汇水区分析、水系网络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的基础；在无线通讯上，可用于蜂窝电话的基站分析等。
由此可见DSM的应用前景，也证明surface model应该译为表面模型。
顺带介绍下DOM，其他4D产品以后再单独介绍。
3、其他：DOM
4）DOM（Digital Orthophoto Map）
数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，缩写DOM）是利用DEM对经过扫描处理的数字化航空像片或遥感影像（单色或彩色），经逐像元进行辐射改正、微分纠正和镶嵌，并按规定图幅范围裁剪生成的形象数据，带有公里格网、图廓（内、外）整饰和注记的平面图。
建立DEM的方法有多种。从数据源及采集方式讲有：(1)直接从地面测量,例如用GPS、全站仪、野外测量等；根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获取，如立体坐标仪观测及空三加密法、解析测图、数字摄影测量等等；(3)从现有地形图上采集，如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集然后通过内插生成DEM等方法。DEM内插方法很多，主要有分块内插、部分内插和单点移面内插三种。目前常用的算法是通过等高线和高程点建立不规则的三角网(Triangular Irregular Network, TIN)。然后在TIN基础上通过线性和双线性内插建DEM。
DOM同时具有地图几何精度和影像特征，精度高、信息丰富、直观真实、制作周期短。它可作为背景控制信息，评价其它数据的精度、现实性和完整性，也可从中提取自然资源和社会经济发展信息，为防灾治害和公共设施建设规划等应用提供可靠依据。

(完整word版)实验九地形分析——TIN及DEM的生成及应用(综合实验)

实验九、地形分析-----TIN及DEM的生成及应用(综合实验)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。

通过对本次实习的学习，我们应：a)加深对TIN建立过程的原理、方法的认识；b)熟练掌握ArcGIS中建立DEM、TIN的技术方法。

c)掌握根据DEM或TIN 计算坡度、坡向的方法。

d)结合实际，掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力。

二、实验数据高程点Elevpt_Clip.shp，高程Elev_Clip.shp，边界Boundary.shp，洱海Erhai.shp三、实验内容及步骤1. TIN 及DEM 生成1.1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矢量数据：Elevpt_Clip、Elev_Clip、Boundary、Erhai（同时选中：在点击的同时按住Shift）激活“3D Analyst”扩展模块（执行菜单命令[Customize（自定义）]>>[Extensions（扩展）]，在出现的对话框中选中3D分析模块），在工具栏空白区域点右键打开[3D分析] 工具栏执行[ArcToolbox]>> [3D Analyst Tools] >> [Data Management]>>[TIN]>>[Create TIN]在Input Feature Class中依次添加Elevpt_Clip.shp、Elev_Clip.shp、Boundary.shp以及Erhai.shp，将Erhai的SF_type改为hardreplace，其余保持默认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）得到如下的效果。

执行工具栏[3D Analyst Tools] >> [Conversion]>>[From TIN]>>[TIN to Raster ]，指定相关参数，以TINGrid命名，即已将TIN转为是DEM1.2 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[符号] 选项页，将[ Edege types（边界类型）] 和[Elevation（高程）] 前面检查框中的勾去掉; 点击[ Add添加] 按钮在[添加渲染] 对话框中，将[Edges with the same symbol(所有边用同一符号进行渲染)] 和[ Nodes with the same symbol（所有点用同一符号进行渲染）] 这两项添加么TIN的显示列表中确定之后，将TIN图层局部放大，认真理解TIN的存储模式及显示方式(1)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[Face slope with graduated color ramp （面坡度用颜色梯度表进行渲染）] 和[Face aspect with graduated color ramp（面坡向用颜色梯度进行渲染）] 这两项添加到TIN的显示列表中在上面的对话框中，选中Slope（degrees）点击[分类] 按钮，在下面的对框中，将[类] 指定为5，然后在[间隔值] 列表中输入间隔值：[ 8, 15，25, 35, 90] ，如下图所示点击[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进行渲染，效果如下图所示：(2)TIN 转换为坡向多边形参照以上第（4）步，得到坡向多边形图层得到的坡向多边形中属性分别表示当前图斑的坡向(平坦、北、东北、东、东南、南、西南、西、西北、北)用坡度分类三角形形成多边形，执行[3D Analyst tool]工具栏中的命令[Triangulated Surface]>>[ Surface Slope]，按下图所示指定各参数，以tinSlopef命名：(3)Eliminate合并破碎多边形（选做，需要8-10分钟）新建地图文档，加载坡度多边形图层：TinSlopef, 打开TinSlopef的属性表，添加一个字段Area（类型为Double）左键选择Area一列，通过[Calculate Geometry计算值]操作，计算各个多边形的面积以下的操作将会把面积小于10000平方米的多边形合并到周围与之有最长公共边的多边形中：执行菜单命令[Selection选择]>>[ Select by Attributes通过属性选择]，查询”Area”<=10000 （平方米）的图斑被选中的多边形以高亮方式显示，这些小的图斑将会被合并到与之相邻且有最大公共边的多边形。

DEM生成及三维分析

所有等高线数字化，便可形成高程等值线DEM。等高线的一般形式为：
fk (x ,y)=Ck
(k = 1,2,3... M)
且当Ck≠CL时,不可能有fL( x , y)=CL,其中Ck,CL为常数,fk ,fL,为平面曲线或分段曲线函数。
（二）等高线DEM的建立
等高线DEM的建立一般是直接采用数字化地图上的等高线即成。目前常用的三种方法为：
DEM的制作才具有了较为可靠的质量。但精度分
析与评价仍用了中误差的概念，是不正确的。
（二）DEM精度分析及误差模型
1、等高线DEM精度
等高线DEM的数据是数字化地图或数字摄影测量方法的数字化成果。等高线DEM的误差包括原始数据误差△图和数字化误差△数，地图上数据的误差可分为平面和高程两部分：
三、格网DEM
格网（Grid） DEM中的格网，指的是间距分别为Dx和Dy的矩形方格网在二维平面上的正投影。大规模的Grid DEM均需在等高线DEM或TIN DEM的数据基础上才能生成。生成DEM的内插方法很多，一般分为：整体内插、分块内插和逐点内插三类。目前使用较多的内插方法是移动曲面法、加权平均法、线性插值法和克里金法。
构造，有静态和动态多种算法。
Delaunay三角网规则构造TIN方法
静态法 Radial sweep Recursive split Diride conguer Step by step Modified hierarchical Incremental Incremental delete and build 动态法
Delaunay与Voronoi是计算几何中的两种主要构造，它们互为对偶，故Delaunay三角网又可由相应Voronoi多边形各相邻多边形单元的内点连接得到。平面结构的TIN，加上各点的高程，在三维空间便是TIN DEM。

实验三DEM建模

实验三DEM建模一.实验目的通过本次实验学会了用envi软件进行DEM建模。

二．实验工具安装有envi软件的计算机，组内成员每人一台。

三．实验要求要求每位组员进行操作，完成实验。

一名组员进行整理，做PPT，组员要求熟悉PPT，随时准备抽查，进行讲解。

四．实验步骤1.从网上下载原始数据。

2.打开envi软件，打开DEM文件。

3.) 在Toolbox中，启动/Terrain/Topographic Modeling 。

4. 在Topo Model Parameters对话框中，选择地形核大（Topographic Kernel Size）为5。

可以使用不同的变化核提取多尺度地形信息，变换核越大处理速度越慢。

5.通过在"Select Topographic Measures to Compute“列表中点击，选择要计算的地形模型。

6. 如果选择了"Shaded Relief"，需要输入或计算太阳高度角和方位角。

单击Compute Sun Elevation and Azimuth按钮，在Compute Sun Elevation and Azimuth对话框中，输入日期和时间，GMT为9:0:0， Lat（纬度）为40度， Lon（经度）为116度。

单击OK 按钮，ENVI会自动地计算出太阳高度角和方位角。

改变山地阴影图的颜色设置分别为：红色；原色和彩虹。

d五．实验心得通过本次实验初次使用envi软件，对envi软件的功能有了初步体验。

会使用envi软件进行DEM建模。

Mapgis 实验三DEM建模一实验目的1了解mapgisk9在dem建模方面的操作工具。

2 熟练掌握mapgisk9数据导入，建模的流程。

二实验工具计算机一台，mapgisk9软件，采集的dem数据三实验步骤1将得到的.grid文件转化为.msi文件，在[编辑输入]菜单下打开得到最终结果：2也可以将赋值后的等高线文件进行[点线\三角化]得到.Tin文件作为DEM数据文件。

ArCGIS中DEM地形鞍部提取word版本

2.3 山谷线的提取
（1）在ArcToolbox中选择Spatial Analyst Tools →Map Algebra→Raster Calculator工具计算反地形，公式为Abs （dem-2000），得到与原始DEM数据完全相反的反地形数据。如图2-18所示。
注：此步完成后，山谷线的提取和山脊线的提取步骤是一样的，直到最终利用重分类的方法将重新分级的邻域分析后的结果二值化为止。在这里，是不需要对反地形DEM进行洼地填充的。
图2-1 焦点统计设置
（2）在ArcToolbox中选择Spatial Analyst Tools →Map Algebra →Raster Calculator工具，对原始数据与焦点统计后的DEM做减法。结果如图2-2所示。
图2-2 减法计算结果
（3）在ArcToolbox中选择Spatial Analyst Tools →Reclass→Reclassify工具，对减法运算结果进行重分类，分级界线为0。将大于0的区域赋值为1，小于0的区域赋值为0即得到正地形；设置如图2-3所示，结果如图2-4所示。
图2-11 汇流累积量结果图
（4）汇流累积量为0值得提取：在ArcToolbox中选择Spatial Analyst Tools →Map Algebra→Raster Calculator工具，输入公式如图2-12所示（公式为上步（3）中汇流累积量==0），计算结果为所有的汇流累积量为0的栅格，结果如图 2-13所示。
图2-14 邻域分析设置
图2-15 0值部分求均值结果
（6）在求均值后的0值汇流累积量数据上单击右键，选择属性，进行重新分级，将数据分为两级，调整临界点，以等值线图和晕渲图进行判断，属性值越接近1越可能是山脊线位置，确定分界阈值为0.65667。

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在Arcgis中利用分层设色法实现DEM可视化分析，生成立体等高线、三维线框透视图、地形三维表面模型。

数据：汤国安ARCGIS数据里的DEM
分层设色法：
1、基于高程的分带设色
一、提取等高线
工具：空间分析里的，设置参数:
二、分层设色
对DEM进行分层设色。

再把上述之前建立好的等高线加上来，并调整透明度【图层属性|符号系统|唯一值设置|高级|透明度】，得到
注：这里因为点数较少，所以得到的线框图比较简单，所以也就导致最后的三维表面模型有点生硬，不够贴合实际。

二、利用ARCGIS软件，基于地形晕渲法模拟一天中南京地形的光照变化（因为找到的南京地区的数据有问题，不能用，所以就用其他的DEM数据代替。

）
1、提取坡度、坡向
利用【空间分析|表面|坡度、坡向】
得到：
2、利用山体阴影提取当地在不同太阳方位角和高度角（参考坡向和）得到的图：
太阳方位角=225°，高度角=15°方位角=315°，高度角=15°
太阳方位角=225°，高度角=60°方位角=315°，高度角=60°
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。