实验三DEM建模
DEM 的建立与及应用实验报告
XX信息工程学院资源环境学院《GIS原理》实验报告实验名称DEM 的建立与应用《GIS原理》实验报告一、实验目的及要求1）巩固掌握格网 DEM 模型及 DEM 应用；2）熟悉 ArcGis 中栅格数据的拼接和裁剪；3）熟悉 ArcGis 中坡度、坡向等地型属性的提取操作；4）熟悉 ArcGis 中地形透视图的建立；5）了解 ArcGis 中等高线的提取、剖面图的创建等操作。
二、实验设备及软件平台ArcCatalog 10.2、cMap 10.2、Scene 10.2三、实验原理DEM高程数据中隐含的很多立体信息，通过不同的处理手法可以得到多种不同的信息。
四、实验内容与步骤1 DEM 数据下载及拼接1）DEM数据拼接（1）打开 ArcMap 中，将数据框更名为“任务 1”。
（2）将所有的数字高程模型文件加载到 ArcMap 中（共6 个文件）。
（3）镶嵌：用ArcToolbox 中Data Management Tools(数据管理工具)/Raster( 栅格)/Raster Dataset( 栅格数据集)/Mosaic(镶嵌)或 Mosaic To New Raster(镶嵌至新栅格)进行拼接。
2）栅格数据剪裁（1）加入四川省边界图层。
（2）使用 ArctoolsBox/Spatial Analyst Tools（空间分析工具）/Extraction(提取分析)/Extract By Mask（按掩膜提取）提取工具。
提取的结果文件命名为四川省 90米DEM。
2 地形属性的提取1)坡度提取（1）启动 ArcMap，添加数据框，并更名为“任务 2”，将四川省 90 米 DEM（任务 1 得到的结果栅格图层）加入。
（2）使用 ArcToolbox 中 SpatialAnalyst Tools （空间分析工具）/Surface（表面分析）工具集中 Slope （坡度）工具提取坡度。
2）坡向提取使用 ArcToolbox 中 Spatial Analyst Tools/Surface 工具集中 Aspect(坡向)具提取坡向。
实验DEM的建立
平差计算曲面特征参数； 对本四次种 实方验法数的据精来度自进测行绘比生较产，：选择误差最小的作为最后的成果
对四种方法的精度进行比较，选择误差最小的作为最后的成果 本对次四实 种验方数法据的来精自度测进绘行生比产较：，选择误差最小的作为最后的成果
2023/3/13
2
实验：DEM的建立
从数据中提取测区范围信息及MBR，最小高程和最大高程； 建 通立过D实E验M，，可我以们看假出设有地限面元是法连精续度光最滑高的，。其原因是用了样条函数，它满足连续光滑的条件 掌采握用建 方立法D是E后M四的种几方种法常。用方法，了解其精度评定 通从过数实 据验点，文可件以中看取出有均限匀元分法布精的度检最查高点，其计原算因内是差用高了程样和条已函知数高，程它，满用足下连式续来光评滑定的DE条M件的质量
➢四种拟合方法比较
➢拟合方法 ➢六参数法 ➢多面函数法 ➢移动曲面拟合法 ➢有限元法
➢拟合精度 ➢1.03
2023/3/13
7
实验：DEM的建立
❖实验结论
➢160Km2需要计算6400个交叉点，所以移
动曲面拟合法和最小二乘配置法不需要分区，
其他两种方法需分区。
➢通过实验，可以看出有限元法精度最高，
实验：DEM目的
➢掌握建立DEM的几种常用方法，了解其 精度评定
❖实验仪器：
➢计算机
2023/3/13
1
实验：DEM的建立
❖原理概述
➢建立DEM的方法有：加权平均法，移动 曲面拟合法，多面函数逼近法，最小二乘配 置法，有限元法 ➢建立DEM，我们假设地面是连续光滑的。 ➢本次实验，建立50mX50m空间分辨率的 DEM。采用方法是后四种方法。
数字高程模型(DEM)建立及应用
实验四数字高程模型（DEM）建立及应用
一，实验目的：
1,，理解和掌握DEM的基本知识；
2，掌握MapGIS中建立DEM的方法；
3，了解DEM在林业生产中的应用领域。
二，实验资料及预处理：
1，火地塘林场1:10000局部地形图；
2，完成上述地形图的等高线矢量化及编辑处理工作，注意，每条等高线必须赋予相应的高程值，然后保存在磁盘上备用。
三，试验方法及步骤：
1，进入MapGIS的DTM分析模块，见图：
DTM分析
2，进入“点线处理”菜单，对等高线进行检查（如漏填等距，等高线不连续等问题），然后进行“等高线点/线栅格化处理”或“等高线
点/线三角化处理”，并以Grid方式或Tin方式保存。
3，分别选择GRD模型或TIN模型进行地图因子的计算和制图。
一，电子沙盘
四，结论：
由于等高线的值有可能输入错误，电子沙盘可能有问题。
DEM实验3
实验三表面创建及景观图制作与污染物在蓄水层中的可视化1.学习并掌握ArcGIS软件中表面生成、表面及矢量要素在场景中的三维显示及其叠加显示。
2．学习并掌握ArcScene三维场景中要素、表面的多种可视化表达方法。
（一）表面创建及景观图制作1．创建区域TIN表面打开ArcScene，并打开dem03文件夹下的ex1中的Exercise3.sxd把Exercise3.sxd中的tin和tingrid图层移除。
打开3D Analyst工具条，3D Analyst→create/modify TIN→create TIN From FeatureLayer 选择Arc_ClipTriangulate as → soft lineOutput TIN: C:\dem03\Ex1\tin1图12．创建栅格表面3D Analyst→Convert→TIN to RasterCell size : 5Output raster: C:\dem03\Ex1\tingrid1图2图33．符号化设计在tingrid1上，双击符号进入symbol selector再分别将Arc_Clip_urb、Arc_Clip_river、Arc_Clip_road的符号进行修改4．建立三维景观图在tingrid1上右击，进入layer properties，base heights，选择obtain heights for layer from surface→地址选择为C:\dem03\Ex1\tingridZ unit conversion →custom 0.5再分别将Arc_Clip_urb、Arc_Clip_road、Arc_Clip_road同样进行上步操作注：地址选择为C:\dem03\Ex1\tin1图4图5（二）污染物在蓄水层中的可视化1．显示污染物的体积与污染程度打开ArcScene，并打开dem04文件夹下的ex1中的Exercise4.sxd在contamination上右击，进入layer properties，base heights，选择obtain heights for layer from surface→地址选择为C:\dem04\Ex1\c_tin因为这个距离比较大，所以将Z轴设置的大一些Z unit conversion →custom 2002．显示污染物空间与水井的关系在well上右击，进入layer properties，在Extrusion上图标，双击fields中的Depth图 63．优先显示需要清理的污染源在facility上右击，进入与well一样的项目卡中，只不过这次是[PRIORITY1] * 100 [PRIORITY1]是将优先级提高一下再打开symboloy→quantities→graduated colors将fields中的value→PRIORITY1图7。
dem建立的一般步骤
dem建立的一般步骤：
dem（数字高程模型）的建立一般遵循以下步骤：
1.定向建模型：在MapMatrix系统下导入空三成果文件。
为了保证数据的准确性，整
个测区的空三成果需导入外业控制点进行定向评估，如不能满足规范限差要求，需要重新定向，直到满足精度要求为止。
再进行绝对定向，核线重采样，建立立体模型。
2.生成单模型DEM：设置好相关参数，软件自动生成DEM。
3.DEM拼接：将图幅所需的单模型DEM拼接在一起，根据比例尺设置标准分幅或者
任意分幅利用系统的DEMX模块裁切单幅DEM。
4.DEM编辑：DEM生成后，将数字高程模型格网点或自动匹配结果映射到影像立体模
型上进行编辑，使数字格网点或匹配点、线尽量切准地面。
预处理结束后进行影像匹配以及对匹配结果进行编辑。
编辑完后可作为成果输出。
DEM建模及可视化表达
演示结束
—School Of Civil Engineering—
测绘121 吴旭祥
—School Of Civil Engineering—
测绘121 吴旭祥
ENVI中的灰度图
由ENVI提取的DEM本身就是含有 高程信息的栅格影像图，本身就具有良 好的可视化能力。
—School Of Civil Engineering—
测绘121 吴旭祥
ENVI中的三维可视化表达
首先，载入DEM并打开 在Topographic模块中有 3D Surface View，点击 它并选中相应的DEM文 件。 在接着的对话框中作如 下设置。点击OK。 其中Vertical Exaggeration为高程的 夸张倍数，数值越大， 高程相对越明显。
图像如图所示。
—School Of Civil Engineering— 测绘121 吴旭祥
ENVI中的三维可视化表达
首先载入并打开影像。 依次打开Topographic模 块中的3D Surface 当然，也可以在DEM 点击它并选中该影像。 上叠加影像，使其更加直观。 载入相应的DEM。 在接着的对话框中作如 下设置。点击OK。 生成！
DEM建模及可视化表达
—School Of Civil Engineering—
测绘121 吴旭祥
DEM建模概述
DEM建立过程就是一个模型建立过程。
从模型论角度来说，数字高程模型就是将源域 表现在另一个域（目标域或DEM）中的一种结构。 建模的目的是对复杂的客体的简化和抽象，并 把对客体的研究转移到模型上来。
—School Of Civil Engineering—
测绘121 吴旭祥
ENVI操作中遇到的问题
第4章DEM表面建模
• 虽然任何复杂曲面都可以由多项式在任 意精度上逼近，但在DEM内插中整体内 插并不常用。
缺点
（格网大小取决于DEM的应用目的），形成 覆盖整个区域的格网空间结构； • （2）利用分布在格网点周围的地形采样点内 插计算格网点的高程值； • （3）按一定的格式输出，形成该地区的格网 DEM。 • 关键环节：格网点高程的内插计算！
• 内插分类：
• （1）按数据分布
• 规则分布内插方法、不规则分布内插方法、等高线数据 内插方法
步长增大或缩小正方形边长。
逐点内插模型对数据量要求
内插函数模型 加权平均法 多层曲面叠加法 移动曲面拟合
采样点数量 4～10 4～10 >8
最小二乘拟合
>6
有限元内插
4～10
• 常用的邻域搜索区域有搜索圆和搜索正方形两种
• （1）搜索圆：
• 以当前内插点为圆心，按一定半径建立的圆形邻域， 该邻域的初始半径R可按下述经验公式确定：
•
4.3.3逐点内插法
• 逐点内插本质上是局部内插，但局部内插中的 分块范围一经确定，在整个内插过程中其大小、 形状和位置是不变的，凡是落在该块中的内插 点，都用该块的内插函数进行计算。
• 逐点内插法的邻域范围大小、形状、位置乃至 采样点个数随内插点的位置而变动，一套数据 只用来进行一个内插点的计算。
• （2）内插范围 • 整体内插方法、局部内插方法、逐点内插方法 • （3）内插曲面与采样点关系 • 纯二维内插、曲面拟合内插 • （4）内插函数性质 • 多项式内插：线性内插、双线性内插、高次多项式插值; • 样条内插;有限元内插;最小二乘配置内插 • （5）地形特征理解
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。
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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。
如图：
四实验感受
通过本次实验，我们学会了利用软件进行dem数据建模的方法，了解了建模的理论。
实验三四DEM建模和可视化分析
实验目的：
使用ENVI 和ARCFIS 软件进行DEM建模和可视化分析。
实验要求：
通过自主查资料，收集有关建模和可视化分析的文章。
中英文学术期刊皆可。
了解ENVI和ARCGIS 软件的使用。
实验步骤及方法：
1，DEM建立过程就是一个模型建立过程。
从模型论角度来说，数字高程模型就是将源域表现在另一个域（目标域或DEM）中的一种结构.
实验二中通过遥感影像提取立体像对建立DEM本次实验不再赘述。
2，可视化分析过程，首先，载入DEM并打开
在Topographic模块中有3D Surface View，点击它并选中相应的DEM文件。
在接着的对话框中作如下设置。
点击OK。
其中Vertical Exaggeration为高程的夸张倍数，数值越大,高程相对越明显.图像如图所示。
首先载入并打开影像。
依次打开Topographic模块中的3D Surfac点击它并选中该影像。
载入相应的DEM。
在接着的对话框中作如下设置。
点击OK。
生成！
后续的操作中发现图像有偏移现象，如图，水库位置不合适。
经过探讨，最终发现是图像未经过影像校正。
为此，需要载入地面控制点。
依次打开MAP，Orthoretification，CARTOSAT-1，with Ground Control
开始对影像进行有地面控制点的校正。
点击change projection 进行投影设置。
设置如图所示。
在影像上找相对应的地物进行匹配，输入谷歌经纬度及高程。
然后点击Add Point。
完成添加。
地面控制点越多，越利于地面高程的准确性。
可依据实际需要选择性添加控制点。
关联相应DEM后进行输出。
最终DTM精确度得到很大提高。
使用ARCGIS生成等高线：
通过Arcmap载入img文件。
依次打开ArcToolbox下的“栅格表面”，“等值线”。
按需求设置等值线间距，“确定”，生成等值线。
结果如图其中，在ArcGlobe模块下可以生成三维等高线图。
通过ArcToolbox下的“栅格表面”“等值线”生成等高线并与影像叠加。
可以生成含有等高线的影像图。
（测绘1班4组）实验三 DEM生成
一实验目的
1 通过本次实验,掌握利用野外数据采集得到的相关数据记性DEM生成的方法与步骤
2 掌握相关数据处理的流程
二实验准备
实验二获得的相关.dat文件，计算机位
三实验过程
（一）数据转换
.dat文件不能直接在ArcGIS中打开,所以将.dat的后缀名改为.csv.csv文件可以直接导入ArcGIS。
(二)数据导入
Csv文件不能直接在ArcGIS中显示，所以需要将文件导出后导入。
（1）点击导入，输入查找范围，选择相关文件
确认添加
（2）导出数据，设置输出表，点击确定
（三）创建tin
利用Arcmap中的3D analyst工具，加载等高线矢量图层
生成的tin相关图像
从3D Analyst工具栏中的“3D Analyst”菜单中选择“Convert”下的“Tin to Raster...”命令。
（测绘2班1组）实验三 DEM数据建模
一．实验目的：
掌握在ArcGis中利用等高线构建TIN，然后通过内插TIN形成DEM。
二．实验内容：
DEM的建立有基于不规则分布采样点、基于规则格网分布采样点、基于等高线分布采样点三种方式。
由于获取了矢量数据，我们采取了基于等高线分布采样点建立DEM的方法。
基于等高线分布采样点有三种方法可以实现DEM的建立，即等高线离散法、等高线内插法、等高线构建TIN法。
我们采用了等高线构建TIN法。
这种方法首先建立TIN，然后通过内插TIN形成DEM。
与其他两种方法相比，这种方法在效率和内插精度上都是最优的。
三．实验步骤：
1.在ArcMap中新建一个地图文档,添加矢量数据：Elevpt_Clip、Elev_Clip、Boundary、Erhai，按住Shift，同时选中多个文件。
2.激活“3D Analyst”扩展模块（执行菜单命令 [工具]>>[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。
3.执行工具箱[3D分析]中的命令[3D分析]>>[创建/修改TIN]>>[从要素生成TIN]；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。
4.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。
5.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。
6.单击OK后得到结果。
四．实验心得与体会：
通过自己动手操作，对利用ArcGis进行DEM建模有了更深的了解，也加深了对ArcGis软件的熟悉。