数字地面模型实验报告
数字测绘实训报告
一、前言随着科技的不断发展，数字测绘技术在我国得到了广泛应用。
为了更好地了解和掌握数字测绘技术，提高自身专业技能，我在本次实训中参与了数字测绘的相关工作。
以下是我对实训过程的总结和反思。
一、实训目的1. 熟悉数字测绘的基本原理和操作流程；2. 掌握数字测绘软件的使用方法；3. 提高实际操作能力，培养团队协作精神；4. 了解数字测绘在我国的应用和发展趋势。
二、实训内容1. 数字测绘基本原理及操作流程（1）数字测绘的基本原理：数字测绘是将地球表面的地形、地貌、地物等信息通过数字化手段，转化为电子数据的过程。
主要包括数据采集、数据处理、数据存储、数据管理和数据应用等环节。
（2）数字测绘操作流程：①数据采集：利用全站仪、GPS等设备进行实地测量，获取地形、地貌、地物等数据；②数据处理：对采集到的数据进行编辑、校正、拼接等处理；③数据存储：将处理后的数据存储在数据库中；④数据管理：对存储的数据进行分类、检索、更新等管理；⑤数据应用：将数据应用于地图制作、工程设计、城市规划等领域。
2. 数字测绘软件使用（1）ArcGIS软件：ArcGIS是一款功能强大的地理信息系统软件，主要用于地图制作、空间分析、数据管理等。
实训过程中，我们学习了ArcGIS的基本操作，如地图制作、空间分析、数据查询等。
（2）CAD软件：CAD（计算机辅助设计）软件在数字测绘中主要用于地形图、建筑图纸等的设计。
实训过程中，我们学习了CAD的基本操作，如绘图、标注、修改等。
3. 实地测量在实训过程中，我们利用全站仪、GPS等设备进行了实地测量，掌握了实地测量操作技巧。
具体内容包括：（1）水准测量：测量已知点的高程，计算未知点的高程；（2）导线测量：通过测角和量距，求出各导线点的坐标；（3）碎部测量：根据控制点，测定碎部点的平面位置和高程；（4）地形图绘制：利用采集到的数据进行地形图绘制。
4. 团队协作在实训过程中，我们分为多个小组，每个小组负责不同的任务。
实验四GIS数字地形分析
合肥工业大学资源与环境工程学院《地理信息系统概论》实验报告实验四姓名：谭远富学号：专业 : 地信09-2班任课教师 : 赵萍数字地形分析一、实验目的1. 理解DEM和TIN结构，掌握ArcGIS中建立DEM、TIN的技术方法2. 掌握利用ArcGIS进行数字地形分析的方法及应用能力二、实验材料软件：ArcGIS Desktop ---ArcMap（3D分析模块），实验数据：文件夹ex4三、实验内容及步骤第1步TIN及DEM 生成在ArcMap中新建一个地图文档，添加矢量数据：Elevpt_Clip、Elev_Clip、Boundary、Erhai激活“3D Analyst”扩展模块，在工具栏空白区域点右键打开“3D Analyst”工具执行工具栏[3D Analyst]中的菜单命令[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：在[从要素生成TIN中]对话框中，在需要参与构造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），设定三角网特征输入（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”，其它图层参数使用默认值即可。
生成新的图层tin，在“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。
打开Arctoolbox执行[3D Analyst]中的命令[TIN转栅格]，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”确定后得到DEM数据“TinGrid”，其中，每个栅格单元表示50m×50m的区域。
第2步TIN的显示及应用关闭除“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“边界类型”和“高程”前面检查框中的勾去掉，点击“添加”按钮。
数字地面模型
2、格网式数模 将路中线左、右一定宽度内的地面划分为大小相等的方格 或长方格，按一定的次序读取网格点高程，输入计算机即 构成格网式数模。 内插高程时，先判断给定点在哪个格网内，然后读出该格 网四个角点高程，采用一定的多项式内插方法内插。 格网数模的优点是只需存储格网节点的高程而不需存储平 面坐标值，检索和内插简单、快速、数据采集方便，选点 不依赖于经验，便于应用等。缺点是不适合地形的突然变 化，因为节点不一定是地形变化点，因此，地形变化大的 地方精度低。
（二）采样点的密度 1、原始数据的分块 由于公路较长，路线所经地形区域较大，构造DTM的原 由于公路较长，路线所经地形区域较大，构造DTM的原 始数据量一般都很大，在应用各种数模内插方法时并不知 道哪一部分数据点在内插范围内，若求算每项一待定点都 对整个原始数据进行扫描，显然是不现实的，因此，应对 原始数据进行分块处理。 2、断裂线 断裂线是建立数字地形模型的重要数据，它对数模的高 程内插精度有相当大的影响。能否有效地处理断裂线 ， 是数据模能否用于工程实际的关键。
数字地面模型
一 数字地面模型的原理及其在道路设计中的 应用
数字地形模型(Digital 数字地形模型(Digital Terrain Model,通常简称 Model,通常简称 DTM)是一个表示地形特征的、空间分布的、有规则的数 DTM)是一个表示地形特征的、空间分布的、有规则的数 字阵列，也就是将地形表面用密集的三维坐标X 字阵列，也就是将地形表面用密集的三维坐标X、Y、Z表 示的一种数学表达形式。 在道路设计中的应用： 1、内插纵、横地面线； 2、绘制地形图等高线 3、构建三维地面模型
3. 三角网式数字地面模型 三角网式数字地面模型简称三角网数模。它是用许多的平 面三角形逼近地形表面，即将地表面看成是由许多小三角 形平面所组成折面覆盖起来的，读取并存储三角形顶点的 三பைடு நூலகம்坐标，即构成三角网数字地面模型。
数字地面模型第一次实习报告
数字高程模型实习一1、不规则三角网建模利用软件构建不规则三角网，在所有可能的三角网中, Delaunay三角网在地形拟合方面表现最为出色,因此常常被用于TIN的生成。
当不相交的断裂线等被作为预先定义的限制条件作用于TIN的生成当中时,则必须考虑带约束条件的D_三角网。
TIN是一典型的矢量数据结构，通过节点、三角形边和三角形面间的关系显示或隐式表达地形散点的拓扑关系，要求高效的TIN存储与组织结构。
这里在加入特征线之后模型明显的比加入特征线之前更加合理了，它去掉了外面的角点，以及其中的有约束的区域的三角形，比未加入特征线前更加贴近实际。
(1)高程点/线三角化首先打开线文件，在处理电线菜单中选择“高程点/线三角化”，然后右键单击“显示三角剖分”来显示效果图。
地性线的三角形。
(2)快速生成三角剖分网打开数据快速生成的三角剖分(3)建立带约束条件的不规则三角网在山顶点处，由于存在平高三角形（即在同一条等高线上的点构成的三角形）所以山顶看起来会是平的，为了解决这个问题我们必须人为的加入一个山顶点（一般这个点的高程与等高线的高程不能超过等高距）来构建新的三角网，这样才能够在山顶处显示出地形的起伏效果。
显示特征线文件效果图显示带约束的三角网2、选择区域进行局部修正在构建三角网的过程中，如果有特征线，构建的三角形不能跨越该特征线。
如果是平高三角形，则在该等高线外，根据LOP法则构建三角网。
在山顶点处，由于存在平高三角形（即在同一条等高线上的点构成的三角形）所以山顶看起来会是平的，为了解决这个问题我们必须人为的加入一个山顶点来构建新的三角网，这样才能够在山顶处显示出地形的起伏效果。
第二个修订处在山脊线，由于山脊的存在，必然会使两边的山坡向山脊隆起，此时，有的三角形直接穿过了山脊构建三角形，这显然与实际的情形不符合。
为了解决这个问题我们需要沿着山脊画出一条线，以此线与等高线的交点来重新构建三角形，这样才不会出现有三角形穿过山脊的情形。
数字化地图测绘实习报告
数字化地图测绘实习报告数字化地图测绘实习报告数字化地图测绘实习报告现在，随着数字测图仪器、电脑和软件的发展，传统的测绘方法因此而发生了巨大的变化。
以全站仪为代表的智能化、数字化测绘仪器，使三维数据自动采集、传输、处理的测量数据处理系统得以实现，从而减轻了测绘人员的工作强度，提高了效率，缩短了人员培训时间，测绘精度也得到了保证和提高。
所谓数字测图(Digital Surveying and Mapping，DSM)系统是以计算机及其软件为核心在外接输入输出设备的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统。
数字地图(Digital Map)以数字形式存贮在磁盘、磁带、光盘等介质上的地图。
通常我们所看到的地图是以纸张、布或其他可见真实大小的物体为载体的，地图内容是绘制或印制在这些载体上。
而数字地图是存储在计算机的硬盘、软盘或磁带等介质上的，地图内容是通过数字来表示的，需要通过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分析。
数字地图上可以表示的信息量远大于普通地图。
数字地图可以非常方便地对普通地图的内容进行任意形式的要素组合、拼接，形成新的地图。
可以对数字地图进行任意比例尺、任意范围的绘图输出。
它易于修改，可极大全野外数据采集法成图主要有下列内容：1.数字化测图的准备工作(测区资料收集、设计、设备软件准备、计划等)；2.控制测量；3.外业测绘；4.内业图形编辑(包括常用编辑、图形分幅、图幅整饰等)；5.成果归档(图件储存备份、输出、入库等)用全站仪进行外业观测，测量数据自动存入仪器的数据终端，然后将数据终端通过接口设备输入到台式电脑。
采用这种方法则从外业观测到内业处理直至成果输出整个流程实现自动化。
实际上，数字测图的全过程都是在进行数据处理，但这里讲的数据处理阶段是指在数据采集以后到图形输出之前对图形数据的各种处理。
数据处理主要包括数据传输、数据须处理、数据转换、数据计算、图形生成、图形编辑与整饰、图形信息的管理与应用等。
数字地面模型
1、数字高程模型的定义（DEM）：从狭义角度定义：DEM是区域地表面海拔高程的数字化表达。
从广义角度定义：DEM是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。
2、数字高程模型的研究内容：1)地形数据采样2）地形建模与内插3）数据组织与管理4）地形分析与应用5）DEM可视化6）不确定性分析与表达3、数字高程模型分类：按结构分类：基于面单元的DEM(规则结构：正方形、正六边形格网结构，其他；不规则结构：不规则三角网、四边形。
)、基于线单元的DEM、基于点的DEM；2）按连续性分类：不连续型DEM、连续不光滑DEM、光滑DEM；3）按范围分类：局部DEM、地区DEM、全局DEM；4、DEM基于操作应包括如下主要内容：1）高程内插，即给定一点的平面位置（x,y）,内插计算该点的高程H；2）拟合曲面内插，即对于一组已知点（x,y,z），通过曲面拟合，推求给定位置的高程；3）剖面线计算；4）等高线内插；5）可视区域分析；6）面积，体积计算；7）坡度，坡向，曲率计算；8）晕渲图；5、数字高程模型应用：科学研究应用：（DEM主要用在以下几个领域）1）区域，全球气候变化研究2）水资源野生动植物分布3）地质，水文模型建立4）地理信息系统5）地形地貌分析6）土地分类，土地利用，土地覆盖变化检测等。
商业应用：（数字高程模型的商业潜在用户分布在以下几个主要行业）1）电信2）空中交通管理与导航3）资源规划管理与建设4）地质勘探5）水文和气象服务6）遥感，测绘7）多媒体应用和电子游戏。
工业工程应用：主要包括电信，导航，航空，采矿业，旅游业以及各种工程建设如公路，铁路，水利等部门。
管理应用：主要有自然资源管理，区域规划，环境保护，减灾防灾，农业，森林，水土保持以及与安全相关的各种应用如保险，公共卫生等领域。
军事应用：（DEM在军事上的应用主要在以下几个方面）1）虚拟战场2）战场地形环境模拟3）为作战部队提供作战地图4）军事工程5）基于地形匹配的导引技术6、简单矩阵结构：规则格网DEM的数据在水平方向和垂直方向的间隔相等，格网点的平面坐标隐含在行列号中，故适宜用矩阵形式进行存储，即按行（或列）逐一记录每一个格网单元的高程值。
数字地面模型
数字地面模型DTM（Digital Terrain Model）——数字地面模型是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位臵特征和地形属性特征的数字描述。
地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。
数字地形模型（DTM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956）。
此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。
在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。
在遥感应用中可作为分类的辅助数据。
它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等。
在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。
对DTM的研究包括DTM的精度问题、地形分类、数据采集、DTM的粗差探测、质量控制、数据压缩、DTM应用以及不规则三角网DTM的建立与应用等。
1．概述数字地形模型（DTM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956）。
此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。
在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。
在遥感应用中可作为分类的辅助数据。
它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等。
在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。
对DTM的研究包括DTM的精度问题、地形分类、数据采集、D TM的粗差探测、质量控制、数据压缩、DTM应用以及不规则三角网DTM的建立与应用等。
1．1 DTM和DEM 从数学的角度，高程模型是高程Z关于平面坐标X，Y两个自变量的连续函数，数字高程模型（DEM）只是它的一个有限的离散表示。
数字地面模型
DEM模型是DTM模型的一种特例。
从测绘的角度看 DEM模型是新一代的地形图，它通过存储在 介质上的大量地面点空间数据和地形属性数 据，以数字形式来描述地形地貌。 为了表示地形起伏必需存储三维数据，这首先 必需研究三维数字地面模型。
整体 数学方法 局部
傅立叶级数 高次多项式 规则数学分块 不规则数学分块 规则 密度一致 密度不一致 三角网 邻近网
单元或数组元素对应一个高程值。
用规则采样点数据（或把不规则采样点数据内插成 规则点数据），而后，以矩阵形式来表地面形状。 它已成为栅格数据结构中DEM的通用形式。
1.模型的表示
按平面上等间距规则采样，或内插所建立的数字地面 模型，称为基于栅格的数字地面模型，可以写成以下 形式:
DTM＝│Zi,j│,i=l,2,…,m; j=1,2,n
DEM表示方法
点数据 图形法
不规则 典型特征 水平线
山峰、洼坑 隘口、边界
山脊线 谷底线 海岸线 坡度变换线
线数据
垂直线
典型线
DEM的表示方法
7.2 DEM的常用数据模型
一、规则格网(grid)模型
规则格网模型将空间区域分成规则的等距离单元，
每个单元对应一个数值，通常在数学上表示为一个
矩阵，在计算机中表现为一个二维数组，每个格网
根据各局部等值线上的高程点，通过插值 公式计算各点的高程，得到DEM。
2）数据头
DEM数据的起点坐标、坐标类型、格网大小、行列数 等。 3）数据体 行列数分布的数据阵列。
4、规则格网的优缺点 规则格网数据模型的优点：
1）数据结构简单，算法实现容易，便于空间操作
和存储。尤其适合在栅格数据结构的GIS系统中。 2）容易计算等高线、坡度、坡向、自动提取地域 地形等。 规则格网是DEM最广泛使用的格式。目前，很多 国家都以规则格网的数据矩阵作为DEM提供方式。
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专业实训实习报告
姓名
课程代码课程名称数字地面来自型任课教师实验代码
实验名称
实训时间
201
实训地点
指导教师
实训实习目的要求：
学习并掌握不规则三角网（TIN）与规则格网（GRID）的建立过程
实训实习过程：
1.在ArcCatalog中创建等高线图层和等高点图层
2.等高线数字化环境的设置（Snap）
2）点击工具栏中编辑器—开始编辑，开始属性编辑，点击栅格图像上每一个需要矢量化的对象，每矢量一个对象，就要在其属性表中添加相应信息(可以从栅格图像上得到)如每一条等高线需要在属性表中添加其高程数据，每一个等高点需要添加其名字和高程数据，等高线属性表完成后如图3.1.
图3.1
7）在创建图层的过程中可以将等高线或者等高点全部画完添加属性，完成属性表也可以画出一条线或者一个点后就进行属性表的完善工作。
4.生成不规则三角网DEM（TIN）
1）点击菜单栏—自定义—扩展模块—选中3D Analyst后关闭对话框
图4.1
2）打开ArcToolbox—3D Analyst工具—数据管理—TIN—创建TIN，在弹出的对话框中设定输出的位置，名称输入的要素选择上一步创建的line和point图层还有poly-polygon，点，线高度字段选择high，polygon字段选择none，SH Type分别选择hard line和mass points，设置完成后点击确定生成TIN如图4.4。但是缺失西北角，最高高程为500，最低为160.
这次实验的前半部分的操作在之前的课程中已经学习过，在这次试验中老师要求我们独立完成前几步操作，在操作过程中，我认识到自己学习中的不足，之前学过的东西掌握不牢固，想起来容易但是做起来发现很多地方没有掌握，最后在老师的带领下完成此次试验的全部内容，看着自己完成的成果，心里很高兴，同时也让我意识到要想真正掌握一个软件的操作还需要自己多学习，多练习。
成绩
教师签字
备注：根据实际要求可加附页。电子文本与此等效。
1.在ArcCatalog中创建等高线图层和等高点图层
1）建立图层。在ArcCatalog 模块中新建一个Shape file文件。
2）设置图层类型。通过Create New Shape file创建shapefile对话框，给Shape file 文件起一个图层名字，等高线图层为line等高点图层为point，同时在Feature Type要素类型下拉列表中根据图层类型选择：线图层选择折线line，点图层选择Point点。如图1.1 ，1.2
图5.4
图5.5
3）提取一根等高线，以高程为300的等高线为例，等值线序列输入生成的GRID数据设定存储位置，等值线设为300，点击确定提取出高程为300的等值线。如图5.7.
图5.6
图5.7
图2.1
图2.2
图2.3
3.数字化等高线
1）属性加载字段。等高线图层完成后点击编辑器选择停止编辑，右击line图层-→Open Attribute Table打开表，点击表选项按钮 ，选择添加属性—添加high高程字段，选择适当类型，点击OK 便完成了对高程点图层的属性设置。等高点point图层中还要添加name字段。
图1.1
图1.2
3）设置图层坐标系。点击Edit编辑按钮，弹出Spatial Reference属性对话框，在此对话框中可通过两种方式设置图层文件的坐标系。点击 按钮导入poly的坐标系为参考坐标系，如图1.3点击确定完成。
图1.3
2.等高线数字化环境的设置（Snap）
1）加载图层。在Arc Map 中，同时打开栅格图像和矢量图层(Shape file 文件)即line等高线图层和point等高点图层，选中line图层。打开编辑器选择开始编辑，然后在创建要素工具栏中国选择线开始以栅格图像为为基础画出等高线如图2.1,2.2同样的方法进行等高点图层的绘制。完成后如图2.3
图4.2
图4.3
图4.4
5.生成规则格网DEM（GRID）
1）在ArcToolbox中选择—转换—由TIN转出—TIN转栅格，输入上一步生成的TIN图5.1，点击确定后看到生成的黑白GRID数据图5.2，打开属性面板—源看到行数和列数如图5.3
图5.1
图5.2
图5.3
2）打开AtcToolbox--栅格表面—等值线，输入上一步生成的grid数据，确定存储位置，等值线间距设置为十，点击确定看到如图5.5
3.数字化等高线
4.生成不规则三角网DEM（TIN）
5.生成规则格网DEM（GRID）
自我评价：
本次实验首先在ArcCatalog中创建等高线图层和等高点图层，然后在ArcMap中划出等高线和等高点，完成数字化，然后利用ArcToolbox中的工具生成不规则三角网，然后在此基础上生成规则格网DEM。