DEM制作和表面分析課件

TIN、DEM、表面分析2023年3月31日電話：Email：QQ群:117666234講解內(nèi)容基本含義TIN、DEM制作空間表面分析空間內(nèi)插方法21.1、DEM是什么

DEM是“數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel）”的英文簡寫。

數(shù)字高程模型是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型，是數(shù)字地形模型（DigitalTerrainModel，簡稱DTM）的一個分支。一般認為，DTM是描述包括高程在內(nèi)的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等。

DEM有兩種方式TIN和Grid（raster）

31.3表面模型（GRID和TIN）的區(qū)別

這兩種模型各有優(yōu)缺點，相比而言，GRID模型比較簡單、高效，TIN模型比較精確，數(shù)據(jù)量，耗內(nèi)存大。所以，一般GRID模型多用于區(qū)域性的、小比例尺的應用，而TIN模型則更常用于精細的、大比例尺的應用。52.1創(chuàng)建TIN1、使用等值線和離散點（有一個字段標注高程值）加載等值線，一定要選高程字段

打開3Danalysis工具,creatTIN,設置參數(shù)。需要加擴展模塊Hardline提供Z值，那么構(gòu)建出來的Tin也就會在Hardline處生成節(jié)點，表示表面上的不連續(xù)性；Softline在參與構(gòu)Tin時，本身不提供Z值，表示線性要素但并不改變表面坡度的邊。比如，要標出當前分析區(qū)域的邊界，masspoints離散點，生成的TIN沒有線（softline和hardline），用于點生成tin數(shù)據(jù):\8dem\dgxtin\GG487422.mdb\dgx62.1兩塊等高線創(chuàng)建TIN–Tin的剪裁（中級）數(shù)據(jù)位置：8dem\dgx\兩塊等高線創(chuàng)建TIN，按照下面的方法，創(chuàng)立Tin，這不是我們需要？？？7harderase數(shù)據(jù)位置：8dem\dgx\9hardReplacehardReplace中的字段值才有意義數(shù)據(jù)位置：8dem\dgx\replace102.2Tin->DEM然后convertTINtoraster,生成DEM,直接使用經(jīng)緯坐標的無法生成grid，Elevaton按原來的值、下面坡度、坡向，Cellsize默認值是圖形外接矩形最短邊除以250，單位和地圖坐標定義，是地理坐標是度為單位，其他以米為單位，一個像素點代表的矢量的大?。ǜ叨?寬度），Cellsize越大，粒度越大，影像越?。ㄐ袛?shù)row，col越少），數(shù)據(jù)精度越低，Cellsize可以浮點數(shù)，可以小于1的使用上面分幅數(shù)據(jù)的tin112.3對點填等高值（二）

通過Dem給點層賦值ExtractValuestoPoints

也可以Sample，不同是這個工具生成只有一個屬性表，需要通過數(shù)據(jù)表建立點層。數(shù)據(jù)使用:8dem\dgxtin\GG487422.mdb\pnt133.空間表面分析等值線(Contour)坡度(Slope)坡向(Aspect)山體陰影(hillshade)可視范圍(Viewshed)計算土方量工具(Cut/Fill)容積和面積計算（areaandvolume)表面分析，可以基于Tin，也可以基于Grid，基于tin的效果，比grid要好的多，基于grid還和grid的分辨率有關14基本按鈕介紹在屏幕上創(chuàng)建等高線，是Element，操作在屏幕上點一下屏幕可視分析，操作是屏幕上劃線，綠色是可視、紅色是不可視畫點畫線畫面斷面分析，先劃線153.1.空間表面分析grid表面分析錯誤解決在grid表面分析時，生成的等高線等為空，？？？原因在生成的數(shù)據(jù)的坐標是錯誤的：Krasovsky_1940_Transverse_Mercator，解決辦法:界面的設置如下173.2坡度分析

坡度(Slope).地表面在該點的傾斜程度。垂直高/水平距離,如耕地坡度大小，是否適宜耕種，道路兩邊是否需要加護坡。實際坡度有兩種表示方式方法：（1）坡度(degreeofslope)：既水平面與地形面之間夾角。（2）坡度百分比（percentslope）：既高程增量與水平增量之比的百分數(shù)。184.3坡向分析

坡向(Aspect)，坡向反映了斜坡所面對的方向。坡向指地表面上一點的切平面的法線矢量在水平面的投影與過該點的正北方向的夾角。對于地面任何一點來說，坡向表征了該點高程值改變量的最大變化方向。在輸出的坡向數(shù)據(jù)中，坡向值有如下規(guī)定：正北方向為0度，按順時針方向計算，取值范圍為0°～360°。坡向在植被分析、環(huán)境評價等領域有重要的意義。在生物學上，生長在朝向北的斜坡上和生長在朝向南的斜坡上的植被一般有明顯的差別；建立風力發(fā)電站的選址時，需要考慮把它們建在面向風的斜坡上；地質(zhì)學家經(jīng)常需要了解斷層的主要坡向，或者褶皺露頭，來分析地質(zhì)變化的過程；在確定容易被積雪融水破壞的居民區(qū)的位置時，需要識別朝南的坡面，來得到最初融化的積雪的位置。193.4山體陰影(hillshade)

山體陰影(hillshade)：是根據(jù)設置的光源對柵格的照明值，太陽方位角、太陽高度角設置，設置的位置不同，結(jié)果也不一樣，可以用于日照分析，一天日照的時間等，值越小表示，陰影越大213.5可視性分析Viewshed（中級）在ArcGIS主要兩點直線之間是可見的還是遮擋的，必須要選擇一個點層，在屏幕上畫線，可以實現(xiàn)屏幕上兩點可視分析，綠色表示可視，紅色表示不可視。223.6計算土方量工具(Cut/Fill)（中級）計算土方量工具：主要是用于地形變化后，計算土方量，所以有兩個模型數(shù)據(jù)，紅色表示土方增加(需要挖的，值為小于0），蘭色表示土方減少（需要填的，值為大于0），其他的為沒有變化的區(qū)域。屬性值有增加和減少的土方量，有面積和體積使用數(shù)據(jù):\8dem\dgxtin\GG487422.mdb\dgx和dgx_1233.7容積和面積計算（areaandvolume)某個參考平面的二維面積、表面面積及體積Heighofplane：參考平面的高程值；CalculateStatisticsaboveplane（below）計算參考平面之上的面積和體積還是之下的體積254、空間內(nèi)插方法空間插值常用于將離散的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，以便與其它空間現(xiàn)象的分布模式進行比較，它包括了空間內(nèi)插和外推兩種算法。空間內(nèi)插算法是一種通過已知點的數(shù)據(jù)推求同一區(qū)域其它未知點數(shù)據(jù)的計算方法；空間外推算法則是通過已知區(qū)域的數(shù)據(jù)，推求其它區(qū)域數(shù)據(jù)的方法。

插值是利用有限數(shù)目的樣本點來估計未知樣本點的值，插值的前提是空間地物具有一定的空間相似性，距離較近的地物，其值更為接近，如氣溫、高程，污染等。實際中，通常不可能對研究區(qū)內(nèi)的每個點的屬性值都進行測量。一般選擇一些離散的樣本點進行測量，通過插值得出未采樣點的值。采樣點可以是隨機選取、或則選取特征樣點，但必須保證這些點代表了區(qū)域的總體特征。可以插值生成連續(xù)且規(guī)則的柵格面。通常采樣點數(shù)目越多，分布地越均勻，插值效果就會越好。264.1反距離權(quán)重插值IDW

Zvaluefield用來插值的屬性數(shù)據(jù)字段Power即距離的指數(shù)。冪越大，點的距離對影響越小。冪越小，表面越平滑。合理范圍是0.5~3Searchradiustype:搜索半徑類型,有可變和類型兩種，定半徑插值時，使用指定搜索半徑內(nèi)所有的點作為輸入點。如果在搜索半徑內(nèi)沒有任何點，這時將自動增加柵格單元的搜索半徑，直到達到指定的最少點數(shù)為止。Maximumudistance：指定最大搜索半徑，沒有指定是整個地圖范圍Numberofpoints：最大搜索半徑內(nèi)用作輸入的點數(shù)Usebarierpolylines：插值障礙數(shù)據(jù)：8dem\insert\point.gdb\pnt294.2樣條函數(shù)插值（Spline）

它采用樣本點擬合光滑曲線，且其曲率最小。通過一定的數(shù)學函數(shù)對采樣點周圍的特定點進行擬合，且結(jié)果通過所有采樣點。該方法適用于漸變的表面屬性，如高程、水深、污染聚集度等。不適合在短距離內(nèi)屬性值有較大變化的地區(qū)，那樣估計結(jié)果會偏大。304.2樣條函數(shù)插值（Spline）

Zvaluefield用來插值的屬性數(shù)據(jù)字段Splinetype：樣條函數(shù)類型張力（Tension）、規(guī)則（Regularized）張力（Tension）樣條中的加權(quán)值，是用來調(diào)整表面彈力的值。當加權(quán)值為0時，為標準的薄板樣條插值。加權(quán)值越大，表面彈性越大。典型的加權(quán)值為0、1、5和10），規(guī)則樣條（Regularized）中的權(quán)重值用來控制表面的平滑度。權(quán)重指定三階導數(shù)的系數(shù)，以使表面的曲率最小。權(quán)重值越大，表面越平滑，一階導數(shù)（坡度）表面也越平滑。通常，權(quán)重值取0~0.5。

數(shù)據(jù)：8dem\insert\point.gdb\pnt313.3克里金插值（kriging）

此方法的假設前提是采樣點間的距離和方向可反映一定的空間關聯(lián)，并用它們來解釋空間變異?？死锔窭靡欢ǖ臄?shù)學函數(shù)對特定點或是給定搜索半徑內(nèi)的所有點進行擬合來估計每個點的值。該方法適用于已知數(shù)據(jù)含距離和方向上的偏差的情況，常用于社會科學研究及地質(zhì)學中?？死锝穑╧riging）不同高斯—克呂格（Gauss-Kruger)，前者是插值方法，后者是投影方法。324.3克里格插值（kriging）Zvaluefield用來插值的屬性數(shù)據(jù)字段Krigingmethod:插值方法，有ordinary（普通），universal

（泛），普通克里格是應用最普遍的，它假定均值是未知的常數(shù)。泛克里格用于已知數(shù)據(jù)趨勢的情況，并能夠?qū)?shù)據(jù)進行科學的判斷來描述它。

Semivariogrammodels：模式方法Circular（圓形）Spherical(球形）、Exponential（指數(shù)）、Gaussian（正態(tài)分布，高斯分布）、Linear（線形）334.4自然鄰域法（NaturalNeighbor）鄰域插值將TIN的一些方法與柵格插值方法結(jié)合起來。柵格表面使用輸入數(shù)據(jù)點及其鄰近柵格單元進行插值。首先，為輸入數(shù)據(jù)點創(chuàng)建一個Delauney三角形，輸入的樣本數(shù)據(jù)點作為三角形的結(jié)點，并且每個三角形的外接圓不能夠包含其它結(jié)點。對每個樣本點，鄰域為其周圍相鄰多邊形形成的凸集中最小數(shù)目的結(jié)點。每個相鄰點的權(quán)重，通過評價其影響范圍的Thiessen/Voroni技術(shù)計算出來。類似于反距離權(quán)重法，是一種權(quán)平均算法。但是它并不利用所有的距離加權(quán)來計算插值點。鄰域法對每個樣