GIS教程——地形分析

GIS教程——地形分析

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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：ArcGIS Desktop 8.3——ArcMap（3D 分析模块）

实验数据：矢量图层——高程点Elevpt_Clip.shp、高程Elev_Clip.shp、边界Boundary.shp、洱海Erhai.shp、移动基站

预备知识：

不规则三角网TIN（Triangulated Irregular 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、ArcGIS Desktop 8.3 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

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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ArcGIS\EX7\Elevpt_Clip 、

Elev_Clip、Boundary、Erhai。执行菜单命令3D Analyst（三维分析）→Create /Modify

TIN（创建/修改TIN）→Create TIN From Features（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 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

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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50m×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 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

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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3D Analyst（三维分析）→Surface Analysis（表面分析）→Slope（坡度），在对话框中

设置Input Surface（输入表面）为tingrid 文件，Output measurement（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）。