基于ArcGIS的DEM分析与可视化
如何使用ArcGIS进行可视化分析
如何使用ArcGIS进行可视化分析通过高程DEM数据，可以做很多附加的分析处理，比如本文要讲到的通过ArcGIS进行的可视化分析，可以分析信号是否有遮挡、视线是否通畅等要素，本文主要讲述进行可视化分析的相关操作步骤，希望能够对大家有所帮助。
步骤：第一步：下载高程数据打开水经注万能地图下载器，切换地图到谷歌地球高程，在最上方点击“下载”，通过框选或者导入矢量数据的方式下载（图1）。
图1第二步：坐标转换将生成的tif格式的高程数据加载到global mapper内，点击“工具”→“设置”，在弹出的对话框中点击“投影”，将高程的坐标系切换为UTM（图2）。
完成后点击“文件”→“输出”→“输出海拔网格格式”，在弹出的对话框中选择DEM或者GeoTIFF，这里选择的GeoTIFF将其输出（图3）。
图2图3第三步：可视化分析在软件上面空白处点击右键，勾选上“3D Analyst”（图4），在出现的工具条上点击“创建视线”（图5），然后在地图上画线，指定起点和终点。
如图6所示，绿色的线段代表观察点可见的区域，红色的线段代表观察点阻碍的区域；黑色的点表示观察点的位置，蓝色的点是观察点与目标点之间的障碍点，红色的点表示目标点的位置。
也可以设置“观察点偏移”和“目标偏移”来代表观察位置/目标位置距离观察点/目标点的高度。
图4图5图6 第四步：可视区域分析在ArcToolbox中点击“3D Analyst工具”→“可见性”→“视域”（图7），在弹出的“视域”对话框中进行如图8所示的设置。
最终的效果如图9，绿色区域为信号可覆盖区域，红色代表信号不能覆盖的区域。
图7图8图9结语到此就完成了DEM的可视化分析，操作步骤也很简单，可以用于通信、环境等领域，高程数据可以通过万能地图下载器下载，有需要的朋友可以自己试一下。
ArcGIS 10.1三维可视化以及分析
基于ArcGIS进行地理空间数据分析与可视化
基于ArcGIS进行地理空间数据分析与可视化地理空间数据分析与可视化是利用ArcGIS等地理信息系统（GIS）软件进行地理数据处理和展示的重要工作。
通过这种方法，可以对地理空间数据进行深入分析，揭示数据背后的潜在模式和关联性，并将结果以可视化方式呈现出来，使得数据更易于理解和应用。
一、ArcGIS概述ArcGIS是由美国Esri公司开发的一款功能强大的GIS软件，其中包括ArcMap、ArcCatalog和ArcToolbox三个主要组件。
ArcMap用于地图制作和数据分析，ArcCatalog用于组织和管理地理数据，ArcToolbox提供了多种地理数据处理工具。
ArcGIS具有广泛的功能和应用领域，包括地理空间数据的采集、整理、存储、分析和可视化等。
二、地理空间数据采集与整理地理空间数据采集是地理空间数据分析与可视化的基础。
通过各种手段（如全球定位系统、卫星遥感技术等）获取地理数据，并将其整理成适合ArcGIS处理的格式。
这包括数据清洗、几何修正、属性标准化等过程。
正确、完整和高质量的地理数据对后续的分析和可视化具有重要意义。
三、地理空间数据分析地理空间数据分析是ArcGIS最重要的功能之一。
ArcGIS提供了强大的分析工具，可以对地理空间数据进行多维度的统计和空间分析。
其中，统计分析包括数据聚合、分布分析、相关分析等；空间分析包括缓冲区分析、叠加分析、路径分析等。
通过这些工具，用户可以从地理空间数据中提取有价值的信息，并进行深入的数据挖掘和研究。
四、地理空间数据可视化地理空间数据可视化是将数据以图形化方式呈现出来，以便用户更好地理解和应用数据。
ArcGIS提供了多种可视化方式，包括2D和3D地图展示、图表制作、热力图分析等。
这些工具使得用户可以直观地观察和比较地理空间数据的特征和变化趋势，帮助他们更好地分析和决策。
五、地理空间数据分析与可视化的应用领域地理空间数据分析与可视化广泛应用于各个领域。
如何利用GIS技术进行空间数据分析与可视化
如何利用GIS技术进行空间数据分析与可视化随着科技的发展和地理信息系统（GIS）技术的不断完善，人们对地理空间数据的分析和可视化需求日益增长。
GIS技术能够帮助我们收集、存储、管理和分析各种地理数据，以及将这些数据以图形、图像和动画等形式进行可视化呈现。
本文将介绍如何利用GIS技术进行空间数据分析与可视化的方法和步骤。
一、数据准备与采集空间数据分析与可视化的第一步是数据准备与采集。
首先，需要确定分析的目的和需求，明确所要分析的空间范围和研究对象。
然后，收集相关的地理数据，包括卫星遥感影像、地形图、气候数据、人口数据等。
可以通过地理信息系统软件中的数据导入功能，将这些数据导入到GIS系统中进行分析和可视化。
二、数据清理与处理在导入数据之后，需要对数据进行清理和处理。
一般来说，地理数据中可能存在一些错误或不完整的信息，比如缺失值、重复值、异常值等。
通过使用GIS工具，可以对数据进行清洗、去重和筛选，以保证数据的准确性和完整性。
三、数据分析与挖掘在完成数据清理与处理之后，可以进行数据分析与挖掘了。
GIS技术提供了丰富的空间分析功能，可以对地理数据进行空间统计、网络分析、地理加权回归等分析方法。
通过这些分析方法，可以发现地理数据之间的地理关系和空间模式，为后续的决策和规划提供支持。
四、可视化呈现数据分析之后，需要将结果以可视化的方式进行呈现。
地理信息系统软件提供了多种可视化方法和工具，可以将分析结果以地图、图表、3D模型等形式进行可视化展示。
如地图可以通过添加符号、标签、颜色等方式来代表不同特征或属性，图表可以通过柱状图、折线图、饼图等来展示数据的分布和趋势，3D模型可以将地理数据以立体化的形式进行展示。
五、结果分析与应用在可视化结果出来之后，需要对结果进行分析和应用。
通过对可视化结果的观察和解读，可以进一步获得对空间数据的洞察和理解。
同时，这些分析结果可以为地理决策和规划提供依据，如城市规划、环境保护、交通规划等。
基于DEM的可视化分析
基于DEM的可视化分析基于DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型）的可视化分析是地理信息系统（GIS）中常用的一种方法。
DEM是一种以离散网络的形式描述地形高程信息的数学模型，通过将地表分割成一个个网格单元，每个单元上记录了地表的高程数值。
首先，数据获取与处理是基于DEM的可视化分析的基础。
DEM数据可以通过多种途径获取，包括测量、遥感和插值方法。
一般来说，测量方法是最准确的，但成本较高，适用于小范围的地形数据获取。
遥感方法可以通过卫星或航空影像获取地形数据，适用于大范围的地形数据获取。
而插值方法是利用已有的地形数据进行插值计算，得到更密集的DEM数据。
获取到DEM数据后，还需要进行数据处理，包括数据清洗、填充空洞和滤波处理，以获得更可靠和准确的地形数据。
其次，可视化方法是基于DEM的可视化分析的核心技术。
常用的可视化方法包括等高线图、阴影图、颜色编码图和三维渲染图。
等高线图通过连接相同高程数值的点，形成等高线，直观展示地面起伏。
阴影图是通过根据地形的坡度和方向计算光照效果，产生形象逼真的地表高程图像。
颜色编码图是通过将不同高程数值映射到不同颜色上，展示地形的空间分布特征。
三维渲染图则是将DEM数据转换为三维模型，通过模型的旋转和缩放等操作，使用户能够更直观地了解地形的立体形态。
最后，基于DEM的可视化分析具有广泛的应用领域。
在地理学领域，DEM可视化分析可以用于绘制地形图、地貌分析和水资源管理等。
在城市规划和土地利用方面，DEM可视化分析可以用于评估用地适宜性、地形和土地可持续性分析等。
在环境科学领域，DEM可视化分析可以用于洪水模拟、土地侵蚀评估和自然灾害风险预测等。
此外，基于DEM的可视化分析还在军事、交通、电力等领域具有重要应用价值。
总的来说，基于DEM的可视化分析是一种重要的地理信息处理方法，通过将DEM数据转化为可视化图像，使用户能够更直观地了解地形的特征和分布。
可视化技术使用教程：利用GIS软件进行地理数据可视化和分析(一)
可视化技术使用教程：利用GIS软件进行地理数据可视化和分析引言在当今信息时代，数据量呈指数级增长，然而如何从这些数据中提取有价值的信息成为了重要的问题。
可视化技术的出现为我们打开了一扇窗口，通过图表、地图等形式，将数据以直观的方式展现出来。
本文将介绍如何利用GIS软件进行地理数据可视化和分析。
一、GIS软件介绍GIS（地理信息系统）是一种将地理空间数据与属性数据相结合的技术，可用于收集、存储、管理、分析和展示多种类型的地理数据。
目前市面上较知名的GIS软件有ArcGIS、QGIS等。
二、地理数据获取与处理1. 地理数据获取地理数据可以通过多种途径获得，包括地理信息局、卫星遥感、测绘机构等。
我们可以从这些渠道中获取需要的地理数据，并导入到GIS软件中。
2. 地理数据处理GIS软件提供了强大的数据处理功能。
通过选择需要的图层、设置数据筛选条件等，我们可以对地理数据进行处理和清洗。
三、地理数据可视化1. 点状数据可视化对于点状的地理数据，我们可以利用GIS软件将其转化为点状图。
在图层属性设置中，可以选择合适的符号样式和颜色，使得地理数据在地图上呈现出直观的效果。
2. 矢量数据可视化对于矢量数据，我们可以选择合适的地图底图，将其叠加在底图上，形成直观的矢量图层。
同时，可以根据属性数据在地图上显示不同的颜色、符号等，以区分不同的特征。
3. 栅格数据可视化栅格数据是由像素组成的网格数据，比如卫星图像、DEM（数字高程模型）等。
在GIS软件中，我们可以将栅格数据导入到图层中，并根据需求调整颜色、透明度等来展示栅格数据的特征。
四、地理数据分析1. 空间查询GIS软件提供了丰富的空间查询功能，可以通过选择空间范围或者制定空间关系来查询特定位置的地理数据。
这样可以快速获取我们所需要的地理信息。
2. 空间分析空间分析是GIS技术的重要应用之一，通过对地理数据进行统计分析，可以揭示地理现象间的空间关系。
常见的空间分析包括缓冲区分析、叠置分析等。
可视化技术使用教程：利用GIS软件进行地理数据可视化和分析(三)
可视化技术使用教程：利用GIS软件进行地理数据可视化和分析引言目前，随着科技的飞速发展，可视化技术已经成为人们处理和分析大量数据的重要工具。
在地理信息系统（GIS）领域，可视化技术的应用更是十分广泛。
利用GIS软件进行地理数据的可视化和分析，可以帮助我们更好地理解和利用地理空间信息。
本文将介绍如何使用GIS 软件进行地理数据的可视化和分析，以及如何对数据进行处理和优化。
1. 环境准备在开始使用GIS软件之前，我们需要准备相应的环境和工具。
首先，我们需要安装一款可靠的GIS软件，例如ArcGIS、QGIS等。
其次，我们需要准备地理数据集，包括地图数据、空间数据、属性数据等。
这些数据可以通过购买、下载或采集等方式获取。
2. 数据导入与处理一般来说，我们需要将原始数据导入到GIS软件中进行后续处理和分析。
在导入数据之前，我们需要对数据进行清洗和优化，以保证数据的质量和准确性。
清洗数据的过程包括去除重复数据、填充缺失数据、修正错误数据等。
此外，我们还可以对数据进行空间分析，例如坐标转换、点线面提取等，以便更好地使用和分析数据。
3. 数据可视化数据可视化是GIS软件的一个重要功能，通过可视化技术，我们可以将抽象的地理数据转换为直观的图形和图像。
在GIS软件中，我们可以选择不同的图层和样式，以便根据不同的需求和目标进行数据可视化。
例如，我们可以使用不同的颜色表示不同的属性值，使用不同的符号表示不同的地理要素，以便更好地展示和传达信息。
4. 数据分析与建模GIS软件除了可以进行数据可视化外，还可以进行各种地理数据的分析和建模。
例如，我们可以进行空间分析，如缓冲区分析、距离测量等。
此外，还可以进行地理统计分析，如热力图分析、聚类分析等。
这些分析和建模工具可以帮助我们更好地理解和利用地理数据，为相关决策提供科学依据。
5. 结果展示与共享在完成数据分析和建模后，我们可以将结果进行展示和共享。
GIS 软件提供了多种展示方式，包括静态地图、动态地图、场景等。
DEM数据处理与分析
DEM数据处理与分析DEM数据处理与分析一、DEM数据获取在进行DEM数据处理与分析之前，首先需要获取相关的DEM数据。
DEM数据是通过激光雷达或者卫星遥感技术获取的数字高程模型数据，可以提供地形高度信息。
获取DEM数据的方式有很多种，可以通过互联网下载或者购买商业软件进行获取。
二、DEM数据处理一）初步预处理在进行DEM数据处理之前，需要对数据进行初步预处理。
这一步骤包括数据格式转换、数据质量检查、数据筛选和数据去噪等。
其中，数据质量检查是非常重要的一步，可以保证后续的数据处理和分析的准确性。
二）其他处理除了初步预处理之外，还有一些其他处理方法可以对DEM数据进行优化。
比如，可以进行数据插值、数据平滑、数据过滤等操作，可以提高DEM数据的精度和可靠性。
三）坐标转换（计算坡度之前的预处理）在进行坡度计算之前，需要对DEM数据进行坐标转换。
坐标转换是将数据从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程，可以保证DEM数据的准确性和一致性。
三、DEM数据拼接一）获取在进行DEM数据拼接之前，需要先获取需要拼接的DEM数据。
可以通过互联网下载或者购买商业软件进行获取。
二）镶嵌将多个DEM数据镶嵌在一起，形成一个完整的DEM数据集。
在进行镶嵌之前，需要对数据进行预处理，包括格式转换、数据质量检查、数据筛选和数据去噪等。
三）裁剪在进行DEM数据裁剪之前，需要明确裁剪的范围和目的。
裁剪可以将DEM数据集中的某一部分提取出来，可以用于特定的分析和应用。
四、地形属性提取在进行DEM数据分析之前，需要先进行地形属性提取。
地形属性包括坡度、坡向、高程等信息，可以用于地形分析和地形建模。
提取地形属性的方法有很多种，可以通过GIS软件和编程语言进行实现。
一、提取坡度在地形分析中，坡度是一个十分重要的参数。
我们可以使用GIS软件来提取地形的坡度信息。
坡度的计算方式是通过对高程数据进行数学处理得到的。
在提取坡度时，我们需要先选择合适的高程数据，并设置合适的参数。
使用GIS进行地理空间数据分析和可视化
使用GIS进行地理空间数据分析和可视化地理空间数据分析和可视化是一种利用地理信息系统（GIS）技术，对地理空间数据进行解释、分析和可视化的方法。
这种方法可以帮助人们更好地理解地理空间数据的含义和趋势，为决策制定和资源管理提供有效的支持。
在使用GIS进行地理空间数据分析和可视化之前，首先需要了解GIS的基本原理和功能。
GIS是一种结合地理信息采集、存储、管理、分析和可视化的综合技术系统，它能够将地理空间数据与属性数据结合起来，进行空间关系的分析和模拟。
GIS包括硬件、软件、数据和方法等方面的内容，它使得地理分析和决策制定成为可能。
地理空间数据分析是指对地理空间数据进行处理、分析和模拟，提取出其中的有用信息。
地理空间数据可以来自各种传感器、GPS设备、遥感图像等。
在地理空间数据分析中，常用的方法包括地理插值、空间聚类、地理回归等。
地理插值是基于已知数据点的空间插值，通过插值分析可以估算未知地点的数值，从而进行空间预测和分析。
空间聚类是指将地理空间数据划分为不同的空间群组，以便发现地理空间数据的空间模式和趋势。
地理回归是指使用统计模型来解释地理现象的空间分布规律。
地理空间数据可视化是指通过图表、地图、图像等方式将地理空间数据以可视化形式展示出来，使得人们更容易理解地理空间数据的含义和关系。
地理空间数据可视化可以使用各种工具和软件，如ArcGIS、QGIS、Google Earth等。
在地理空间数据可视化中，常用的方法包括统计图表、热力图、流向图和三维地图等。
统计图表可以用来展示地理空间数据的分布情况和属性特征。
热力图可以识别地理空间数据的密度和热点区域。
流向图可以展示地理空间数据的流动和迁移关系。
三维地图可以提供更直观、真实的地理空间数据视觉效果。
地理空间数据分析和可视化在各个领域都有广泛的应用。
在自然资源管理中，可以通过GIS技术分析土地利用、植被分布、水资源分布等信息，为环保和可持续发展提供科学依据。
如何使用GIS软件进行测绘数据的分析和可视化
如何使用GIS软件进行测绘数据的分析和可视化GIS（地理信息系统）是一种以地理空间数据为基础的信息系统，它具有收集、存储、管理、分析和可视化地理空间数据的能力。
随着技术的发展，GIS软件已经成为测绘数据分析和可视化的重要工具。
本文将探讨如何使用GIS软件进行测绘数据的分析和可视化。
一、数据准备与导入在进行测绘数据的分析和可视化之前，首先需要准备和导入相应的数据。
测绘数据包括地形数据、地理坐标数据、人口数据等。
这些数据可以通过各种途径获取，比如测绘仪器、卫星遥感等。
将这些数据导入到GIS软件中，可以利用软件自带的数据导入功能，将测绘数据按照相应的格式导入到软件中。
二、属性表管理测绘数据中的每个要素都具有各自的属性信息，比如地点名称、坐标、人口数量等。
在GIS软件中，可以通过属性表管理这些数据。
通过属性表，可以对测绘数据进行分类、查询和筛选，从而更加方便地对测绘数据进行分析和可视化。
例如，通过属性表可以根据某一地区的人口数量进行排序，找出人口最多的地区，并将其在地图上用不同颜色标注出来。
三、空间分析GIS软件具有强大的空间分析功能，可以对测绘数据进行各种分析。
其中最常见的分析方法包括距离分析、叠加分析、缓冲区分析等。
距离分析可以用来确定两点之间的距离，叠加分析可以将不同的图层叠加在一起，缓冲区分析可以根据一定的距离范围创建缓冲区。
这些分析方法可以帮助我们更好地理解测绘数据，并找出其中的规律和关联。
四、数据可视化通过GIS软件，可以将测绘数据可视化呈现在地图上。
数据可视化可以以多种形式呈现，比如点状图、线状图、面状图等。
通过选择不同的图形和颜色，可以将不同属性的测绘数据映射到地图上，从而更加直观地呈现出数据的分布和特征。
例如，可以将人口数据按照不同的密度，在地图上用不同颜色的圆圈表示，以直观地展示人口的分布情况。
五、模型分析除了基本的空间分析外，GIS软件还提供了模型分析功能。
模型分析是基于算法和模型的分析方法，可以用来预测和模拟测绘数据的变化趋势。
使用ARCGIS进行DEM制作和表面分析
收集该地区的地形数据，包括等高线、高程点等矢量数据，以及卫星影像、地形图等栅格数据。对数据进行预处 理，如格式转换、坐标配准等，以确保数据的准确性和一致性。
DEM创建过程展示
创建TIN
转换DEM
DEM编辑与优化
在ARCGIS中，利用收集到的 高程点和等高线数据，创建不 规则三角网（TIN）模型。通 过设置合适的参数，如最大三 角形边长、最小角度等，确保 TIN模型的精度和效率。
将插值结果转换为栅格数据集，设置 合适的像元大小、坐标系统、数据类 型等。
栅格数据编辑
对生成的栅格数据进行编辑，如裁剪 、拼接、重投影等操作，以满足后续 分析需求。
质量评估与精度提升
质量评估
通过交叉验证、误差分析等方法，评估DEM数据的精度和质 量，确保满足分析要求。
精度提升
针对评估结果，采取相应措施提升DEM精度，如增加采样点 、优化插值参数、引入辅助数据等。
流域划分与水文分析功能实现
01
流域划分原理运动过程，将地形
表面划分为不同的流域单元。
02
水文分析功能
ArcGIS提供了一系列水文分析工具，如填洼、水流方向提取、汇流累积
量计算等，用于研究地形对水文过程的影响。
03
应用场景
流域划分和水文分析在水资源管理、洪水预测与防治、生态环境保护等
应用场景
可视域分析和日照时数模拟在城乡规划、风景名胜区规划、太阳能资源评估等领域具有广 泛应用。例如，在建筑布局规划中，可利用这些工具评估不同方案的光照条件和视觉景观 效果。
04
案例分析：基于ARCGIS的DEM制作与表面分析 实践
案例背景介绍及数据准备
案例背景
本次案例选取某地区的地形数据，通过ARCGIS软件进行数字高程模型（DEM）的制作和表面分析，以揭示该地 区的地形特征和空间分布规律。
基于ArcGIS的DEM分析与可视化
实验四基于ArcGIS的DEM分析与可视化一、实验目的1、掌握利用ArcGIS三维分析模块进行创建表面的基本方法2、掌握利用ArcGIS三维分析进行各种表面分析的基本方法，并能进行表面创建及景观图制作3、掌握地形特征信息的提取方法，能利用ArcGIS软件基于DEM寸山脊线和山谷线的提取4、掌握三维场景中表面及矢量要素的立体显示其原理与方法，熟练掌握ArcGIS软件表面及矢量要素杂场景中的三维显示及其叠加显示5、熟练掌握ArcScene三维场景中要素、表面的多种可视化方法。
6、通过制作某区域的飞行动画，实现对该区域的宏观浏览，掌握地形的三维显示与飞行动化的制作方法。
二、主要实验器材(软硬件、实验数据等)计算机硬件：性能较高的PC机计算机软件：ArcGIS9.3软件、VisualBasic6.0实验数据：《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘或其他中三、实验内容与要求1、地形特征信息提取操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第九章实例与练习2P349-351。
实验数据具体见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘\\ch9\EX2。
要求：利用所给区域DEM(据，提取该区域山脊线、山谷线栅格数据层。
具体操作：1 .点击DEMB据，使用表面分析中的坡向(Aspect)工具，提取DEM勺坡向数据层，命名为A。
2 .点击数据层A,使用表面分析中的坡度(Slope)工具，提取数据层A的坡度数据，命名为SOA13 .求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H;使用空间分析工具集中的栅格计算器(RasterCalculator),公式为(HI-DEM,得到与原来地形相反的数据层，即反地形DEM数据。
4 .基于反地形DEM^据求算坡向值。
5 .利用SOA方法求算反地形的坡向变率，记为SOA26 .使用空间分析工具集中的栅格计算器(RasterCalculator),公式为SOA=(([SOA1]+[SOA2])-Abs([SOA1]+[SOA2]))/2，这样就可以求出没有误差的DEM勺坡向变率SOA7 .再次点击初始DEM^据，点击SpatialAnalyst---->NeighborhoodStatistics(栅格邻域计算工具)，打开对话框，设置统计类型(Statistictype)为平均值(Mean),邻域的类型为矩形(也可以为圆)，领域的大小为11X11(这个值也可以根据自己的需要进行改变)，则可得到一个邻域为11X11的矩形的平均值数据层，记为B,各项设置如图4-1所示。
基于ArcGIS的三维可视化分析
第1期
王秋平 , 等 : 基于 A rcGIS 的三维可视化 分析
∀ 117 ∀
据按不同类型导出, 那就需要多建几个 CAD 文件。 2) 一定要将 CAD 文件放在英文 目录下面 , 否 则在 ArcCat alog 中无法显示, CAD 文件名尽量 用 英文。 以上两种构建场地模型的方法都是在进行了场 地竖向设计的基础上完成的, 在 ArcGIS 中, 还可以 实现栅格表面和 T IN 表面的相互格式转换。场地 数字模型精确的建立一方面为后期地物模型的构建 创造了基础, 另一方面大大提高了后期三维分析的 准确度。 1. 2. 2 地物模型的构建 地物模型的构建主要是借助 SkechU p 建 模软 件, 对三维场景进行精细的建模 , 之所以选择 Ske chU p 是因为 SkechUp 不仅可以完成几何建模的精 确构建还可以完成贴图纹理的制作 , 建模基本是以 画线成面 , 而后挤压成型的原理完成的 , 见图 3 。
基于 A rcGIS 的三维可视化分析
王秋平 , 段
摘
瑞
( 西安建筑科技大学 土木工程学院 , 陕西 西安 710055) 要 : 从三维可视化的角度入手 , 系统分析在完 成三维 可视化 中不同软 件所起 到的作 用 , 并且分 别从场地 模型构
建和地物模型构建两个方面对真实的场地与地物进行模拟 , 同时 , 结合 土方设计 、 竖向设 计等总图 设计内容 , 最终运 用了 Civil 3D 和 SkechU p 等三维模型构建软件 , 实现在 A r cG IS 中模型 的三维 可视化 , 从而 给人一 种直观和 身临其 境的感受 , 也为项目是否实施建设提供辅 助决策的作用 。 关键词 : 3DGIS; 可视化 ; SketchU p; Civil 3D 中图分类号 : U 491 文献标识码 : A 文章编号 : 1008 5696( 2011) 01 0115 04
ArcGIS DEM_8.5.3 特征地形要素提取之可视性分析
图8.36
阴影图示例
图 8.37
3.阴影化
通过阴影建模工具（在图8.36中勾选“模拟阴影”)， 可以计算出某一特定光照条件下区域内处于其他栅格 单元阴影中的那一部分栅格，它们会被赋值为0，通过 空间分析的重分类(Reclassify)方法可对阴影区和非阴 影区分别赋值生成二值图像。 图8.38 所示区域经过上述处 理后可得阴影二值图。
图8.28
视点分析
(1)选择输入的DEM数据。 (2)输入观察点要素，用于识别观察点位置的 点要素类，允许的最大点数为16。 (3)设置输出栅格位置和名称。输出的栅格将 精确记录从各栅格表面位置进行观察时可见 的观察点。 图8.29即为用10个观测点做得视点分析， 图8.29(a)为输出栅格，图8.29(b)为使用查询 工具查询任一位置的信息，其中记录了观察 这10个点时，可以看见的点（值为1的点)。
，打开视线瞄准线
图8.27
通视分析步骤
(4) 设置完后敲回车键； (5) 在地形表面上分别点击确定观测者和目 标点位置。出现通视线，红色表示不可视、绿 色为可视。
2.视点分析
利用视点分析可以识别从各栅格表面位置进行 观察时可见的观察点，即每一个栅格记录了能 够看到的观察点，此工具可以用于观测哨的位 置选址。 选择【3D Analyst】|【可见性】|【视点分析】， 弹出视点分析对话框（图8.28)。
(a) 图8.31 (b)
8.5.4 提取断面
在工程（如公路、铁路、管线工程等）设 计过程中，常常需要提取地形断面，制作剖面 图。例如，在规划某条铁路时需要考虑线路上 高程变化的情况以评估在其上铺设轨道的可行 性。 剖面图表示了沿表面上某条线前进时表面 高程变化的情况。剖面图的制作可以采用该区 域的栅格DEM、TIN表面或Terrain数据集。 首先在ArcMap 中添加数据，然后在3D Analyst工具条上选择该数据（图8. 32)。
ArcGIS之数字高程模型(DEM)分析
2 高程内插
2.1高程插值 2.2插值模型精度检验
3 创建TIN
3.1创建TIN
4 等高线创建、编辑、转换 41等高线创建与编辑 4.2DEM、TIN、等高线两两 转换 5 DEM三维度可视化 5.1 DEM一维可视化 5.2 DEM二维可视化 5.3 DEM三维可视化 5.4 模拟场景飞行
1 探究数字高程模型
•
《DEM及其地学分析的原理和方法》 汤国安 《数字地形分析》周启鸣 《数字高程模型》李志林
DEM的应用
•
DEM应用遍布各行业：土木、规划、测绘、遥感、军事、商业、科研、管 理、数字地球······。 DEM 最基本的应用功能是对DEM栅格单元（TIN中为三角形顶点）的各种运 算。一般基本的功能运算主要包括：高程内插、拟合曲面内插、剖面线计 算、等高线内插、可视性分析、面积、体积计算、坡度、坡向计算、晕渲 等
2 高程内插（栅格插值）
•
插值工具通常分为确定性方法和地统计方法。确定性插值方法将根据周围 测量值和用于确定所生成表面平滑度的指定数学公式将值指定给位置。
确定性插值方法包括：反距离权重法（inverse distance weighting， IDW）、自然邻域法、趋势面法和样条函数法。
•
•
地统计方法以包含自相关（测量点之间的统计关系）的统计模型为基础。 因此，地统计方法不仅具有产生预测表面的功能，而且能够对预测的确定 性或准确性提供某种度量。克里金法是一种地统计插值方法。
•
•
•
4 等高（值）线创建与编辑
•
•
控制等值质量：
所创建等值线的轮廓可能会呈方形或不均匀，看起来犹如沿着栅格像元的 边界。出现这种情况可能是因为各栅格的值为整数且恰好落在等值线上。 这并不是个问题，该等值线不过是原样呈现数据而已。 如果希望等值线更平滑，可行的方法包括对源数据进行平滑处理或调整起 始等值线。1000 1000.001 等值线注记：
DEM分析与可视化
一.软件平台ArcGIS或MapGIS（软件测试部分）：（1）数据处理：拓扑构建、误差校正、地图投影（2）数据管理：属性表创建、属性表关联、图形与属性数据挂接、属性表导出（3）空间分析：查询检索、叠加分析、缓冲区分析（4）数字高程模型：GRID及TIN模型创建，DEM分析（包括坡度、坡向、粗糙度、可视性、洪水淹没、流域地貌等分析）（5）数据转换：ArcGIS、MapGIS、MapInfo、AutoCAD等数据间格式转换实验四基于ArcGIS的DEM分析与可视化一、实验目的1、掌握利用ArcGIS三维分析模块进行创建表面的基本方法2、掌握地形特征信息的提取方法，能利用ArcGIS软件基于DEM对山脊线和山谷线的提取，显示粗糙度3、掌握三维场景中表面及矢量要素的立体显示其原理与方法，熟练掌握ArcGIS软件表面及矢量要素杂场景中的三维显示及其叠加显示4、熟练掌握ArcScene三维场景中要素、表面的多种可视化方法。
二、主要实验器材（软硬件、实验数据等）计算机硬件：性能较高的PC；计算机软件：ArcGIS9.3软件；实验数据：《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘或其他中三、实验内容与要求1、地形特征信息提取实验数据：dem要求：利用所给区域DEM数据，提取该区域山脊线、山谷线栅格数据层。
具体操作：1.打开arcmap，添加dem数据，点击DEM数据，打开Arctoolbox，使用Spatial Analysis tools\Surface Analysis\Aspect工具，提取DEM的坡向数据层，命名为A。
2.点击数据层A，使用Spatial Analysis tools\Surface Analysis\Slope工具，提取数据层A的坡度数据，命名为SOA1。
（地面坡向变率，是指在地表的坡向提取基础之上，进行对坡向变化率值的二次提取，亦即坡向之坡度（Slope of Aspect, SOA）。
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实验四基于ArcGIS的DEM分析与可视化
一、实验目的
1、掌握利用ArcGIS三维分析模块进行创建表面的基本方法
2、掌握利用ArcGIS三维分析进行各种表面分析的基本方法，并能进行表面创建及景观图制作
3、掌握地形特征信息的提取方法，能利用ArcGIS软件基于DEM对山脊线和山谷线的提取
4、掌握三维场景中表面及矢量要素的立体显示其原理与方法，熟练掌握ArcGIS软件表面及矢量要素杂场景中的三维显示及其叠加显示
5、熟练掌握ArcScene三维场景中要素、表面的多种可视化方法。
6、通过制作某区域的飞行动画，实现对该区域的宏观浏览，掌握地形的三维显示与飞行动化的制作方法。
二、主要实验器材（软硬件、实验数据等）
计算机硬件：性能较高的PC机
计算机软件：ArcGIS9.3软件、Visual Basic6.0
实验数据：《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘或其他中
三、实验内容与要求
1、地形特征信息提取
操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第九章实例与练习2 P349-351。
实验数据具体见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘\\ch9\EX2。
要求：
利用所给区域DEM数据，提取该区域山脊线、山谷线栅格数据层。
具体操作：
1.点击DEM数据，使用表面分析中的坡向（Aspect）工具，提取DEM的坡向数据层，命名为A。
2.点击数据层A，使用表面分析中的坡度（Slope）工具，提取数据层A的坡度数据，命名为SOA1。
3.求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H；使用空间分析工具集中的栅格计算器（Raster Calculator），公式为（H—DEM），得到与原来地形相反的数据层，即反地形DEM 数据。
4.基于反地形DEM数据求算坡向值。
5.利用SOA方法求算反地形的坡向变率，记为SOA2。
6.使用空间分析工具集中的栅格计算器（Raster Calculator），公式为SOA=(([SOA1]+[SOA2])-Abs([SOA1]+[SOA2]))/2，这样就可以求出没有误差的DEM的坡向变率SOA。
7.再次点击初始DEM数据，点击Spatial Analyst---->Neighborhood Statistics（栅
格邻域计算工具），打开对话框，设置统计类型（Statistic type）为平均值（Mean），邻域的类型为矩形（也可以为圆），领域的大小为11×11（这个值也可以根据自己的需要进行改变），则可得到一个邻域为11×11的矩形的平均值数据层，记为B，各项设置如图4-1所示。
8.使用空间分析工具集中的栅格计算器（Raster Calculator），公式为C=[DEM]-[B]，即可求出正负地形分布区域，如图4-2所示。
图4-1 栅格邻域计算对话框
图4-2正负地形分别示意图
9.使用空间分析工具集中的栅格计算器（Raster Calculator），公式为shanji=[C]>0&SOA>70，即可求出山脊线，如图4-3所示。
10.同理，在栅格计算器（Raster Calculator）中，键入公式为shangu=[C]<0&SOA>70，即可求出山谷线，如图4-4所示。
图4-3 山脊线的界面图4-4 山谷线的界面
2、表面创建及景观图制作
操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第九章实例与练习3 P352-356。
实验数据具体见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘\ch9\EX3。
要求：
（1）利用所给等高线数据建立景区栅格表面；
（2）在ArcScene三维场景中，实现表面与其它要素叠加三维显示；
（3）设计各要素如道路、水系等的符号化显示；
（4）综合考虑表面及各要素，生成美观大方的区域景观图；
具体操作：
思路是利用原有图层创建区域TIN表面，然后建立地表的平面景观，在生成三维景观图。
第一，创建区域TIN表面
1、启动ArcScence,打开数据,在3D Analyst工具栏中选择Create/Modify TIN中的Create TIN From Features...,如图4-5，打开Create TIN From Features对话框，在对话框中设置目标图层，参数设置如图4-6，单击OK即可，得到的区域TIN表面，如图4-7。
图4-5 3D Analyst工具栏中的建立TIN的工具界面
图4-6 Create TIN From Features对话框
图4-7 区域TIN表面
第二、创建栅格表面：
打开在3D Analyst工具栏中选择Convert的TIN to Raser...,如图4-8，打开Convert TIN to Raser对话框，在对话框中设置目标图层，参数设置如图4-9，单击OK即可，得到的栅格表面，如图4-10。
图4-8 3D Analyst工具栏中的建立栅格表面的工具
图4-9 Convert TIN to Raser对话框
图4-10 得到的栅格表面
第三、建立平面景观图
平面景观图很容易建立，只需要对各个图层进行符号化之后，叠加即可，最终的平面景观图，如图4-11。
图4-11 平面景观图界面
第四、三维景观图的建立
主要也是通过3D Analyst工具实现河流和道路及其栅格表面的三维化，进行叠加即可。
在3D Analyst工具栏中选择Convert的Features to 3D...,如图4-12，打开Convert Features to 3D对话框，在对话框中设置目标图层，参数设置如图4-13，单击OK即可，得到的三维景观图，如图4-14。
图4-12 3D Analyst工具栏中进行图层三维化的工具
图4-13 Convert Features to 3D对话框界面
图4-14 三维景观图
3、污染物在蓄水层中的可视化
操作指导见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》第九章实例与练习4 P356-359。
实验数据具体见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘\ch9\EX4。
要求：
利用所给数据，实现污染物状况的三维可视化显示，点状水井矢量要素的突出显示，污
染源的符号化突出显示。
具体操作：
思路是先弄清楚污染物的体积与污染程度，然后再了解一下污染物与水井的位置关系，在进一步确定需要优先清理的污染源，在场景中进行三维显示。
首先，得出污染物的面积及污染程度：
1、打开场景Chp9\Ex4\Exercised4.sxd，可以看到所需实验数据已经加载，如图4-15所示。
2、显示污染物的体积与污染程度。
将污染物浓度的栅格图层叠加到污染空间表面上，可以显示蓄水层中污染物的体积与污染物程度，即要打开污染物浓度图层contamination 的属性对话框，选择其空间TIN表面（c_tin）为基准高程，同时设置Z值转换系数为200，如图4-16所示。
3、在Symbology选项卡中选择一合适渐变色系。
4、在内容列表中取消TIN表面的显示，此时可以在三维空间中察看污染物空间的形状及其受污染的强度，如图4-17所示。
图4-15 工作环境
图4-16 contamination数据层属性对话框
图4-17 污染物的体积与污染程度界面
其次，显示污染物空间与水井的关系。
从数据中可以看出一些水井位于污染物空间中。
可以通过水井的深度属性对其进行突出显示，即可查找出那些水井与污染物空间相交，受污染较严重。
1.打开水井数据层属性对话框并选择Extrusion选项卡。
2.计算突出表达式为其深度属性字段Depth，同时选择将表达式应用为各个要素的基准高程，水井的深度以负值表示，使其向下突出。
关闭C-TIN数据层的显示。
此时，可以直观地察看与污染物空间相交或相邻的水井，如图4-18所示。
图4-18 污染源与水井的位置关系
另外，优先显示需要清理的污染源。
1.打开污染源facility数据层属性对话框并选择extrusion对话框。
2.计算突出表达式为Priority*100。
3.在Symbology选项卡中设置符号为渐变色（Graduated colors），选择值域（Value）为PRIORIYT1，将符号分为5级显示，如图4-19。
此时，工业设施根据其优先级按比例突出显示。
场景中可以看得出污染的形状及强度、水井与污染物的空间关系，以及为阻止地下水进一步污染而需要进行清理的污染源，如图4-19 。
图4-18 污染源的分级界面
图4-19 污染源的等级，共分5级。