數(shù)字地面模型實(shí)習(xí)

1、數(shù)字地面模型實(shí)習(xí)一1、不規(guī)則三角網(wǎng)建模根據(jù)給定等高線，采用不同方法（至少兩種）生成不規(guī)則三角網(wǎng)模型，比較各模型異同點(diǎn)，要求給出文字描述。(1)“高程點(diǎn)/線三角化”方法建立不規(guī)則三角網(wǎng)(2)“快速生成三角剖分網(wǎng)”方法建立不規(guī)則三角網(wǎng)抽稀系數(shù)1.25兩種方法建出的不規(guī)則三角網(wǎng)基本上是一樣的，只不過建立的方式不同。一是直接用等高線建立不規(guī)則三角網(wǎng)，二是先在等高線上根據(jù)抽稀系數(shù)來提取特征點(diǎn)，然后再根據(jù)特征點(diǎn)建立三角網(wǎng)，三角網(wǎng)跟點(diǎn)的分布密度有關(guān)，而點(diǎn)的分布密度取決于抽稀系數(shù)，抽稀系數(shù)為1.25時(shí)剛好跟方法一建成的三角網(wǎng)相同。2、選擇區(qū)域進(jìn)行局部修正從上述三角網(wǎng)中選擇一個(gè)模型，劃定一定區(qū)域，添加特征點(diǎn)、線

2、信息，修正區(qū)域中所有不符合地形特征的三角網(wǎng)。修正后的三角網(wǎng)需要滿足以下條件：1）、等高線外輪廓以外沒有三角網(wǎng)；2）、三角網(wǎng)中不存在平高三角形；3）、三角網(wǎng)不能橫跨山脊或山谷線；（1）使用空洞點(diǎn)特征線生成三角網(wǎng)滿足條件一（2）三角網(wǎng)修正人為添加山脊線，可以發(fā)現(xiàn)建網(wǎng)時(shí)，在山脊線上提取了三角網(wǎng)的頂點(diǎn)，消除了三角網(wǎng)穿越山脊線的情況，滿足條件三人為添加山頂點(diǎn)作為特征點(diǎn)，然后構(gòu)建三角網(wǎng)。發(fā)現(xiàn)添加的山頂點(diǎn)成為了三角網(wǎng)中的頂點(diǎn)，消除了山頂?shù)钠礁呷切巍M足條件二。3、規(guī)則網(wǎng)構(gòu)建根據(jù)給定等高線，采用不同方法（至少四種）生成規(guī)則網(wǎng)模型，比較各模型的異同點(diǎn)，要求給出文字描述。（1）“高程點(diǎn)/線柵格化”方法建立規(guī)則網(wǎng)

3、；（2）“等值線高程?hào)鸥窕椒ā?建立規(guī)則網(wǎng)；（3）“距離冪函數(shù)反比加權(quán)”方法建立規(guī)則網(wǎng)（4）“Kring 泛克立格” 方法建立規(guī)則網(wǎng)。上述四種模型根據(jù)建模時(shí)使用特征點(diǎn)還是特征線可以分為兩類，（1）（2）方法使用等高線建立規(guī)則網(wǎng)分為一類；（3）（4）方法使用特征點(diǎn)建立規(guī)則網(wǎng)分為一類。高程點(diǎn)/線柵格化和等值線高程?hào)鸥窕椒▽?duì)比，前者建立的規(guī)則網(wǎng)在等高線邊緣處過度比較平滑，而后者雖然過度不平滑，但是可以較好的顯現(xiàn)出原始等高線數(shù)據(jù)的輪廓。距離冪函數(shù)反比加權(quán)和Kring 泛克立格對(duì)比，前者建立的規(guī)則網(wǎng)不能顯現(xiàn)出原始等高線的邊界輪廓，后者雖然比前者稍微好一點(diǎn)，但是跟第一類的相比，還是很不足。但是，這兩者

4、在等高線區(qū)域邊緣過度還是很平滑，比第一類好了很多。目視判斷只能判別出一些很淺顯的東西，要真正判斷建立的規(guī)則網(wǎng)模型好壞，需要取得實(shí)地DEM來比較。4、模型內(nèi)插在等高線區(qū)域內(nèi)選擇一個(gè)高程點(diǎn)，內(nèi)插計(jì)算該點(diǎn)在上述生成的所有數(shù)據(jù)模型的高程值，按照如下列表給出高程結(jié)果。坐標(biāo)點(diǎn)X：391868 Y：3261696模型建立方法高程值高程點(diǎn)/線柵格化213.910540151926等值線高程?hào)鸥窕?14.124562190239距離冪函數(shù)反比加權(quán)212.251372542467Kring 泛克立格213.865676201864數(shù)字地面模型實(shí)習(xí)二1、區(qū)域地形特征分析統(tǒng)計(jì)并查看地形數(shù)據(jù)的基本信息，記錄其地理范圍、

5、高程的最大最小值、平均值以及高程分布直方圖。通過地形因子計(jì)算，結(jié)合坡度坡向的地理意義，分析該區(qū)域的地形特征，給出分析思路和分析結(jié)果。由坡度圖可以發(fā)現(xiàn)該地以丘陵地形為主，由坡向圖可以發(fā)現(xiàn)東西方向坡偏多，偏南坡較少。Sos，反映剖面的曲率信息Soa，反映等高線的彎曲程度地形起伏度反應(yīng)一定區(qū)域內(nèi)，最高點(diǎn)海拔高度與最低點(diǎn)海拔高度的差值。這里選擇的是11*11的窗口。發(fā)現(xiàn)高程差比較大的區(qū)域都在疑似河網(wǎng)區(qū)域附近，所以這里很有可能是山谷地區(qū)，而且中間有一些黑色區(qū)域，代表幾乎沒有高程差，而且在疑似山谷區(qū)域附近，所以可能是大表面積的河流區(qū)域。地面粗糙度表示地球表面積和投影面積的比值。通過與地形起伏度的比較發(fā)現(xiàn)，

6、地形起伏度較大的區(qū)域，地面粗糙度也較大。2、山頂點(diǎn)提取使用軟件中的鄰域分析功能，選擇不同的鄰域提取山頂點(diǎn)，制作鄰域面積與山頂點(diǎn)個(gè)數(shù)的關(guān)系圖，其中橫軸為鄰域面積，縱軸為山頂點(diǎn)個(gè)數(shù)。選擇不同等高距生成等高線，通過等高線和山頂點(diǎn)的疊加顯示，簡(jiǎn)要分析不同鄰域范圍下生成的山頂點(diǎn)與不同等高距下等高線的吻合情況。焦點(diǎn)統(tǒng)計(jì)最大值設(shè)置鄰域，柵格計(jì)算器，max-dem=0，重分類0值為NoData，柵格轉(zhuǎn)點(diǎn)?？v坐標(biāo)為山頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，橫坐標(biāo)為領(lǐng)域面積（1） 10等高距等高線與3*3領(lǐng)域范圍生成山頂點(diǎn)的匹配情況可以發(fā)現(xiàn)吻合情況并不是很好，有很多等高線上不是山頂點(diǎn)的點(diǎn)也被提取了出來。（2） 10等高距等高線與11*11領(lǐng)域

7、范圍生成山頂點(diǎn)的匹配情況可以發(fā)現(xiàn)吻合的很好，基本上所有提取到的山頂點(diǎn)，在等高線上也是山頂點(diǎn)的位置。（3） 30等高距等高線與3*3領(lǐng)域范圍生成山頂點(diǎn)的匹配情況與10等高距的等高線相比，位置正確的山頂點(diǎn)明顯變多了。綜上得出結(jié)論，等高距越大，生成的等高線與領(lǐng)域分析提取的山頂點(diǎn)，吻合程度越高。同理，領(lǐng)域分析的范圍設(shè)置的越大，提取到的山頂點(diǎn)與等高線上山頂點(diǎn)的位置吻合程度越高。3、可視分析選擇2中的一組山頂點(diǎn)，使用軟件的可視域分析功能，計(jì)算其在區(qū)域內(nèi)的聯(lián)合可視范圍。使用11*11鄰域生成的山頂點(diǎn)計(jì)算聯(lián)合可視域，綠色為可見，紅色為不可見。在如此多的山頂點(diǎn)上觀察還是有很多不可見區(qū)域，這些不可見區(qū)域多是山谷附

8、近，被山體遮擋。4、水文分析自行設(shè)置參數(shù)，通過軟件中水文分析功能，提取主干河流。方案一：提取山谷線作為河流加載原始DEM，計(jì)算反地形，流向，流量，流量零值提取，零值光滑處理，DEM等值線和暈渲圖，重分類（越接近于1越可能是山谷）這里設(shè)閾值為0.66418，重分類（0,1），與負(fù)地形相乘，重分類（nodata，1）。從上圖可以看到，如果簡(jiǎn)單的用山谷線作為提取到的主干河流，河流的主干部分并不連續(xù)，而且支干部分顯得過于破碎，與實(shí)際的河流情況很不相符，后期需要很大的處理工作，很不方便。方案二：流量閾值提取填充洼地，計(jì)算流向，計(jì)算流量，設(shè)置流量閾值重分類，柵格轉(zhuǎn)矢量。、流量閾值大提取的河流支流少，且更趨

9、向于主流。相反的，流量閾值越小，越能提取河流的一些“細(xì)枝末節(jié)”，越詳細(xì)。通過不斷調(diào)整閾值，最終提取河流，此時(shí)設(shè)置閾值為1000。5、選址分析選擇位于可視范圍內(nèi)、距離主干河流較近且最接近于平地的區(qū)域中面積最大的區(qū)域。假定這次選址是為學(xué)校選址。（1） 可視范圍內(nèi)利用1111鄰域生成的山頂點(diǎn)計(jì)算得到的可視域，學(xué)校出于安全性考慮需要在可視范圍內(nèi)，所以把可見區(qū)域值設(shè)為10，不可見區(qū)域設(shè)為-100。（2） 最接近于平地坡度越小越接近于平地，所以將坡度分為10個(gè)等級(jí)，坡度最小的為10，最大的為1。（3） 位于主干河流附近第4步水文分析得到的河流是矢量格式，沒有河流的寬度信息，而真實(shí)的河流是有寬度的，學(xué)校肯定

10、不能建在河流里，所以學(xué)校建址區(qū)域不能離線狀河流太近，這里假設(shè)河流的寬度為30m，并且線狀河流代表真實(shí)河流的中心線。建立以提取到的河網(wǎng)為基礎(chǔ)的多環(huán)緩沖區(qū)。緩沖區(qū)大小為15，圓環(huán)數(shù)目為20.再將建立的緩沖區(qū)轉(zhuǎn)為柵格，值字段選擇DISTANCE，柵格大小與原始的DEM相同為25.轉(zhuǎn)為柵格之后再進(jìn)行重分類，對(duì)于不能建造的河流區(qū)域即距離15之內(nèi)的設(shè)為-100，然后每隔30取一個(gè)等級(jí)，從大到小為10個(gè)等級(jí)，最大為10，最小為1.圖為主干河流附近的選址區(qū)域。分為10個(gè)等級(jí)（河流所在區(qū)域除外）。（4） 適宜區(qū)域選取至此，在可視范圍之內(nèi)、地勢(shì)平坦、位于主干河流較近都已經(jīng)得出每個(gè)柵格代表的值。權(quán)重的設(shè)置，地勢(shì)的平

11、坦與否對(duì)建筑的影響最大，所以附以權(quán)重0.5；水是生命之源，同樣也很重要，所以賦以權(quán)重0.4；剩下0.1賦給可視范圍。選擇最終計(jì)算9.5以上的作為適宜區(qū)。并將其重分類，柵格轉(zhuǎn)矢量后，計(jì)算面積。出于實(shí)際考慮，學(xué)校選址盡量選擇面積足夠大且盡量是一整塊，不要彎彎曲曲的地方，所以選擇面積大于50000小于100000的區(qū)域。圖中黃色區(qū)域?yàn)樗x適宜建址區(qū)域。6、土方量計(jì)算將5中的結(jié)果區(qū)域填充為原始地形的高程平均值，分別制作填挖前和填挖后的柵格數(shù)據(jù)，使用軟件的土方計(jì)算功能，計(jì)算其填挖的土方量信息。（1） 填挖前柵格（2） 填挖后柵格填挖后高程為238.872填挖方凈收益為負(fù)，共計(jì)-144799952.888

12、489m3。需要使用144799952.888489m3材料。總結(jié)通過這次上機(jī)實(shí)習(xí)，熟悉了使用MAPGIS建立規(guī)則網(wǎng)和不規(guī)則網(wǎng)、進(jìn)行不規(guī)則三角網(wǎng)的修正以及使用ArcGIS進(jìn)行地形分析。期間有很多不懂的地方，通過跟同學(xué)討論分析，解決了很多問題，同時(shí)也鞏固了上課學(xué)的知識(shí)，做到了活學(xué)活用。但是，還是有很多地方需要改進(jìn)。比如說水文分析部分，雖然根據(jù)流量閾值選出了一些河網(wǎng)，但是實(shí)際情況每個(gè)柵格格網(wǎng)自身的流量并不相同，不會(huì)都為1。這樣選取會(huì)漏掉一些河流，而把閾值設(shè)小又會(huì)增加一些“假河流”。而且如果下雨，河流數(shù)量也肯定會(huì)增加，選取的河流應(yīng)該要包括潛在河流。再說選址分析部分，對(duì)于“距離主干河流較近”這一條件，不同的需求也有不同的方法，如果是學(xué)校選址，就不能在河流上；如果是橋梁選