自我提高—DEM地形地貌分析

1、實習七、DEM建立與應(yīng)用一、 目的DEM是對地形地貌的一種離散的數(shù)字表達，是對地面特性進行空間描述的一種數(shù)字方法、途徑，它的應(yīng)用可遍及整個地學領(lǐng)域。通過對本次實習的學習，我們應(yīng)：1、 加深對DEM建立過程的原理、方法的認識；2、 熟練掌握ARCVIEW中建立DEM、TIN的技術(shù)方法。3、 結(jié)合實際、掌握應(yīng)用DEM解決地學空間分析問題的能力。二、 實驗準備1、 軟件準備：Arcview2、 數(shù)據(jù)準備：文件feapt-clip1.dbf，feapt-clip1.shp，feapt-clip1.shx，文件terlk-clip1.dbf，terlk-clip1.shp，terlk-clip1.shx

2、，文件夾cal2和info。三、 實驗內(nèi)容1、 DEM及TIN的建立(1) 由采樣點數(shù)據(jù)建立表面1) 在視圖目錄表中添加并激活采樣點層面feapt-clip1.shp。2) 從【Surface】菜單中選擇【Interpolate Grid】命令。3) 在出現(xiàn)的Output Grid Specification對話框中設(shè)定輸出主題的范圍、柵格單元大小及柵格行、列數(shù)。圖1. 由采樣點生成的表面4) 接下來出現(xiàn)的Interpolate Surface對話框中，從Method列表中選擇Spline（注意：在菜單中只有IDW和Spline兩種內(nèi)插方法可以選擇）。在Z Value Field列表中選擇El

3、ev（高程）字段，單擊OK。5) 生成新的柵格主題Surface from Soilsamp.shp（如圖1）。6) 將得到的結(jié)果層面與原始的DEM層面（Map Calculation1）相減，得到結(jié)果層面如圖2所示：(2) 由點、線數(shù)據(jù)生成TIN轉(zhuǎn)為GRID1) 添加并激活點層面feapt-clip1和線層面terlk-clip1。2) 點擊【Surface】菜單下的【Create TIN from features】；3) 在“Create New TIN”對話框中定義每個主題的數(shù)據(jù)使用方式；圖3. 生成TIN過程中的Create New TIN對話框圖2. Surface層面與原始DEM

4、相減的結(jié)果及其統(tǒng)計值在“Create New TIN”對話框中，對某一個主題需要指定高程源（Height Source），以何種表面特征輸入（Input as），以及選某一個值的字段來作為屬性信息（可以為None）。（見圖3）圖4. 生成的TIN4) 確定生成文件的名稱及其路徑，生成新的層面tin-point。（見圖4）5) 點擊【Theme】菜單下的【Convert to grid】，確定生成文件的名稱及其路徑，生成新的Grid層面。（見圖5）圖6. 新生成的DEM層面與原始DEM相減的結(jié)果及其統(tǒng)計圖5. 由TIN生成的DEM6) 將新生成的Grid層面與原始的DEM層面（Map Calcu

5、lation1）相減，得到結(jié)果層面如圖6所示：2、 DEM的應(yīng)用(1) 地形指標的提取1) 坡度具體的方法步驟如下:I、 添加Dem數(shù)據(jù)并激活它。II、 從【Surface】菜單中選擇【Derive Slope】命令。III、 生成新的坡度主題slope of Dem。IV、 雙擊左邊的圖例，在彈出的Legend Editor對話框中可重新調(diào)整坡度分級（如圖7）。2) 坡向具體的方法步驟如下:I、 在視圖目錄表中添加dem并激活它。II、 從【Surface】菜單中選擇【Derive Aspect】命令。圖7. 提取坡度III、 顯示并激活生成的坡向主題Aspect of Dem（如圖8）。圖

6、8. 提取坡向3) 平面曲率I、 激活坡向數(shù)據(jù)。II、 從【Surface】菜單中選擇【Derive Slope】命令。圖9. 提取平面曲率III、 生成平面曲率層面Slope of Aspect。（見圖9）4) 剖面曲率具體的方法步驟如下:I、 激活坡度數(shù)據(jù)。II、 從【Surface】菜單中選擇【Derive Slope】命令。圖10. 提取剖面曲率III、 顯示并激活生成的剖面曲率層面Slope of Slope（如圖10）。(2) 提取等高線具體的方法步驟如下:I、 在視圖目錄表中添加dem并激活它。II、 從【Surface】菜單中選擇【Create Contours】命令。III、

7、 在出現(xiàn)的Contours Parameters對話框中輸入等高距Contour interval和基礎(chǔ)等高線的值Base Contours。圖11. 提取等高線IV、 生成等高線主題Contours of Dem（如圖11）。(3) 地形表面的陰影圖具體的方法步驟如下:I、 在視圖目錄表中添加dem并激活它。II、 從【Surface】菜單中選擇【Compute Hillshade】命令。III、 在Compute Hillshade對話框（如圖12）中，輸入計算Hillshade的參數(shù)值。圖13. 提取地表陰影圖圖12 Compute Hillshade對話框IV、 生成地表陰影主題Hil

8、lshade of Dem（如圖13）。(4) 可視性分析1) 通視性分析在Arcview中，進行通視性分析有兩種具體操作第一種操作： 例如：分析某區(qū)域內(nèi)S與P兩點間的通視情況。I、 添加Dem或TIN主題作為通視性分析的地形表面并激活它。II、 從工具欄選擇Line of sight工具。圖14 Line of sight對話框III、 在出現(xiàn)的Line of Sight對話框中輸入觀察者Observer與目標物Target距地面的距離（如圖14），單擊OK。IV、 按住鼠標左鍵，屏幕上將會出現(xiàn)十字光標，將光標從觀察點S移向目標點P，然后釋放光標。在觀察點到目標點之間將會出現(xiàn)一條視線，其中可

9、視的部分為紅色，不可視的部分為綠色。并且，在Arcview窗口底部的狀態(tài)欄顯示了從觀察點到目標點是否可視。若不可視，在視線上將會用圓點表示第一個障礙物的位置，它的xy坐標將會在狀態(tài)欄顯示（如圖15）。第二種操作：I、 從【File】菜單中選擇【Extensions】命令。II、 在Extensions的對話框中選擇Visibility Tools選項。III、 在Arcview工具條中出現(xiàn)Line of sight工具。圖16 Available Grids對話框圖17 A-A間的通視情況示意AAIV、 選擇此工具，在Available Grids對話框中選擇柵格主題，例如：Dem作為通視性分

10、析的地形表面（如圖16）。V、 在出現(xiàn)的Set Visibility Parameters對話框中輸入觀察者與目標物距地面的距離。單擊OK。VI、 6按住鼠標左鍵，將光標從觀察點A移向目標點A，然后釋放光標。在觀察點到目標點之間將會出現(xiàn)一條視線，其中可視的部分為紅色，不可視的部分為綠色（如圖17）。同時，Arcview會自動繪出AA兩點間的通視剖面圖（如圖18）。圖15 S、P兩點間通視情況示意SP2) 可視區(qū)分析圖18 AA兩點間的通視剖面圖（紅色實線條為可視區(qū)，綠色虛線為不可視區(qū)）AA具體操作如下：I、 在視圖目錄表中添加Dem作為可視區(qū)分析的地形表面。 II、 創(chuàng)建或添加一個點主題poi

11、nt.shp包含觀測點。III、 同時激活Dem和point.shp主題。IV、 從【Surface】菜單中選擇【Calculate Viewshed】命令。圖19 可視區(qū)分析V、 生成可視區(qū)柵格主題visibility of point（如圖19）。(5) 水文分析1) 洼地填充操作步驟如下：I、 激活視圖目錄表中的Dem。II、 從【Hydro】菜單中選擇【Fill sinks】命令。III、 在視圖目錄表中顯示生成的Filled Dem，既為填充過洼地的Dem數(shù)據(jù)。3) 水流方向計算在Arcview中提取水流方向的步驟如下：I、 從視圖目錄表中激活Filled Dem。II、 從【Hyd

12、ro】菜單中選擇【Flow Direction】命令。III、 顯示新生成的水流流向數(shù)據(jù)Flow Direction（見圖20）。圖20 提取水流方向4) 流水累積量計算流水累積量的步驟如下：I、 從視圖目錄表中激活Flow Direction。II、 從【Hydro】菜單中選擇【Flow Accumulation】命令。圖21 Legend Editor對話框III、 顯示新生成的流水累積量數(shù)據(jù)主題Flow Accumulation。雙擊此主題的圖例，在出現(xiàn)的Legend Editor對話框（見圖21）中，單擊Classify按鈕，在出現(xiàn)的Classification對話框中選擇標準偏差St

13、andard Deviation為分類類型，單擊OK。提取的Flow Accumulation主題（見圖22）顯示了地面水系的分布狀況。4) 水網(wǎng)提取水網(wǎng)密度的步驟如下：I、 從視圖目錄表中激活Flow Direction。II、 從【Hydro】菜單中選擇【Stream Network as Line Shape】命令。III、 在出現(xiàn)的Stream Network對話框中輸入計算水網(wǎng)密度的最小河流長度，其單位為柵格數(shù)。圖22 提取水流累積量IV、 在Hydro.StreamNetwork對話框中選擇水流方向Flow Direction主題，單擊OK。V、 生成新的主題Stream Netw

14、ork Shape即為水網(wǎng)密度分布圖。圖24 河流最小長度為100米提取的水網(wǎng)密度圖23 最短河流長度為20提取的水網(wǎng)密度不同的河流最短長度值所計算的水網(wǎng)密度如下圖（見圖23、圖24）所示：5) 水流長度計算提取水流長度的步驟如下：I、 從視圖目錄表中激活Flow Direction。II、 從【Hydro】菜單中選擇【Flow Length】命令。圖25 水流長度提取顯示輸出的Flow Length柵格主題（見圖25）。6) 流域分析采用水流方向和流水累積量數(shù)據(jù)生成Watershed數(shù)據(jù)的步驟如下：I、 在視圖目錄中添加Flow Direction和Flow Accumulation。II、 擊活Flow Accumulation。III、 從【Hydro】菜單中選擇【Properties】命令。圖26 Hydro Properties對