GIS原理實(shí)習(xí)四操作指南

1、實(shí)驗(yàn)六、地形分析-TIN及DEM的生成及應(yīng)用(綜合實(shí)驗(yàn))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康腄EM是對(duì)地形地貌的一種離散的數(shù)字表達(dá)，是對(duì)地面特性進(jìn)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(gè)地學(xué)領(lǐng)域。通過對(duì)本次實(shí)習(xí)的學(xué)習(xí)，我們應(yīng)：a) 加深對(duì)TIN建立過程的原理、方法的認(rèn)識(shí)；b) 熟練掌握ArcGIS中建立DEM、TIN的技術(shù)方法。c) 掌握根據(jù)DEM或TIN 計(jì)算坡度、坡向的方法。d) 結(jié)合實(shí)際，掌握應(yīng)用DEM解決地學(xué)空間分析問題的能力。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備軟件準(zhǔn)備：ArcGIS Desktop 9.x -ArcMap(3D分析模塊)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：矢量圖層：高程點(diǎn)Elevpt_Clip.shp，高程Elev_Clip.s

2、hp，邊界Boundary.shp，洱海Erhai.shp （ex7.rar）三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. TIN 及DEM 生成1.1由高程點(diǎn)、等高線矢量數(shù)據(jù)生成TIN轉(zhuǎn)為DEM在ArcMap中新建一個(gè)地圖文檔(1) 添加矢量數(shù)據(jù)：Elevpt_Clip、Elev_Clip、Boundary、Erhai（同時(shí)選中：在點(diǎn)擊的同時(shí)按住Shift）(2) 激活“3D Analyst”擴(kuò)展模塊（執(zhí)行菜單命令 工具>>擴(kuò)展，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選中3D分析模塊），在工具欄空白區(qū)域點(diǎn)右鍵打開3D分析 工具欄(3) 執(zhí)行工具欄3D分析中的菜單命令3D分析>>創(chuàng)建/修改TIN>>從

3、要素生成TIN；(4) 在對(duì)話框從要素生成TIN中中定義每個(gè)圖層的數(shù)據(jù)使用方式；在從要素生成TIN中對(duì)話框中，在需要參與構(gòu)造TIN的圖層名稱前的檢查框上打上勾，指定每個(gè)圖層中的一個(gè)字段作為高度源（Height Source），設(shè)定三角網(wǎng)特征輸入（Input as）方式?？梢赃x定某一個(gè)值的字段作為屬性信息（可以為None）。在這里指定圖層Erhai 的參數(shù)：三角網(wǎng)作為：指定為硬替換 ，其它圖層參數(shù)使用默認(rèn)值即可。(5) 確定生成文件的名稱及其路徑，生成新的圖層tin，在TOC(內(nèi)容列表)中關(guān)閉除TIN和Erhai之外的其它圖層的顯示，設(shè)置TIN的圖層（符號(hào)）得到如下的效果。(6) 執(zhí)行工具欄3D

4、分析中的命令轉(zhuǎn)換>>TIN轉(zhuǎn)換到柵格，指定相關(guān)參數(shù)：屬性：高程，像素大小:50，輸出柵格的位置和名稱: TinGrid確定后得到DEM數(shù)據(jù)：TinGrid, 其中，每個(gè)柵格單元表示50m×50m的區(qū)域 1.2 TIN的顯示及應(yīng)用(1) 在上一步操作的基礎(chǔ)上進(jìn)行，關(guān)閉除TIN之外的所有圖層的顯示，編輯圖層tin的屬性，在圖層屬性對(duì)話框中，點(diǎn)擊符號(hào) 選項(xiàng)頁，將 邊界類型 和 高程 前面檢查框中的勾去掉; 點(diǎn)擊 添加 按鈕(2) 在 添加渲染 對(duì)話框中，將 所有邊用同一符號(hào)進(jìn)行渲染 和 所有點(diǎn)用同一符號(hào)進(jìn)行渲染 這兩項(xiàng)添加么TIN的顯示列表中，(3) 將TIN圖層局部放大，認(rèn)真

5、理解TIN的存儲(chǔ)模式及顯示方式(4) TIN 轉(zhuǎn)換為 坡度多邊形新建地圖文檔，加載圖層 tin，參考上一步操作，將 面坡度用顏色梯度表進(jìn)行渲染 和 面坡向用顏色梯度進(jìn)行渲染 這兩項(xiàng)添加到TIN的顯示列表中， 請(qǐng)參照上圖進(jìn)行設(shè)置在上面的對(duì)話框中，選中Slope，點(diǎn)擊 分類 按鈕，在下面的對(duì)框中，將類 指定為 5，然后在 間隔值 列表中輸入間隔值： 8, 15，25, 35, 90 ，如下圖所示點(diǎn)擊兩次 確定 后關(guān)閉圖層屬性對(duì)話框，圖層 tin 將根據(jù)指定的渲染方式進(jìn)行渲染，效果如下圖所示 ：執(zhí)行3D分析工具欄中的命令轉(zhuǎn)換>>TIN轉(zhuǎn)換到矢量，按下圖所示指定各參數(shù)：得到多邊形形圖層：

6、tinSlopef ，它表示研究區(qū)內(nèi)各類坡度的分布狀況，結(jié)果是矢量格式，打開其屬性表可以看到屬性 SlopeCode 為 數(shù)值1,2,3,4,5查看矢量圖層：tinSlopef 中要素屬性表，其中屬性SlopeCode1,2,3,4,5分別表示坡度范圍（0-8）、(8-15)、（15-25）、（25-35）、(>35) (5) Eliminate合并破碎多邊形（選做，需要8-10分鐘）新建地圖文檔，加載坡度多邊形圖層：TinSlopef, 打開TinSlopef的屬性表，添加一個(gè)字段Area（類型為Double），通過計(jì)算值操作，計(jì)算各個(gè)多邊形的面積：選中高級(jí)，輸入VBA代碼到Pre-L

7、ogic VBA Script Code,輸入變量dblArea到Area= 下的輸入框中。以下的操作將會(huì)把面積小于10000平方米的多邊形合并到周圍與之有最長(zhǎng)公共邊的多邊形中：執(zhí)行菜單命令選擇>>通過屬性選擇，查詢”Area”<=10000 （平方米）的圖斑被選中的多邊形以高亮方式顯示，這些小的圖斑將會(huì)被合并到與之相鄰且有最大公共邊的多邊形。當(dāng)然也可以選擇合并到相鄰的面積最大的多邊形。打開Arctoolbox，執(zhí)行 消除 命令指定輸入圖層：tinSlopef, 輸出要素類：TinSlopef_Elminate.shpEliminate(合并破碎多邊形)操作原理原始多邊形合并

8、后多邊形，選中的（面積<=10000m2 ）多邊形被合并到與之相鄰的面積最大的多邊形中將地圖適當(dāng)放大，比較原始圖層：tinSlopef 與合并后的圖層：tinSlopef_Eliminate (6) TIN 轉(zhuǎn)換為 坡向多邊形參照以上第（4）步，得到坡向多邊形圖層得到的坡向多邊形中屬性AspectCode的數(shù)值（-1,1,2,3,4,5,6,7,8,9）分別表示當(dāng)前圖斑的坡向(平坦、北、東北、東、東南、南、西南、西、西北、北)，其中1,9是相同的可以合并為12. DEM的應(yīng)用2.1坡度：Slope(1) 新建地圖文檔，加載1.2(6)中得到的DEM數(shù)據(jù)：TINGrid(2) 加載3D分析

9、擴(kuò)展模塊，打開3D分析工具欄，執(zhí)行菜單命令3D分析>>表面分析>>坡度, 參照下圖所示，指定各參數(shù)(3) 得到坡度柵格slope of TinGrid：坡度柵格中，柵格單元的值在 0 -90 度間變化(4) 右鍵點(diǎn)擊圖層Slope of tingrid，執(zhí)行屬性命令，設(shè)置圖層符號(hào)，重新調(diào)整坡度分級(jí)（參考1.2 (4) 中的步驟進(jìn)行分類 ）以下計(jì)算剖面曲率：(5) 執(zhí)行菜單命令：3D分析>>表面分析>>坡度。按如下所示，指定各參數(shù)：(6) 得到剖面曲率柵格：Slope of Slope of tingrid2.2 坡向：Aspect(1) 在上一步

10、的基礎(chǔ)上進(jìn)行，關(guān)閉Slope of tingrid的顯示。(2) 執(zhí)行菜單命令：3D分析>>表面分析>>坡向，按下圖所示，指定各參數(shù)：(3) 得到坡向柵格：Aspect of tingrid 坡向柵格以下計(jì)算平面曲率:(4) 執(zhí)行菜單命令：3D分析>>表面分析>>坡度，按下圖所示指定各參數(shù)：(5) 生成平面曲率柵格：Slope of Aspect of tingrid：2.3提取等高線(1) 新建地圖文檔，加載DEM數(shù)據(jù)： tingrid。在執(zhí)行以下操作時(shí)確保，3D分析擴(kuò)展模塊已激活打開Arctoolbox，執(zhí)行命令： 3D Analyst To

11、ols>> Raster Surface >> 等高線 按上圖所示指定各參數(shù)(2) 生成等高線矢量圖層：Contour_tingrid:2.4計(jì)算地形表面的陰影圖(1) 在上一步基礎(chǔ)上進(jìn)行，打開3D 分析工具欄(2) 執(zhí)行菜單命令： 3D分析 >>表面分析>> 山影 ，按下圖所示指定各參數(shù)：(3) 生成地表陰影柵格： Hillshade of tinGrid :(4) DEM渲染：如以下第2幅圖所示，關(guān)閉除tingrid 和 Hillshade of tingrid以外所有圖層的顯示，并將 tingrid 置于 Hillshade of tirn

12、grid 之上，右鍵點(diǎn)擊 tingrid ，在出現(xiàn)的右鍵菜單中執(zhí)行 屬性 ，在圖層屬性對(duì)話框中，參照下圖所示設(shè)置符號(hào)選項(xiàng)頁中顏色。打開工具欄效果，如下圖所示，設(shè)置柵格圖層tingrid的透明度為：40%左右。2.5可視性分析A.通視性分析(1) 在上一步的基礎(chǔ)上進(jìn)行，打開 3D分析 工具欄，從工具欄選擇 通視線 (Line of sight)工具：(2) 在出現(xiàn)的 通視線 Line of Sight對(duì)話框中輸入觀察者偏移量 和 目標(biāo)偏移量, 即距地面的距離，如圖：在地圖顯示區(qū)中從某點(diǎn)A沿不同方向繪制多條直線，可以得到觀察點(diǎn) A 到不同目標(biāo)點(diǎn) 的通視性：綠色線段表示可視的部分，紅色線段表示不可見

13、部分B.可視區(qū)分析：移動(dòng)發(fā)射基站信號(hào)覆蓋分析(1) 在上一步基礎(chǔ)上進(jìn)行，在內(nèi)容列表區(qū)TOC中關(guān)閉除 tingrid 之外的所有圖層，加載移動(dòng)基站數(shù)據(jù)矢量圖層：移動(dòng)基站.shp(2) 在3D 分析 工具欄中，執(zhí)行菜單命令:3D 分析>>表面分析>>視域，按下圖所示指定各參數(shù)：(3) 生成可視區(qū)柵格： ViewShed of 移動(dòng)基站 ：其中綠色表示現(xiàn)有發(fā)射基站信號(hào)已覆蓋的區(qū)域，淡紅色表示，無法接收到手機(jī)信號(hào)的區(qū)域2.6地形剖面(1) 在上一步基礎(chǔ)上進(jìn)行，打開 3D分析 工具欄，點(diǎn)擊 插入線 工具，跟蹤一條線段，這條線段可以從DEM:TINGRID 中得到高程值，(2) 點(diǎn)

14、擊 創(chuàng)建剖面圖 按鈕，得到上一步所生成的3D線段的剖面圖：四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求結(jié)合此次實(shí)驗(yàn)所學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)算法求解如下的實(shí)際問題。將所做工作以幻燈片形式做以匯報(bào)，內(nèi)容包括原理、過程、結(jié)果。問題：洱海決定坡度大于25的耕地要退耕還林，試設(shè)計(jì)一個(gè)算法計(jì)算洱?？赡芡烁€林面積。請(qǐng)寫出在ArcGIS求解此問題的步驟并用框圖表示處理過程。原始數(shù)據(jù)用矩形表示，數(shù)據(jù)處理用橢圓表示、處理結(jié)果用圓角矩形表示。實(shí)驗(yàn)七、3D 可視分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行透視觀察、三維瀏覽；（2） 熟悉ArcScene用戶界面; （3） 了解制作飛行動(dòng)畫基本操作。（4） 如何將圖像作為紋理貼在地形表面；二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備預(yù)備知識(shí)

15、：ArcGlobe 是 ArcGIS 桌面系統(tǒng)中 3D 分析擴(kuò)展模塊中的一個(gè)部分，提供了全球地理信息的 連續(xù)、多分辨率的交互式瀏覽功能。像 ArcMap 一樣，ArcGlobe 也是使用 GIS 數(shù)據(jù)層，顯 示 geodatabase 和所有支持的 GIS 數(shù)據(jù)格式中的信息。ArcGlobe 具有地理信息的動(dòng)態(tài) 3D 視圖。將所有的 GIS 數(shù)據(jù)源整合到一個(gè)通用的全球的框架中。它能處理數(shù)據(jù)的多分辨率顯示，使數(shù)據(jù)集能夠在適當(dāng)?shù)谋壤吆驮敿?xì)程度上可見。與ArcMap類似，ArcScene 是ArcGIS Desktop中專門用于顯示三維數(shù)據(jù)的獨(dú)立程序。ArcScene的功能：瀏覽三維數(shù)據(jù)、創(chuàng)建表面

16、、進(jìn)行表面分析、三維飛行模擬。ArcScene 可以看成是 ArcGlobe的一個(gè)子集。它們都依賴于ArcGIS 的3D分析模塊。軟件準(zhǔn)備：ArcGIS 3D Analyst 擴(kuò)展模塊; ArcScene: 三維分析及三維建模環(huán)境。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：圖層 (Roads , bldg, ortho.lan, dtm_tim)，三維場(chǎng)景文件Animation.sxd (ex11.rar)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1GIS數(shù)據(jù)三維顯示運(yùn)行程序 :開始菜單>>所有程序>>ArcGIS>>ArcScene ,打開 ArcScene在ArcScene中執(zhí)行命令: 工具>>擴(kuò)

17、展, 選中 3D Analyst擴(kuò)展模塊, 在ArcScene中點(diǎn)擊 添加數(shù)據(jù)按鈕 (如下圖紅色前頭所指),將圖層 (Roads , bldg, ortho.lan, dtm_tim)添加到當(dāng)前場(chǎng)景中。關(guān)閉 圖層 dtm_tin 顯示在圖層列表面板(TOC)中右鍵點(diǎn)擊圖層 ortho.lan,打開圖層屬性對(duì)話框,在基表面高度選項(xiàng)頁中,將高度設(shè)置為:從表面為圖層獲取高度,并選擇 當(dāng)前場(chǎng)景中的TIN數(shù)據(jù)圖層: dtm_tin(如下圖所示),在Z單位轉(zhuǎn)換中設(shè)定高程的夸張系數(shù)為 2, 高程將被夸大2倍。點(diǎn)確定退出 以相同方法設(shè)置圖層 Roads、bldg的屬性，夸張系數(shù)統(tǒng)一設(shè)置為 2對(duì)圖層 bldg,

18、還需要進(jìn)一步設(shè)置 拉伸選項(xiàng)和符號(hào)選項(xiàng)通過設(shè)置拉伸表達(dá)式為 HEIGHT*2, 建筑的高度將根據(jù)屬性字段 HEIGHT的數(shù)據(jù)確定通過設(shè)置 符號(hào)選項(xiàng)，為每不同的建筑賦不同的顏色完成后的效果如下圖所示：可以點(diǎn)擊 工具欄上的查詢按鈕，查詢每個(gè)建筑物的屬性通過操作，熟悉 工具 中各按鈕的功能其中飛行按鈕 有兩種狀態(tài) ，表示停止飛行，表示正在飛行狀態(tài)，通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵可以加快飛行速度，通過占擊鼠標(biāo)右鍵可以減慢飛行速度，直至停止，通過移動(dòng)鼠標(biāo)可以調(diào)整飛行方位、高度。ArcScene中的三維場(chǎng)景可以導(dǎo)出為二維圖片或三維VRML 文件.wrl，VRML文件可以用 GLView 進(jìn)行瀏覽或查看，普通的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器也可以通過安裝插件的方式進(jìn)行瀏覽，因此導(dǎo)出為VRML的三維場(chǎng)景可以發(fā)布到因特網(wǎng)上2. 三維飛行動(dòng)畫制作錄制飛行過程生成動(dòng)畫：在ArcScene打開三維場(chǎng)景文檔 Animation.sxd，在工具欄顯示區(qū)點(diǎn)右鍵，打開3D分析、動(dòng)畫、工具 這三個(gè)工具欄點(diǎn)擊動(dòng)畫工具欄中的 動(dòng)畫控制按鈕（下圖）,打開 動(dòng)畫控制工具欄，點(diǎn)擊動(dòng)畫控制中的 錄制 按鈕（下圖）