ArcGIS中建立DEM方法及其应用

２０１４年第５期　西部探矿工程　１５７　ＡｒｃＧ　Ｉ　Ｓ中建立Ｄ　Ｅ　Ｍ方法及其应用　李秀丽　（河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队，河北秦皇岛０６６００１）　摘要：综合运用ＡｕｔｏＣＡＤ、ＭａｐＧＩＳ与ＡｒｃＧＩＳ三个工程设计与地理信息系统软件，对某数字地形图　进行处理，以生成该地区的ＤＥＭ。首先，在ＡｕｔｏＣＡＤ中对地形图进行等高线图层分离并保存为一　个单独ＤＸＦ格式文件；然后在ＭａｐＧＩＳ软件里完成等高线断线连接及赋值操作；最后，在ＡｒｃＧＩＳ中　使用处理后的等高线图层建立ＤＥＭ，并进行光线照射角、视角设置、渲染（分级显示）与三维分析，创　建坡度图和剖面图等，为技术人员提供了参考。　关键词：ＡｕｔｏＣＡＤ；ＭａｐＧＩＳ；ＡｒｃＧＩＳ；等高线；数字高程模型（ＤＥＭ）；三维分析　中图分类号：Ｐ６２３文献标识码：Ｂ文章编号：１００４—５７１６（２０１４）０５—０１５７—０２　１概述　ＡｒｃＧＩＳ是美国国家环境系统研究所（Ｅｎｖｉｒｏｎ—　本世纪以来，随着计算机工程设计与地理信息系　ｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＥＳＲＩ）开发的新一代　统科学的飞速发展，尤其是地学领域的问题研究对空　ＧＩＳ软件，是世界上应用最广泛的ＧＩＳ软件之一。它的　间三维数据的需求越来越大，ＤＥＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　空问分析，包括三维分析功能很强大，可以在ＡｒｃＧＩＳ　Ｍｏｄｅｌ，数字高程模型）作为一种良好的空间三维数据　环境中根据处理后的等高线生成ＤＥＭ，并设置阳光照　已经广泛应用于地学的多个领域川。因此，如何有效地　射方位角与高度角、渲染（分级显示）及三维分析等一　利用多种多样的数据源建立良好的区域或小范围　系列操作，以达到良好的视觉效果与三维分析效果　。　ＤＥＭ从而有效地解决生产实践中的困难是一个值得　３建立ＤＥＭ的数据特点　去深入研究的问题。本文讲述了利用ＡｕｔｏＣＡＤ格式　用于制作ＤＥＭ的原始数据具有以下特点：①数据　的数字地形图中的等高线，结合ＭａｐＧＩＳ与ＡｒｃＧＩＳ软　源为ＡｕｔｏＣＡＤ的ＤＷＧ文件格式的矢量图形；②包括　件，构建完整的数字高程模型的具体方法，并对建立的　等高线图层及其它若干要素图层；③等高线被其它面　ＤＥＭ进行了简单的三维分析。　状地物、文字注记等打断较多；④部分等高线是使用纸　２数据处理软件的选择　质地形图经扫描矢量化后获得的，图中等高线的高程　２．１　ＭａｐＧＩＳ　属性仅仅是以标注文本的形式显示在平面图上，并没　ＭａｐＧＩＳ是国内主流的ＧＩＳ软件平台之一，主要应　有真正的赋予高程属性值，也没有高程属性字段　。因　用于城市规划、测绘、土地、地质等领域　。选择Ｍａｐ—　此，在建立ＤＥＭ前需要对其进行一定的处理。　ＧＩＳ主要是由于它的线连接功能以及等高线批量赋值　建立ＤＥＭ需要的数据源是具有高程属性字段与　功能强大。　高程值的等高线图层。因此，必须解决的问题与图形　２．２　ＡｕｔｏＣＡＤ　处理目标就是对严重破断的等高线进行连接，并创建　ＡｕｔｏＣＡＤ因易学易用及强大的图形编辑、二次开　高程属性字段，对高程属性进行赋值。　发功能而广泛应用于很多测绘生产部门及设计部门。　４数据处理流程与具体方法　而且ＡｕｔｏＣＡＤ可以通过其Ｄｘｆ文本数据文件有效地　数据处理流程：ＣＡＤ中进行图层分离－＋ＭａｐＧＩＳ　与其它ＧＩＳ软件进行数据格式转换。　进行等高线处理一ＣＡＤ中进行数据检查－－－￣ＡｒｅＧＩＳ建　２．３　ＡｒｅＧＩＳ　模分析。　收稿日期：２０１３－０８—２５修回日期：２０１３—０８—２７　作者简介：李秀丽（１９７２一），女（汉族），河北行唐人，工程师，现从事Ｃ－ＩＳ制图及测绘数据处理方面Ｔ作。　１５８　西部探矿工程　２０１４年第５期　本次用于建立ＤＥＭ的原始地形图数据来自于某　县铁矿测绘的尾矿库选址地形图。　４．１建立ＤＥＭ之前的准备工作　第一步：在ＡｕｔｏＣＡＤ中删除等高线外的其它所有　图层，然后另存为ＡｕｔｏＣＡＤ２０００或更低版本的Ｄｘｆ格　式文件；　第二步：首先在ＭａｐＧＩＳ的“文件转换”模块里加　载Ｄｘｆ文件并转换为ＭａｐＧＩＳ的线文件，然后在“输入　编辑”模块里利用“联接线”功能对断开的等高线进行　线连接，最后使用“高程自动赋值”功能方便快捷地对　无高程等高线批量赋予高程，全部编辑结束后再保存　为ＡｕｔｏＣＡＤ　Ｄｘｆ格式。　４．２　ＤＥＭ的建立过程　ＤＥＭ模型按照数据的表现形式主要分为２种：不　规则三角网ＴＩＮ也称ｉ角网ＤＥＭ和规则格网ＧＲＩＤ　也称格网ＤＥＭ。ＧＲＩＤ是以规则排列的正方形网格来　表示地形表面，其特点是数据结构简单，数据存储量　小，还可压缩存储，适合于大规模的使用和管理。不规　则三角网ＴＩＮ采用离散数据点生成的连续的不重叠的　不规则　角形网格来表示地形表面。其特点是能较好　地顾及地形地貌特征，逼真表示复杂地形的高低起伏　变化，并且能够克服地形平坦区域的数据冗余，但ＴＩＮ　的数据结构复杂，数据量大，一般只适用于小范围大比　例尺的高精度地形建模。本文采用的方法是先由等高　线生成矢量的不规则ｉ角网ＴＩＮ，然后再Ｆ｝『ＴＩＮ转换　成栅格的ＧＲＩＤ格网ＤＥＭ　。　首先在ＡｒｃＧＩＳ中建立与ＡｕｔｏＣＡＤ　Ｄｘｆ文件相对　应的坐标及投影系统，然后在图层中加载Ｄｘｆ文件，通　过查询属性表可以知道等高线最大值和最小值，也可　以作为一项检查。　生成ＴＩＮ具体操作步骤：３Ｄ分析一创建／修改　ＴＩＮ一从要素创建ＴＩＮ一图层选Ｐｏｌｙｌｉｎｅ、高程来源选　高程字段、硬性线或软性线，确定后即生成ＴＩＮ。　接下来点击【３Ｄ　Ａｎａｌｙｓｔ】菜单下的【Ｃｏｎｖｅｒｔ／ＴＩＮ　Ｔｏ　Ｒａｓｔｅｒ…】，确定生成文件的名称及其路径，生成新　的Ｇｒｉｄ栅格。　５　ＤＥＭ的三维空间分析及其在生产实践中的应用　（１）使用山体阴影丁　具可使ＤＥＭ具有真实的视觉　效果。山体阴影分析的步骤为：①选择ＡｒｃＴ（）０１ｂｏｘ一　“３Ｄ　Ａｎａｌｙｓｔ　Ｔｏｏｌｓ”　“Ｒａｓｔｅｒ　Ｓｕｒｆａｃｅ”＿一＇“Ｈｉｌｌｓｈａｄｅ”工　具；②选择创建的ＤＥＭ为输入图层，设置光线人射方　位角（Ａｚｉｍｕｔｈ）为３１５。，高度角（Ａｌｔｉｔｕｄｅ）为４５。；③设置　山体阴影分析结果的输　路径及名称，创建山体阴影　结果栅格。　（２）使用坡度分析工具可以创建区域坡度罔。坡　度分析的步骤为：①选择ＡｒｃＴｏｏｌｂｏｘ－－，“３Ｄ　Ａｎａｌｙｓｔ　Ｔｏｏｌｓ”一“Ｒａｓｔｅｒ　Ｓｕｒｆａｃｅ”一“Ｓｌｏｐｅ”工具；②选择创建　的ＤＥＭ为输入网层；③设置坡度分析结果的输出路径　及名称，创建坡度图栅格。　（３）剖面分析，通过ＡｒｃＧＩＳ中的“３Ｄ　Ａｎａｌｙｓｔ＂１＿具　条上的工具可以完成，步骤为：①选择ＡｒｃＧＩＳ一“３Ｄ　Ａｎａｌｙｓｔ”一“Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅ　ｌｉｎｅ　ｔｏｏｌ”Ｔ具，绘制切割剖面的　位置；②选择ＡｒｃＧＩＳ　“３Ｄ　Ａｎａｌｙｓｔ”一“Ｃｒｅａｔｅ　Ｐｒｏｆｉｌｅ　Ｇｒａｐｈ”＿【二具，生成剖面图，可以对生成剖面图的属性进　行设置以改变显示方式。除此之外还可以进行基于　ＤＥＭ的等高线提取、填挖方计算、面积体积计算等，功　能非常强大。　６结论　随着“数字地球”、“　维城市”等概念的提出和技　术推广，ｊ维数字地图技术已在测绘、资源与环境、灾　害防治、国防等与地形分析有关的各个领域发挥着越　来越大的作用，笔者选取了日常Ｔ作中较为常用的　ＡｕｔｏＣＡＤ、ＭａｐＧＩＳ、ＡｒｃＧＩＳ　ｉ种软件，以等高线建立　ＤＥＭ为例进行了简单的　维分析，加深对Ｉ）ＥＭ建立　过程的原理、方法的认识，结合实际，掌握应用ＤＥＭ解　决地学空间分析问题的能力。　参考文献：　［１１姚顽强．矿山ｉ维（　ｉｓ似＿二棱柱地学建模『ＪＪ．两安科技大学　学报，２００８　２８ｆ３１：４９３—４９６．　【２１张钊，韦龙明，陈■明，等．Ｍａｐｇｉｓ在地质填　及化探数据处　理巾的应用ｌＪ１．物探化探讣算技术，２０１０，３２（２）：２２１—２２４．　［３１吴建华．基于Ａｒｃｇｉｓ　Ｅｎｇｉｎｅ的Ｇｉｓ软件开发方法ｌＩＩＩ．测绘通报，　２０１１（１１）：５６—５７．　『４１李远华，姜琦刚，张秉仁．利用等高线数据制作大规模３Ｄ遥　感影像ＩＪ１．圜土资源遥感，２００５，６４（２）：７６—７８．　ｆ５１邹小香，李伟，刘海华．数字高程模型（ＤＥＭ）的获取方法及　其应用ｌＪｌ＿江西测绘，２０１　１，８９（３）：６１—６５．