基于ArcGIS的DEM生成方式及应用.pdf

2009年 10月地 理 空 间 信 息Oct．。2009 第 7卷第 5期GEOSPATIAL INFORMAT10NV01．7．NO．5基于ArcGIS的DEM 生成方法及应用刘志平，张素华，杜启胜，王新生(湖北大学 资源环境学院，湖北 武汉 430062) 摘 要：介绍 了运用地理信息系统软件 ArcGIS从扫描地形 图中创建数字高程模 型的方式，在试验 的过程 中提 出了借助添 加隔断线与多边形生成TIN表面，可以更好地控制TNI 表面的形状 ，并生成湖北大冶市DEM 图。实验表 明，这种方式不仅地形图的扫描外 ，其他过程都在ArcGIS9．2软件 中完成 ，成本低 、速度快、容 易更新。 关键词：地理信息平台 ；ArcGIS；大冶市；数字高程模 型中图分类号 ：P208文献标志码 ：B文章编号 ：1672．4623(2009)05—0069—03GenerationM ethodandApplicationofDEM BasedonArcGISLIUZhiping，ZHANGSuhua，DUQisheng ，WANGXinsheng(SchoolofResourceandEnvironment，HubeiUniversity，Wuhan430062，China) Abstract：ThemethodofconstructingDEM usinggeographicalinformationsystem softwareArcGISwasintroduced， theshapeofthesurfaceTINcanbettercontrolbyusingcutofflineandpolygoninTIN surface，andgeneratedDEM mapofDayecity．Thismethodhasmanyadvantages，suchaslow cost，rapidbuilding，easytoupdate，andreal timeorganizationaccordingtothescopeofproject． Keywords：geographicalinformationsystem；ArcGIS；Dayecity；DEM传统的地形图，都是将地面上的信 息 (地貌、地物之一。

本文主要介绍利用地理信息系统软件 ArcGIS92 以及各类名称)用图形跟注记的方法表示在 图纸上，优来构建 DEM。 点在于直观，便于人工使用。但随着计算机科技和信息1 基于扫描地形图建立 DEM的基本原理 处理科技的快速演进，纸质地 图不能被计算机直接利 用，无法满足各类项目设计 自动化的要求。因此，地 图1．1 数字高程模型的概念 的数字化产品逐步得到开发应用。数字高程模型DEM数字 高程模 型 (DigitalElevationMode1)，简称 是一种典型的数字化产品，具有广泛的实际应用价值： DEM。它是表示区域 D上的三维向量有限序列 {所= 在测绘中可用于描绘等高线、坡度，制作立体景观图；Z；i=1，2，…，))其中 ，y=∈D)是平面坐 在各类项目 中能适于体积、面积的计算，线路的设计； 标 ， 是 ∞，M)对应的高程当该序列中各向量 在军事上能用于导航、制作 电子沙盘等；在环境与规的平面点位呈规则格 网排列时，则平面坐标， )可 划中能用于各类规划、洪水险情预报等 …。构建DEM省略，此时DEM就可以简化为一维向量序列 {Z， 1，2， 的方法很多，各有其特征。

最常见的DEM制作… ， n)。DEM 有多种表达方式，其中主要有规则矩形 方法有 ：1)直接从地面测量，例如用 GPS、全站仪格 网与不规 则三角网 (TriangularIrregularNetwork，简 等。这种方式仍然精度相当高，但长达长，成本高；2) 称 TIN)两种 。 通过摄影测量方法获取 ，如立体坐标仪探测及空三加1．2 DEM 的制作策略 密法、解析测图、数字摄影测量等。这种方式仍然精DEM的制作是借助对等高线或相近立体建模进行 度高，速度快，但成本也很高；3)从资助项 目 (LGISEM 0805)。

· 70 ·地理空间信息第7卷第5期 立不规则三角网，将正确的不规则三角网转化为栅格 图7)重复 1)至6)步，分别设立各个图层。 像，最后对栅格结构的DEM 进行 图层叠加分析。2．4 TIN和 Grid的建立使用ArcScene模块中3DAnalyst生成TIN 。 2 DEM制作的方法1)点击 3DAnalyst--*Create／Modi TIN—CreateTIN 2．1 地图的扫描From Features。1)将地形图用扫描仪扫描成栅格图，以TIF等格2)在 “CreateTINFromFeatures'’对话框 中点击 式存储在计算机中。'B‘rowse (浏览)”按钮加载等高线层、高程点层 、隔2)对栅格图像进行纠正，以防止纸张变形等带来断线图层，分别设定所选用图层的Heightsource、Tri- 的误差 。angulateas、Tagvaluefield，在 OutputTIN 中选取所创 2．2 地 图配准建TIN的放置路径。地图配准主要用于在数字化地 图前，对地 图进行3)点击OK即生成TNI。 坐标和投影的校准，以让地图坐标点及地图拼接准确。

4)将其它图层加载至TIN上，就可以生成该地区 在 ArcGIS的Georeferencing模块中对栅格 图像进行配的DEM。在ArcToolbox中将TNI可以直接转换成Grid。 准，配准关键是找好控制点，进入配准状态下，点击配3 湖北大冶市 DEM的应用案例 准操作工具栏上的放 大按钮，可 以进行放大地 图的操 作，以便准确地配准。3．1 大冶市TIN 的生成 2_3 栅格图像的矢量化TNI 主要是表述区域地形形态的空间分布，对地矢量化 即将栅格数据转换为矢量数据，其 实质就貌形态的虚拟表示 。根据上面DEM 的式，我 是将图像数据转化为图形数据，并保持相应的拓扑结们可以得到大冶市等高线图层、行政 区边界 图层，点 构，图形包括线段、圆弧、曲线 。矢量化步骤如下： 击 3D Analyst--'Create ／ModifyTIN—CreateTIN From1)建立图层。在ArcCatalog模块中新建一个Shape— Features。加载 以上两个 图层，设置 Heightsource为高 file文件 。程字段 、Triangulateas为hardline，可以得到图 1，我2)设置 图层类型 。

通过 CreateNewShapefile对话 们可以看到生成的表面不是很理想，在图 1划圈所示 框，给Shapefile文件起一个图层名字，同时在Feature 地方 出现 了不连续面。 Type下拉列表中按照图层类型选择：点图层选择 Point，通过实验 ，发现在 TIN表面中使用隔断线与多边 点线图层选择Polyline，点面图层选择 Polygon。形 (如山脊线、湖泊、或用来建立要素如道路)，可以3)设置图层坐标系。点击Edit，弹出SpatialReference 更好地控制TNI表面的颜色。点击 3DAnalyst—Create 属性对话框，在此对话框中能借助两种形式设定图层文／ModifyTIN—CreateTINFromFeatures，加载大冶市等 件的坐标系。由于地 图坐标系是投影坐标系，高斯克 吕高线图层、行政 区界限图层，设置 Heightsource为高 格投影，选择坐标系Beijing1954GK。程字段、Triangulateas为hardline，此外，再添加隔断4)加载图层。在 ArcMap中，同时开启栅格 图像线大冶市道路图层，设置Heightsource为公路 ID字段、 和矢量图层 (Shapefile文件)，设置Target后沿着栅格图Triangulateas为hardline。

硬“”隔断线表示表面上突 像 (点、线、面)进行矢量化。以矢量化 高程点为例， 然变化的特点线，在建立 TNI 时，硬隔断线限制了插 打开高程点 Shapefile文件，同时借助工具栏上读取数值计算，从而改变了TNI表面的颜色。软“”隔断线即 据按钮，将合并后的栅格 图像在ArcMap中开启。添加在 TIN表面上用以表示线性要素但不改变表面形5)加载字段。右击高程点 Shapefile文件 一Open状的线，它不参与建TNI。我们这儿用 硬‘”隔断线， AttributeTable，在Attributeof高程点对话框中点击Op 得到新的TNI (见图2)。对比两幅图划圈部分，我们能 tions—AddField，在 AddField对话框里给 Name附值 以看到添加 了隔断线的TNI 能更好的模拟地表形态。 “高程”，选择Double类型，点击OK便完成了对高程点3．2 TIN转化为Grid 图层的属性设定。在ArcToolbox中将 TIN可以直接转换成Grid。点6)点击工具栏中Editor--'StartEditing开始属性编 击 3DAnalyst-"convert／tintoraster，在 't‘intoraster'’对 辑，点击栅格图像上每一个需要矢量化的对象，每矢量话框 中点击 'B‘rowse (浏览)”按钮加载图2，设置选 一 个对象，就要在其属性表 中添加相应信息 (可以从栅择TNI 的cellsiaze大小，在OutputTNI 中选取所建立 格 图像上得到) 。

Grid的存放路径 。处理后获取大冶市DEM 图如图3所 第7卷第5期刘志平等 ：基于 ArcGIS的DEM 生成方式及应用·71·4 结 语扫描后的地形图，通过在ArcMap中将栅格数据转换成带有高程值 的矢量数据，3DAnalyst中生成 TNI，ArcToolbox中转换生成Grid，整个过程都在地理信息系统软件ArcGIS9．2中完成。对 TNI表面生成的不光滑面，我们可以借助添加隔断线推动对 已有模型的优化，使DEM更好的模拟地表形态 但以下几个问题在DEM图 1 大冶市TIN 图的生成过程 中必须 引起注意：1)矢量化地图时，等高线与地物相 交的地方的矢量化；2)如何用实测数据对生成的DEM 进行效率评估。DEM 在生活中有着广泛的应用，本文只对 DEM 的生成方式进行 了研究，在此基础上还可以叠加其他属性的专题 图层 (土壤分布图、图、植被分布图等) ，制作各式不同类型的专题 图，可以此为基础进一步加强 区域规划、城市规图 2 处理后 的大冶市 TNI 图划、土地评估等工作 。 示。此外arcscene 由dem生成tin，我们还能 以借助点击 3DAnalyst工具栏上参考文献 的arcscene，加载 TIN (见图2)数据，右键点击 TNI[1】 虞继进．数字高程模 型DEM 的构建与应用 [J]_江苏测绘 ， 图层选择 properties BaseHeights，修改custom值 (根 1999，22(3)：33—36[2】 张瑞军．数字高程模型(DEM)的建立以及应用[J]．工程勘察， 据显示应该设置，一般是将数值 改小)，显示大冶市三2005，7(5)：62 维立体 图如 图4所示。

[3] 张成才 ，秦 昆，卢艳 ，等．GIS空间分析理论与技巧[M]．武汉：武汉大学 出版社 ，2004[4] 马瑞尧，卢 刚，赵小祥．数字高程模 型的生产及升级 J【]．现代测绘 ，2004，27(4)：35．36[5] 程雄 ，王红．GIS软件应用[M】．武汉 ：武汉大学出版社 ，2004[6] 汤国安 ，杨昕．ArcGIS地理信息系统空间分析方式 M【]．北京：科学出版社 ，2002第一作者简介 ：刘志平 ，硕士 ，主要研究方 向为遥感与物理信息系统应用、城市与区域规划 。图 3 大冶 市DEM 图图4 大冶市三维立体图

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