内容发布更新时间 : 2024/11/16 14:53:45星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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一.软件平台ArcGIS或MapGIS（软件测试部分）：
（1）数据处理：拓扑构建、误差校正、地图投影
（2）数据管理：属性表创建、属性表关联、图形与属性数据挂接、属性表导出
（3）空间分析：查询检索、叠加分析、缓冲区分析
（4）数字高程模型：GRID及TIN模型创建，DEM分析（包括坡度、坡向、粗糙度、可视性、洪水淹没、流域地貌等分析）
（5）数据转换：ArcGIS、MapGIS、MapInfo、AutoCAD等数据间格式转换
实验四 基于ArcGIS的DEM分析与可视化 一、实验目的
1、掌握利用ArcGIS三维分析模块进行创建表面的基本方法 2、掌握地形特征信息的提取方法，能利用ArcGIS软件基于DEM对山脊线和山谷线的提取，显示粗糙度
3、掌握三维场景中表面及矢量要素的立体显示其原理与方法，熟练掌握ArcGIS软件表面及矢量要素杂场景中的三维显示及其叠加显示
4、熟练掌握ArcScene三维场景中要素、表面的多种可视化方法。 二、主要实验器材（软硬件、实验数据等）
计算机硬件：性能较高的PC；计算机软件：ArcGIS9.3软件；实验数据：《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘或其他中
三、实验内容与要求 1、地形特征信息提取 实验数据：dem
要求：利用所给区域DEM数据，提取该区域山脊线、山谷线栅格数据层。 具体操作： 1.打开arcmap，添加dem数据，点击DEM数据，打开Arctoolbox，使用Spatial Analysis tools\\Surface Analysis\\Aspect工具，提取DEM的坡向数据层，命名为A。
2.点击数据层A，使用Spatial Analysis tools\\Surface Analysis\\Slope工具，提取数据层A的坡度数据，命名为SOA1。（地面坡向变率，是指在地表的坡向提取基础之上，进行对坡向变化率值的二次提取，亦即坡向之坡度（Slope of Aspect, SOA）。它可以很好的反映等高线弯曲程度。）
3.求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H；使用空间分析工具集中的栅格计算器（Raster Calculator），公式为（H—DEM），得到与原来地形相反的数据层，即反地形DEM数据。记为“-DEM”。
4.基于“-DEM”数据，使用Spatial Analysis tools\\Surface Analysis\\Aspect工具，提取-DEM的坡向数据层，命名为-A。。
5. 点击数据层-A，使用Spatial Analysis tools\\Surface Analysis\\Slope工具，提取反地形的坡向变率，记为SOA2。
6.使用空间分析工具集中的栅格计算器（Raster Calculator），公式为SOA=(([SOA1]+[SOA2])-Abs([SOA1]+[SOA2]))/2，这样就可以求出没有误差的DEM的坡向变
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率SOA。
7.再次点击初始DEM数据，点击Spatial Analyst---->Neighborhood Statistics（栅格邻域计算工具），打开对话框，设置统计类型（Statistic type）为平均值（Mean），邻域的类型为矩形（也可以为圆），领域的大小为11×11（这个值也可以根据自己的需要进行改变），则可得到一个邻域为11×11的矩形的平均值数据层，记为B，各项设置如图4-1所示。
8.使用空间分析工具集中的栅格计算器（Raster Calculator），公式为C=[DEM]-[B]，即可求出正负地形分布区域，如图4-2所示。
图4-1 栅格邻域计算对话框 图4-2正负地形分别示意图 9.使用空间分析工具集中的栅格计算器（Raster Calculator），公式为shanji=[C]>0&SOA>70，即可求出山脊线，如图4-3所示。
10.同理，在栅格计算器（Raster Calculator）中，键入公式为shangu=[C]<0&SOA>70，即可求出山谷线，如图4-4所示。
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图4-3 山脊线的界面 图4-4 山谷线的界面
11.地面粗糙度：
地面粗糙度是指在一个特定的区域内，地球表面积与其投影面积之比。它也是反映地表形态的一个宏观指标。根据地面粗糙度的定义，求每个栅格单元的表面积与其投影面积之比，
可以用如下方法来完成。
如图 8，假如 ABC 是一个栅格单元的纵剖面，α为此栅格单元的坡度，则 AB 面的面积为
此栅格的表面积，AC 面为此栅格的投影面积（也既是此栅格的面积），根据公式：Cosα=AC/AB
则可得出此栅格单元的地面粗糙度 M 为：M =“AB 面的面积”/“AC 栅格单元的面积”= （AC * AB ）/ （AC * AC） = 1 / Cosα
地面粗糙度的提取步骤如下：
1) 激活 DEM 主题，选择 Spatial Analysis － Surface Analysis － Slope 命令，提取 DEM 主题的坡度，得到主题 Slope of DEM；
2) 激活主题 Slope of DEM，在 Spatial Analysis 下使用栅格计算器 Calculator，公式为:1 / Cos（[Slope of DEM]*3.14159/180）
即可得到地面粗糙度的层面，如下图。
2、表面创建及景观图制作
实验数据具体见《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘\\ch9\\EX3。 要求：
（1）利用所给等高线数据建立景区栅格表面；
（2）在ArcScene三维场景中，实现表面与其它要素叠加三维显示； （3）设计各要素如道路、水系等的符号化显示；
（4）综合考虑表面及各要素，生成美观大方的区域景观图； 具体操作：
思路是利用原有图层创建区域TIN表面，然后建立地表的平面景观，在生成三维景观图。 第一，创建区域TIN表面
1、 启动ArcScence,打开数据,在3D Analyst工具栏中选择Create/Modify TIN中的Create TIN From Features...打开Create TIN From Features对话框，在对话框中设置目
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