数字高程1.docx
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数字高程1
《数字高程模型》
实验报告
学期2012-2013学年第2学期
专业地理信息系统
班级1012班
学号1020209224
姓名
指导教师严勇
苏州科技学院环境科学与工程学院
空间信息与测绘工程系
实验报告一数字高程模型数据内插
实验地点C1-203日期2013.4.22
一、目的
1、理解数字高程模型的数据源
2、掌握格网数字高程模型的建立
二、方法步骤与结果分析
1、数据导出
在MapInfo中打开等高线表文件（heshan.tab），导出外部交换文件（heshan.mif）。
2、数据转换与数字高程模型的生成
用数据转换工具将heshan.mif文件转换成XYZ格式的heshan.txt文件。
9种不同的内插方法：
克里格，多项式回归，径向基函数，数据度量，自然邻点，最近邻点，改进谢别得等等。
3、数字高程模型的应用
1）三维立体图的生成2）坡度坡向示意图
3）断裂线的生成4）地形剖面线的绘制
5）地面晕眩图的绘制
1．等高线图2.三维立体图
●打开“基面图”，选择heshan.mif，是数字化的等高线图。
打开“等值线图”,选择heshan.grd，是离散点内插后生成的等高线图。
两张等高线图叠加后，如图1所示。
●打开线框图，可生成三维立体图（基于格网的表面模型）（如图2所示）。
3．坡度、坡向示意图4.断裂线的生成
●经过坡度、坡向计算得到的结果同样是一个GRD文件，再执行“地图”菜单下的“影像图”命令即可得到坡度、坡向示意图（如图3所示）。
●【网格│数据⋯】在网格化数据对话框中，采用合适的网格化方法，然后打开“高级选项⋯”对话框，选择“拆断线和断层”，在断层对话栏打开断层的bln文件，按“确定”。
回到”网格化数据”对话栏，在“输出网格文件”文本框中，输入保存路径，再按“确定”，形成网格化文件*.grd。
按“等值线图”即可绘出带断层的等值线图。
（如图4所示）
5.地形剖面图6.地貌晕渲图
●在SURFER中，【网格│片段⋯】模块生成地形剖面线。
●首先是根据DEM计算坡度和坡向，然后将坡向数据与光源方向比较。
在SURFER中，“地图”菜单中的“渐变地形图”模块即可生成晕渲图。
将*.grd文件装入后，选取一定的光源位置参数和晕渲参数即可生成（如图6所示）。
四、心得体会
这次上机练习的内容是数字高程模型数据内插，在课堂上老师已经讲解了内插的方法、原理等，但面对文字，总显得有些单调与枯燥，也不容易记住与掌握。
而通过上机实践，我们运用软件，来实现数据内插，可以直观地看到前后的效果，形象生动，易于掌握理论知识。
实验报告二使用GeoTIN生产DEM产品
实验地点C1机房1日期2013.5.13
一、目的
1、掌握利用地形单点和特征线数据建立不规则三角形网络（TIN）
2、掌握DEM内插、数据质量检查与改正错误，生成DEM产品
二、方法步骤
Ø单幅DEM制作
1）打开GOD文件
2）点击【数据处理│点线矛盾测试】
检查结果除通过对话框报告可能的粗差个数外，还将有关位置信息用中间文件.xxx和***check.dxf（用于到GeoScan或ArcInfo环境进行进一步编辑修改）记录下来。
同时，可以逐一对可疑点附近的点、线数据进行检查、编辑。
须注意的是：
在核实有关可疑点线时，标记的点线本身可能并没有错，而是其邻近的数据有误。
3）点击【数据处理│三角形联网】
建立三角网，并调用自动增加特征点命令自动补充一些特征点（一定要在数据组织以前对每一幅图单独进行该项工作），以便消除平三角形保证最终DEM与原始等高线的套合关系。
单击“显示内容”工具条，根据需要显示三角形格网。
4）点击【数据处理│插入点】
5）点击【数据处理│删除点】
6）点击【数据处理│自动增加特征点】
在当前图幅等高线中自动增加一系列重要的地形特征点，执行了该操作以后必须重建三角网数据方可生产DEM。
7）【数据处理│生成DEM】
8）【质量检查│DEM内插等高线】
如果这时发现一些局部点高程不合理，可以选择三角形更新功能增加或删除（即工具条上的+和-图标）部分点，因为这种操作只对三角网进行局部更新，而不需重新构网便可继续内插DEM。
9）【质量检查│注记计曲线】
10）将DEM以多种格式输出。
经过接边和质量检查等处理，便可以将标准范围的DEM以BIL格式输出。
将产生三个文件，其中基本数据文件为二进制.BIL，.HDR头文件和.BLW地理参考文件均为文本的，。
ØDEM应用与参数设置
11）【查询分析│剖面】
12）【查询分析│坡度】
13）【显示控制│选择显示层次】
14）【查询分析│两点距离】
15）【查询分析│查询坐标数据】
16）【参数设置│改变原始等高线基本参数】改变比例尺、等高距等。
17）【参数设置│改变DEM的高程起算基准】抬高或降低整个DEM的高程值。
18）【参数设置│设置查找的距离容差】
19）【显示控制│立体显示】
三、结果分析
1.插入点
◆在三角形网上左击需要增加点位置，在弹出的对话框中输入插入点的三维坐标，自动插入点（如图1所示）。
2.删除点
◆删除点对于剔除原始采样数据中存在的个别粗差特别有用。
在图上直接选点并点击左键，即删除该点（如图2所示）。
3.生成DEM4.内插等高线曲线
◆【数据处理│生成DEM】生成正方形格网DEM（如图3所示）。
◆【质量检查│DEM内插等高线】从正方形格网DEM内插等高线，可以与原始等高线套合比较，检查生成的DEM质量（如图4所示）。
5.注记曲线6.剖面
◆【质量检查│注记计曲线】注记当前工作区选定计曲线的高程（如图5所示）。
◆对DEM被选取的两点，系统自动内插地形剖面，在此基础上制作地形断面图，进行土方量计算及应用分析。
改变高度因子，单击“重画”按钮，系统将以高度因子乘上断面上每一点的高程重新绘制剖面线（如图6所示）。
7.坡度8.选择显示层次
◆计算每个三角形的坡度、坡向，并且用不同的颜色显示所得的坡度、坡向级别，可结合剖面图进行更深一层的分析，做成通视图等（如图7所示）。
◆【显示控制│选择显示层次】弹出显示内容对话框，选择不同内容，可以恢复其他显示界面（如图8所示）。
9.两点距离10.查询点坐标
11.设置查找的距离容差12.立体显示
◆【参数设置│设置查找的距离容差】用于限定搜索的最大范围（如图11所示）。
◆三维透视显示，可以改变视点、光源、显示类型等的各种参数设置（如图12所示）。
四、心得体会
通过这几次上机操作，我熟悉了一些软件，如Sufer、MapInfo等等。
在实践中，我学会了用软件实现一些功能。
今天练习的是使用GeoTIN生产DEM产品，我按照实验指导书的提示，顺利的完成了。
实验报告三DEM建立与应用
实验地点C1机房1日期2013.6.3
一、目的
1、加深对DEM建立过程的原理、方法的认识；
2、熟练掌握ARCVIEW中建立DEM、TIN的技术方法。
3、结合实际、掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力。
二、方法步骤
1、DEM及TIN的建立
Ø由采样点数据建立表面
1）在视图目录表中添加并激活采样点层面feapt-clip1.shp。
2）从【Surface】菜单中选择【InterpolateGrid】命令。
3）在出现的OutputGridSpecification对话框中设定输出主题的范围、栅格单元大小及栅格行、列数。
4）接下来出现的InterpolateSurface对话框中，从Method列表中选择Spline（注意：
在菜单中只有IDW和Spline两种内插方法可以选择）。
在ZValueField列表中选择Elev（高程）字段，单击OK。
5）生成新的栅格主题Surfacefromfeapt-clip1.shp，得到结果输出。
6）添加主题，在AddTheme对话框中，数据源类型（DataSourceTypes）选择格网数据类型（GridDataSource），选择原始的DEM数据（calc2），确定，将原始的DEM数据添加到视图中。
将步骤5）得到的结果层面（Surfacefromfeapt-clip1）与原始的DEM层面（calc2）相减，得到结果输出；
Ø由点、线数据生成TIN转为GRID
添加并激活点层面feapt-clip1和线层面terlk-clip1。
点击【Surface】菜单下的【CreateTINfromfeatures】；在“CreateNewTIN”对话框中定义每个主题的数据使用方式；在“CreateNewTIN”对话框中，对某一个主题需要指定高程源（HeightSource），以何种表面特征输入（Inputas），以及选某一个值的字段来作为属性信息（可以为None）。
1）确定生成文件的名称及其路径，生成新的层面tin-point，得到结果输出。
2）点击【Theme】菜单下的【Converttogrid】，确定生成文件的名称及其路径，生成新的Grid层面，得到结果输出。
3）将新生成的Grid层面与原始的DEM层面（calc2）相减，得到结果输出。
2、DEM的应用
Ø地形指标的提取
1）坡度
I、添加Dem数据（calc2）并激活它。
II、从【Surface】菜单中选择【DeriveSlope】命令。
III、生成新的坡度主题slopeofDem。
IV、双击左边的图例，在弹出的LegendEditor对话框中可重新调整坡度分级，得到结果输出。
2）坡向
I、在视图目录表中添加dem并激活它。
II、从【Surface】菜单中选择【DeriveAspect】命令。
III、显示并激活生成的坡向主题AspectofDem，得到结果输出。
3）平面曲率
I、激活坡向数据。
II、从【Surface】菜单中选择【DeriveSlope】命令。
III、生成平面曲率层面SlopeofAspect，得到结果输出。
4）剖面曲率
I、激活坡度数据。
II、从【Surface】菜单中选择【DeriveSlope】命令。
III、显示并激活生成的剖面曲率层面SlopeofSlope，得到结果输出。
Ø提取等高线
I、在视图目录表中添加dem并激活它。
II、从【Surface】菜单中选择【CreateContours】命令。
III、在出现的ContoursParameters对话框中输入等高距Contourinterval和基础等高线的值BaseContours。
IV、生成等高线主题ContoursofDem，得到结果输出。
Ø地形表面的阴影图
I、在视图目录表中添加dem并激活它。
II、从【Surface】菜单中选择【ComputeHillshade】命令。
III、在ComputeHillshade对话框中，输入计算Hillshade的参数值。
IV、生成地表阴影主题HillshadeofDem，得到结果输出。
Ø可视性分析
1）通视性分析
在Arcview中，进行通视性分析有两种具体操作。
第一种操作：
例如：
分析某区域内S与P两点间的通视情况。
I、添加Dem或TIN主题作为通视性分析的地形表面并激活它。
II、从工具栏选择Lineofsight工具。
或是按住工具栏上的Contour工具，再选择Lineofsight工具。
III、在出现的LineofSight对话框中输入观察者Observer与目标物Target距地面的距离（如图2），单击OK。
IV、按住鼠标左键，屏幕上将会出现十字光标，将光标从观察点S移向目标点P，然后释放光标。
在观察点到目标点之间将会出现一条视线，其中可视的部分为红色，不可视的部分为绿色。
并且，在Arcview窗口底部的状态栏显示了从观察点到目标点是否可视。
若不可视，在视线上将会用圆点表示第一个障碍物的位置，它的xy坐标将会在状态栏显示，将操作结果拷屏输出。
第二种操作：
该操作要加专业扩展模块——vistools.avx。
该模块在C:
\ESRI\AV_GIS30\ARCVIEW\Samples\ext目录下，注意要把同名vistools的.apr.avx以及.hdr一起拷贝到C:
\ESRI\AV_GIS30\ARCVIEW\EXT32目录下。
（默认你的arcview装在C盘）
I、从【File】菜单中选择【Extensions】命令。
II、在Extensions的对话框中选择VisibilityTools选项。
III、在Arcview工具条中出现Lineofsight工具。
IV、选择此工具，在AvailableGrids对话框中选择栅格主题，例如：
Dem（calc2）作为通视性分析的地形表面。
V、在出现的SetVisibilityParameters对话框中输入观察者与目标物距地面的距离。
单击OK。
VI、按住鼠标左键，将光标从观察点A移向目标点A′，然后释放光标。
在观察点到目标点之间将会出现一条视线，其中可视的部分为绿色，不可视的部分为红色。
同时，Arcview会自动绘出A—A′两点间的通视剖面图。
将“通视剖面图”与“A-A′间的通视情况示意图”输出。
2）可视区分析
I、在视图目录表中添加Dem（calc2）作为可视区分析的地形表面。
II、创建或添加一个点主题point.shp包含观测点。
从【View】菜单中选择【NewTheme…】命令。
特征类型（Featuretype）选择点（Point），确定。
在工具栏上选择DrawPoint工具。
在新建的点图层（point.shp）上，增加三个观察点。
III、同时激活Dem和point.shp主题。
并且在point.shp主题中选中三个观察点。
IV、从【Surface】菜单中选择【CalculateViewshed】命令。
V、生成可视区栅格主题visibilityofpoint，得到结果输出。
注意，在视图目录表中，point.shp主题要移动到visibilityofpoint主题的前面，以突出显示观察点的所在位置。
Ø水文分析
进行水文分析，要加专业扩展模块——hydrovll.avx。
该模块在C:
\ESRI\AV_GIS30\ARCVIEW\Samples\ext目录下（该目录下还有很多其他模块），注意要把同名hydrov11的.apr.avx以及.hdr一起拷贝到C:
\ESRI\AV_GIS30\ARCVIEW\EXT32目录下。
（默认你的arcview装在C盘）从【File】菜单中选择【Extensions…】命令。
单击“HydrologicModelingv1.1（sample）”模块的复选框，然后点击对话框的OK按钮确认。
主菜单上增加“Hydro”菜单项。
1）洼地填充
I、激活视图目录表中的Dem（calc2）。
II、从【Hydro】菜单中选择【Fillsinks】命令。
III、在视图目录表中显示生成的FilledCalc2，既为填充过洼地的Dem数据。
输出结果。
2）水流方向计算
在Arcview中提取水流方向的步骤如下：
I、从视图目录表中激活FilledCalc2。
II、从【Hydro】菜单中选择【FlowDirection】命令。
III、显示新生成的水流流向数据FlowDirection，得到结果输出。
3）流水累积量
计算流水累积量的步骤如下：
I、从视图目录表中激活FlowDirection。
II、从【Hydro】菜单中选择【FlowAccumulation】命令。
III、显示新生成的流水累积量数据主题FlowAccumulation。
双击此主题的图例，在出现的LegendEditor对话框（见图4）中，单击Classify按钮，在出现的Classification对话框中选择标准偏差StandardDeviation为分类类型，单击OK。
点击LegendEditor对话框的应用（Apply）按钮，提取的FlowAccumulation主题显示了地面水系的分布状况，得到结果输出。
4）水网
提取水网密度的步骤如下：
I、从视图目录表中激活FlowDirection。
II、从【Hydro】菜单中选择【StreamNetworkasLineShape】命令。
III、在出现的StreamNetwork对话框中输入计算水网密度的最小河流长度（如20、100），其单位为栅格数。
IV、在Hydro.StreamNetwork对话框中选择水流方向FlowDirection主题，单击OK。
V、生成新的主题StreamNetworkShape即为水网密度分布图。
将最短河流长度为20提取的水网密度图（StreamNetworkShape-（20））和最短河流长度为100提取的水网密度图（StreamNetworkShape-（100））输出。
5）水流长度计算
提取水流长度的步骤如下：
I、从视图目录表中激活FlowDirection。
II、从【Hydro】菜单中选择【FlowLength】命令。
输出生成的UpstreamFlowLength栅格主题。
6）流域分析
采用水流方向和流水累积量数据生成Watershed数据的步骤如下：
I、在视图目录中添加FlowDirection和FlowAccumulation。
II、击活FlowAccumulation。
III、从【Hydro】菜单中选择【Watershed】命令。
IV、在出现的Watershed对话框中输入计算流域的面积（最少栅格数），选择缺省值。
V、在Hydro.Watershed对话框中选择水流方向FlowDirection主题，单击OK。
VI、生成Watersheds主题，得到结果输出。
三、实验成果
1.DEM与TIN的建立
（1）由采样点数据建立表面
生成新的栅格主题添加主题
（2）由点、线数据生成TIN转为GRID
2.DEM的应用
（1）地形指标的提取
1）坡度2）坡向
3）平面曲率4）剖面曲率
（2）提取等高线（3）地形表面阴影
（4）可视性分析
1）通视性分析2）可视区分析
（5）水文分析
1）洼地填充2）水流方向计算
3）流水累积量4）水网
5）水流长度计算6）流域分析
四、心得体会
这几次上机分别进行了数字高程模型数据内插、使用GEOTIN生产DEM产品及DEM建立与应用的实验。
在实验过程中，我熟悉了Surfer软件、MapInfo软件和Arcview软件等。
实验时，我参照指导书提示的步骤一步步进行，有条不紊。
有时，实验指导书上的步骤会有一些省略，我就自己摸索，试图继续进行下去。
在做DEM建立与应用实验时，其中两个图层的相减没有探究出结果，询问同学，依然无果。
于是，请教了老师，老师讲解详细，我顺利解决了这个问题。
在这样的探求过程中，我学会了自己独立思考问题、解决问题。
通过这样的方式，我掌握了实验中涉及的很多知识。
原本课堂上的知识会略显枯燥、抽象，但实验时通过可视化的方式可以显示处理后的结果，比较直观，并且形象生动、一目了然。
同时，一些知识点也容易理解、掌握了。
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