实习六 数字地形模型与地形分析

1. 地表模型的生成与显示2.利用数字高程模型进行地形制图与分析3.工程中的土方计算4.视域分析

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1. 地表模型的生成与显示所需数据： Spot.shp ， 150 个高程点数据； B

ound.shp ，该高程点数据的边界； Dsg_hgt.shp ， 3266 个高程点数据； bldg.dwg 、 road.dwg 和 water.dwg ，三个 CAD 设计数据，分别为建筑物、道路和水系等。

本习作主要包括五个部分：①由点状要素产生不规则三角网；②不规则三角网和距离倒数权重法插值比较；③建立设计场地的三角网高程模型；④在场地上添加其他要素；⑤三维显示。

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①由点状要素产生不规则三角网启动系统并加载 3D分析扩展模块。

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打开一个新视图，将 Spot.shp 和 Bound.shp 加到视图中，并从视图下拉菜单中选择属性，将地图单位设置为米。

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激活专题“ Spot.shp”，选择菜单 Surface/Create TIN from Features…，在弹出的对话框中按以下设置：

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按 OK键后，继续在弹出的对话框中按以下设置保存创建的 TIN 数据为 Height_tin ：

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按 OK键继续，系统根据高程样本点产生不规则的三角网络，构成三维地面模型。其专题名称为Height_tin 。

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打开 Height_tin 的图例编辑器，在弹出的对话框中按以下设置：

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单击 Apply 按钮执行，关闭图例编辑器。观察 TIN模型的网络形状：

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激活专题 Height_tin ，选用菜单 Surface/Create Contours… ，在弹出的对话框中按以下设置：

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②不规则三角网和距离倒数权重法插值比较从文件菜单中加载（栅格）空间分析扩展模块。

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激活专题“ Spot.shp” ，选用菜单 Surface/Interpolate Grid… ，在弹出的对话框重按以下设置：

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下图中是距离倒数权重法和不规则三角网产生的等高线比较。一般情况下，不规则三角网（其生成的等高线为图中绿色）比较符合地形特征。

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③建立设计场地的三角网高程模型关闭 View1 ，新建一个视图 View2 。将 Dsg_hgt.shp 添加到视图 2。

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选用菜单 View/Properties…, 在出现的对话框中按以下图示选择：

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激活“ Dsg_hgt.shp”专题，选择菜单 Surface/Create TIN from Features…，在弹出的对话框重按以下设置：

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按 OK 键，系统根据高程点产生不规则三角网络，构成三维地面模型。（见后页图）

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④在场地上添加其他要素选用菜单File/Extension,加载Cad Reader模块,

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选用菜单 View/Add Theme…, 将三个 CAD 数据源读入， CAD 数据源图标是立体形状的，单击图标（即文件夹形状）后出现进一步选择哪类要素的提示，一般的提示为点（ Point ）、线（ Line ）、面（ Polygon ）、注记（ Annotation ）。

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这里增加的三个专题为： bldg.dwg 选 Polygon ，多边形，建筑物 road.dwg 选 Line ，线，道路 water.dwg 选 Polygon ，多边形，水面

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⑤三维显示选用菜单 View/3D Scene… ，在弹出的对话框重选择 Themes ，按 OK 键后系统产生 3D Scenes Themes Document ：

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激活 3D Scene 的图例框，激活专题 dsg_tin ，选择菜单 Theme/3D Properties…，，在弹出的对话框中按以下设置：

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对专题 road.dwg 作三维特性定义，其具体操作如下：

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对专题 water.dwg 作三维特性定义，其具体操作如下：

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观察各专题进行三维专题特性定义设置后的效果：

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2. 利用数字高程模型进行地形制图与分析所需数据：高程格网 plne ；河流的 SHAPE 文件stream.shp 。

本习作主要包括五个部分：①创建等高线专题图；②创建垂直剖面；③创建晕渲专题图；④创建坡度专题图；⑤创建坡向专题图。

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①创建等高线专题图启动系统并加载 3D 分析和空间分析模块。

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打开一个新视图，加入格网源数据 plne 和河流文件 streams.shp ，点击复选框中的 plne 以显示高程格网，激活 plne 。

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按照下列步骤进行设置：

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点击 Contours of Plne ，画出新创建的等高线专题图。

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②创建垂直剖面激活 Streams.shp ，打开专题属性表

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关闭属性表，回到视图界面。进行下列步骤：

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关闭视图，回到工程窗口界面，新建一个图版。

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③创建晕渲专题图关闭图版，回到原先的视图（ View1 ），激活 pl

ne 。

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④创建坡度专题图激活 plne 。

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生成坡度专题图

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⑤创建坡向专题图激活 plne 。

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3. 工程中的土方计算所需数据： Cnt_dsn.shp ，工程中的设计等高线； Cnt_ext.shp ，工程中的现状等高线； Bound.shp ，工程场地的边界。

该习作主要包括两部分：①由等高线生成不规则三角网；②计算工程挖填方。

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①由等高线生成不规则三角网启动系统并加载 3D分析扩展模块，并新建视图。

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将数据 Cnt_dsn.shp 、 Cnt_ext.shp 和 Bound.shp 加入视图 1。

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按照同样的设置生成 crtin2 。

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②计算工程挖填方同时激活专题 crtin1 和 crtin2 ，选用菜单 Surface/Cu

t-fil…，在对话框中按以下设置：

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按 OK键后，系统将自动产生填挖方计算栅格数据，并用专题 Cut-Fill between Crtin1 and Crtin2 显示。

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该专题图例中的 Net Gain 表示净填方， Unchanged 表示不填不挖， Net Loss 表示净挖方， No Data 表示缺少合适的数据。

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4. 视域分析所需数据： observer.shp, 观察点数据文件 ; viewroad.shp ，道路数据文件 ; d_tin ， TIN高程数据文件。

本习作主要包括两个部分：①基于观察点的视域分析；②基于路径的视域分析。

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启动系统并加载 3D分析扩展模块，并新建视图。①基于观察点的视域分析

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将专题加到视图中，并从视图下拉菜单中选择属性，将地图单位设置为米。

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红色不可见，绿色可见，黑色无数据。

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改变观察点的相对高程基于观察点的视域分析需要预先设定部分参数，其中有观察点的高度。在刚刚进行的视域分析中没有作任何特别的设置。在 ArcView 中，系统默认观察点的高度是比所在位置三维表面高1 个距离单位。

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用户可以在观察点专题的属性表中设置特定的字段，设定观察点的高程。常用的字段有：

Spot ：指定观察点的绝对高程值 OffsetA ：三维表面高度不变，设定观察 点的高程偏移值；

OffsetB：观察点高程不变，设定三维表面的高程偏移值。

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系统产生另一个栅格视域分析结果专题。

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前一次不作任何设置，观察点高程仅仅是比对应的三维表面高 1 米。后一次则是设定了观察点的绝对高程为 90 米，得到的分析结果略有差异。

同样方法也可以在观察点的属性表中增加字段“ OffsetA” 和“ OffsetB” ，来调整观察点和地形的相互关系。

两次视域分析结果的比较

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②基于路径的视域分析激活专题“ Viewroad.shp” ，选用菜单 Theme/

Convert to 3D Shapefile… ，在出现的对话框中选择“ Surface” ，按 OK 键确定。其继续操作：

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激活专题“ 3D-road”和“ Viewroad.shp”，选用菜单 Surface/Calculate Viewshed…，在出现的对话框中按以下设置：

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系统产生栅格视域分析结果专题“ Visibility of 3D-road.shp” 。

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