ArcMap学习笔记（十一）数字地形模型分析

前言

使用软件：ArcMap10.4.1中文版
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介绍

1.数字高程模型

数字高程模型（digital terrain model，DTM），是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称，是对目标空间位置特征和地形属性特征的数字描述。DTM中属性为高程的要素叫数字高程模型（digital elevation model，DEM）。高程是地理空间的第三维坐标，在目前的GIS中，数据结构通常只具有二维意义，因此数字高程模型的建立是一个必要的补充。
DEM与传统地形图相比有如下特点：①可以以多种形式展示地形信息，DEM数据经计算机处理后能快速方便地产生纵横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，再制作其他产品需要耗费大量时间和精力；②精度不会损失，不存在载体变形的问题；③形象逼真，能够进行三维显示。
DEM的数据模型主要有规格格网模型、等高线模型和不规则三角网模型。

1.1 规则格网模型

规则格网（通常是正方形）将区域空间切分为规则的网格单元，每个网格单元对应一个高程值。规则格网的高程矩阵，可以很容易地利用计算机进行处理，目前许多国家提供的DEM数据都是规则格网的数据矩阵形式。

1.2 等高线模型

等高线模型中每一条等高线对应一个已知的高程值，这样一系列等高线集合和它们的高程值就构成了一种地面高程模型。

1.3 不规则三角网模型

不规则三角网模型是ArcGIS支持的另一种地理数据类型，它是一种用不规则三角网来表示连续表面的数据模型。

2.地形因子的提取

2.1 坡度

坡度是地表单元陡缓的度，通常把坡面的铅直高度和水平宽度的比称为坡（或坡比）。坡度是地形描述中常用的参数。

2.2 坡向

坡向是指地形坡面的朝向，为坡面法线在水平面上的投影的方向。坡向也是地形描述中常用的参数，规划厂房、居民建筑、植物通常需要考虑坡向。坡向不但影响地面对太阳辐射的再分配，影响地面径流的流向，也是坡向变率以至山脊、山谷线的提取的信息基础。

2.3 曲率

地面曲率是对地形表面一点在微小范围内坡向变化程度的度量。地面率在垂直和水平两个方向上分量分别称为平面曲率和剖面曲率。平面曲率描述的是地表曲面沿水平方向的弯曲程度；剖面曲率是地面坡度沿最大坡降方向地面高程变化率的度量。

3.可视性分析

可视性分析又称为通视性分析，它可以分析出某区域内两点之间的通视情况。它根据指定的观测点、最远视距和距地表高度来分析地形遮挡，计算出在该点向四周瞭望，所能够看到的最大范围。可视性分析经常用于基站选址、景观设计等方面。

操作过程

1.建立TIN和DEM
（1）建立TIN
在ArcMap中，加载contour.shp：

点击3D Analyst的工具条上的ArcToolbox \3D Analyst工具\TIN\create TIN创建三角网,打开创建三角网的对话框。在创建三角网窗口中设置生成的TIN文件的名称及存储路径，如下图所示，然后点击确定键。

创建成功提示：

效果图：

2.建立DEM
按照如下红色框选择，打开TIN转栅格对话框，并设置参数，如下图所示，然后点击确定按钮，完成转换。

转换成功提示：

效果图：

3.DEM应用之地形指标的提取
（1）计算坡度
在ArcMap中，加载文件，并按照下图红色框内选择，设置参数

成功提示：

效果图：

（2）计算坡向
在ArcMap中，加载文件，并按照下图红色框内选择，设置参数

成功提示：

效果图：

（3）计算地形曲率
导入数据，如下图

按照下图红色框内选择，设置参数

成功提示：

效果图：

4.DEM应用之可视性分析
（1）通视性分析
加载图像

鼠标右键点击ArcMap空白处，添加工具


点击创建视线，有下图窗口弹出：

在视图窗口中，在起始点（观察者所在点）点击一下，拖向目标点（决定视线方向及视线长度）在在目标点出点击一下。在观察点到目标点之间将会出现一条视线，其中可视的部分显示为绿色，不可视的部分显示为红色，如下图所示：

（2）可视区分析
加载文件，如下图

按照下图，选择参数

成功提示：

效果图：

5.DEM应用之剖面线的绘制
加载数据，如下图：

点击插入线，然后再图上绘制一条直线，如下图：


然后点击下图红色方框，则会绘制出剖面图。

有点长，嘤嘤嘤。
如有错误，请批评指正。