摘 要:地形剖面圖可以清晰反映在剖面線方向上斷面的地勢起伏狀況。在地質(zhì)災(zāi)害治理、礦山恢復(fù)整治、土石方量計(jì)算等工程中,地形剖面圖都會被廣泛應(yīng)用到。在過去,通常一張二維的剖面圖紙就可以滿足需求,但是隨著科技的不斷進(jìn)步發(fā)展以及各類工程精度要求的提高,人們開始對剖面圖也有了更高的要求,希望能夠有三維立體效果的地形剖面圖應(yīng)用在工程中。相比二維的地形剖面圖,三維地形剖面圖生動直觀、可以全局觀看、能夠具體翔實(shí)反映實(shí)際地形情況,在專業(yè)人士的觀察下可以迅速高效地做出解析判讀,具有非常大的優(yōu)勢。針對以上實(shí)際需求本文將介紹一種利用ArcGIS制作三維地形剖面圖的創(chuàng)新方法。
關(guān)鍵詞:ArcGIS;DEM;DOM;三維地形;剖面圖
1 緒論
一般制作三維地形剖面圖的大體方式基本有兩種,一種是利用專業(yè)三維模型軟件導(dǎo)入無人機(jī)航測的原始像片結(jié)合剖面位置進(jìn)行制作,另一種則是利用GIS軟件使用已有的DEM柵格數(shù)據(jù)結(jié)合剖面位置進(jìn)行制作。兩種方式比較而言,第一種方式的優(yōu)點(diǎn)是直接使用原始像片就可以生產(chǎn)三維模型,缺點(diǎn)是生產(chǎn)時(shí)間太長效率較低;第二種方式的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)三維模型的速度很快,缺點(diǎn)是必須以另一方軟件已經(jīng)生產(chǎn)出了既有的DEM為前提。通常在無人機(jī)航測領(lǐng)域,生產(chǎn)DOM是必經(jīng)的也是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié),DEM也會伴隨DOM一同生成,在實(shí)際工作中獲取DEM是比較容易的,所以第二種制作三維地形剖面圖的方式也是非常實(shí)用的。本文的方法即屬于第二種方式。
2 方法具體步驟
(1)在ArcGIS中依照給定的剖面線和觀察范圍制作剖面范圍面要素,打開ArcToolbox中【數(shù)據(jù)管理工具】/【柵格】/【柵格處理】/【裁剪】工具將DEM數(shù)據(jù)按剖面范圍進(jìn)行裁剪,裁剪好的DEM結(jié)果如圖1。
(2)打開【數(shù)據(jù)管理工具】/【要素】/【要素轉(zhuǎn)線】工具把剖面范圍的邊線提取出來。然后打開【3D Analyst工具】/【功能性表面】/【插值Shape】工具為剖面范圍邊線通過DEM插值三維高程值。
在ArcScene數(shù)據(jù)框中加載裁剪后的DEM和插值好的剖面范圍邊線,在DEM圖層屬性里的【基本高度】中選擇“在自定義表面上浮動”,點(diǎn)擊確定后便可以看到DEM的單色初始三維顯示效果了,如圖2所示。
(3)打開剖面范圍邊線圖層屬性中的【拉伸】選項(xiàng)卡,在“拉伸值或表達(dá)式”處設(shè)置合適大小的拉伸值,如圖3,把剖面范圍邊線按照此數(shù)值拉伸,確定后就有了圖4中的效果圖。
此時(shí)的模型雖然可以清晰觀察剖面地形,但是由于沒有底面看起來不夠美觀,所以還需要把最開始制作的剖面范圍面要素加載進(jìn)來,在其圖層屬性中的【拉伸】選項(xiàng)卡設(shè)置合適大小的拉伸值,再在【基本高度】選項(xiàng)卡中設(shè)置合適大小的圖層偏移量。設(shè)置好后便可以得到具有底面的單色三維效果圖了,如圖5所示。
(4)此時(shí)的地形剖面模型已經(jīng)基本完成了,但是為了便于直觀地觀察和區(qū)分不同位置的高程大小,還需要打開DEM的圖層屬性再進(jìn)行如圖6的設(shè)置,將【色帶】改為較為鮮艷醒目的漸變顏色。設(shè)置好后便可得到圖7中的效果,即最終的三維地形剖面效果圖。在ArcScene中可以將其任意旋轉(zhuǎn)移動來觀察其每一側(cè)的剖面細(xì)節(jié),亦可以用【識別】工具點(diǎn)選任意一興趣點(diǎn)來查詢其高程值(即DEM的像素值)。
(5)如果工作項(xiàng)目需要結(jié)合實(shí)景觀看,那么可以把按剖面范圍裁剪好的DOM加載到ArcScene的數(shù)據(jù)框中,再按照步驟(2)進(jìn)行圖層屬性設(shè)置,然后DOM就會自動貼合到DEM表面上隨其按照實(shí)際的地形走勢展現(xiàn)出高低起伏的狀態(tài)。
3 結(jié)語
在緒論中提到的第二種制作三維地形剖面圖的方式中實(shí)際上是存在多種方法的,而本文的方法則是作者根據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn)加以深入思考而研究出的一種新的方法。在工作當(dāng)中,一定要結(jié)合實(shí)際的需求選擇最合適的制作方法,以達(dá)到最好的期望效果。
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作者簡介:王美玉(1989— ),女,本科,中國共產(chǎn)黨員,2011年參加工作,現(xiàn)為河北省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)工程師,目前主要從事測繪工程、地理信息及遙感等專業(yè)的工作。