等值线加密、平滑...ArcGIS Pro DEM分析工具汇总和案例讲解

DEM是“数字高程模型（Digital Elevation Model）”的英文简写，由于高程是以米单位，所以做DEM一般要求使用数据是投影坐标系，而不是地理坐标系，DEM是三维空间管理和分析的基础。

DEM广义概念：在一些专题地图上，第三维Z不一定代表高程，如在其他指定的行业下，可用以存储特定的专题值，如气压值，温度，降雨量，PH，PM2.5等，这些都可以称为DEM数据。

一般DEM是高程，在ArcGIS中有如下表现形式：

1.TIN                       不规则三角网

2.Terrain                  Tin升级（地形）

3.Grid（raster）      栅格

4.LAS数据集           激光雷达点云数据

TIN 是不规则三角网的英文首字母缩写，类似矢量数据，可以无极放大。TIN在Windows中表现是一个文件夹。TIN 支持的最大结点数取决于计算机上连续的可用内存资源，在Pro中，考虑将结点总数限制到 600万，以保持响应显示性能和总体可用性。超过600万个节点，无法创建出TIN，此时请使用Terrain（地形）数据，Terrain（地形）支持海量数据，Terrain只能放在数据库的要素数据集中创建。

DEM第三种形式是栅格数据，由于栅格可以跟其他软件如MapGIS、AutoCAD交换，如转换成TIF格式，其他软件都可以打开。所以我们通常使用的DEM基本都是栅格格式。栅格是像元（或像素）的矩形阵列，每个栅格都存储了它所覆盖的表面部分的值。一个指定像元包含一个值，因此，数据的精度由栅格像元大小决定。

LAS 数据集存储对磁盘上一个或多个 LAS 文件以及其他表面要素的引用。LAS 文件采用行业标准的二进制格式，用于存储机载激光雷达数据。Pro可以直接打开LAS 数据。

DEM创建和分析工具很多，具体介绍如表9-1所列。

表9-1  DEM创建和分析工具介绍

数据：“chp9\DEM分析工具和案例\点生成等值线.gdb”中pnt和fw，fw是输出等值线的范围。有点要素生成等间距20米的等值线，有两种思路：

1.创建TIN,后生成等值线，

2.先插值生成栅格DEM，再生成等值线。

方法1：创建TIN,后生成等值线，步骤如下：

1.创建TIN，如图9-1所示，点要素pnt，高度字段：a；单击添加其他要素按钮，输入fw,类型：Soft_Clip，用于设置范围，如果不选择，获得是外接凸边形。

图9-1  创建TIN操作界面

2.由TIN生成等值线，操作界面如图9-2所示，等值线间距20。

图9-2  TIN生成等值线

方法2：先插值生成栅格DEM，再生成等值线，由点要素生成栅格DEM，可以采用“地形转栅格(TopoToRaster)”工具，或“克里金法(Kriging)”工具。

地形转栅格工具，插值数据可以点、线和面，克里金法等其他插值只能是点，不能是线和面。地形转栅格工具的操作界面如图9-3所示，pnt要素的下面类型：Point elevation；单击添加其他内容，输入要素图层：fw，下面类型：Boundary，定义范围，不定义范围，生成是点外接矩形；像元大小：2.5米，比例尺1:10000，最低分辨率2.5米，其他比例尺1：2000，最低分辨率0.5米，其他以此类推。

图9-3  点生成DEM使用地形转栅格的操作

克里金法插值，操作如图9-4所示，输出像元大小：2.5米。

图9-4  点生成DEM使用克里金法的操作

克里金法，需要设置环境变量，如图9-5所示，掩膜参数：FW，按FW范围生成栅格数据；如果不设置，按“范围点”的外接矩形（包络矩形），生成栅格数据。

图9-5  克里金法环境变量的操作

使用前面“地形转栅格”结果的栅格，生成等值线，使用“等值线(Contour)”工具，如图9-6所示，设置等值线间距：20米。使用“克里金法”结果的栅格，方法是一样的，只是输入数据不一样。

图9-6  栅格DEM生成等值线的操作

三种方法：

1.创建TIN后TIN生成等值线；

2地形转栅格后生成等值线；

3.克里金法插值后生成等值线；

其中地形转栅格，生成等值线最平滑，由点生成等值线，建议大家先使用“地形转栅格”工具，再使用“等值线”工具。

注意：在Pro 2.8中，查看栅格DEM，一定要设置拉伸方式，如图9-7所示设置；否则：看DEM数据，只有一种颜色。

图9-7  单个波段栅格显示方式设置

数据：“chp9\DEM分析工具和案例\等值线.gdb”下dgx(等高线)和fw(范围)，原来是20米等高距的等高线，生成5米等高距的等高线。操作步骤如下：

1.使用等高线，创建TIN，操作如图9-8所示。

图9-8  等值线生成TIN操作界面

2.使用“表面等值线(SurfaceContour)”工具,输入等值线间距：5米，操作如图9-9所示，生成等值线，就实现等值线加密。

图9-9  TIN生成等值线

3.打开地图，放在一起比较，如图9-10所示，粗的就是原始的等高，细的就是加密的，相邻两条中，多出三条就是加密得到的。

图9-10  TIN生成等值线

数据：“chp9\DEM分析工具和案例\等值线.gdb”下dgx(等高线)和fw(范围)，等高线平滑一下，原来等高线等高距是20米。操作步骤如下：

1.使用“地形转栅格(TopoToRaster)”工具，要素dgx，字段选择：Z，类型:Contour;单击添加其他内容，参数要素图层：FW，类型选：Boundary;设置像元为2.5米，操作如图9-11所示。

图9-11  等值线生成栅格

2.由栅格DEM，生成等值线，使用“等值线(Contour)”工具，如图9-12所示，等值线的间距：20米。

图9-12  等值线生成栅格DEM

3.打开结果，叠加都一起看，如图9-13所示，平滑的数据就是刚才生成的数据。

图9-13  两种方法生成的结果比较

总结：由等值线创建TIN，再生成等值线，和最早等值线接近，可以用于加密，也可以用于抽稀。等值线平滑：先生成栅格DEM，再生成等值线，当然有些人知道，也可以使用“平滑线(SmoothLine）”,但平滑线，不会考虑多条线之间关系，而我们的方法，考虑多条线相互关系。

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