三维地形构建

基于采样点与等高线的DEM建立

一、引言

DEM（Digital Elevation Model）:是以数字的形式按一定的结构组织在一起，表示实际地形特征空间分布的模型，是对地形形状、大小和起伏的数字描述。DEM表示区域D上的三维向量有限序列，用函数形式描述为：

V_i=(X_i.Y_i.Z_i);i=(1,2,3...,n)

式中,X_i,Y_i是平面坐标，Z_i是（X_i ,Y_i）对应的高程。

图片6.png

由于DEM数据能够反映一定分辨率的局部地形特征，通过其可提取各种类型的地表形态信息，可用于绘制等高线、坡度图、坡向图、立体透视图、立体景观图，并应用于制作正射影像（DOM）、立体地形模型与地图修测。所以，广义的DEM还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。

二、原理

DEM不只是用高程点或者等高线产生的，还有卫星遥感数据等渠道可以获取，在ArcGIS里面用高程点或等高线生成DEM也不是直接生成，需要通过先生产TIN文件，再将TIN文件装换为DEM。

Q: TIN是什么？为什么不能直接生成DEM，而非要先生成TIN文件？

A: TIN的全称是Triangulated Irregular Network，翻译过来就是“不规则三角网”，其实也是一种数字模型，它和DEM的区别在于他是矢量的，而DEM是栅格的！为什么会这样呢？因为我们知道在GIS中高程点和等高线都是矢量的，我们要把矢量的点状高程点或者线状等高线高程数据转换为连续面状的DEM高程数据模型是需要插值的（什么是插值？简单理解就是在空白地方增加数据，点状、线状转换为面状就是要增加数据的过程！），而这个插值过程是不能直接将矢量插值为栅格数据的，所以要先插值生成TIN格式的矢量数字栅格网络模型，再将其转化为栅格数字高程模型DEM文件。

三、具体过程

(1) 需要准备带有高程的高程点和等高线数据

(2) 生成TIN文件：在ArcGIS中ArcTooLbox中依次展开“3D Analyst-数据管-TIN-创建TIN”

(3) 点击确认即可生成TIN文件

(4) 生成DEM文件：在ArcTooLbox中依次展开“3D Analyst-转换-由TIN转出-TIN转栅格”

(5) 在“TIN转栅格”工具对话框中输入TIN文件选择第3步生成的TIN文件，采样距离选择CELLSIZE，其值设置为1。（注：此处的CELLSIZE的意思可以理解为生成DEM的精度，其取值默认不是1，设置为1的时候精度最高，当然对应数据量也最大，如果地形范围不大，建议此处尽量设置为1，如果地形范围太大可适当设置为5、10等数值）确认等待转换完成即可建立起DEM栅格数据。

（注意：有时候同学们可能会遇到不能使用3D analyst和spatial analyst这两个工具，提示没有许可证！这时候Customize-->Extensions-->将3D Analyst和Spatial Analyst前面打钩选中，即可使用。）