DEM数据处理与分析

### DEM数据处理与分析 #### 一、DEM数据获取 **DEM**(Digital Elevation Model)即数字高程模型，是一种三维数字表示地面地形的方式。在地理信息系统(GIS)领域，DEM广泛应用于各种环境分析和地形建模。获取DEM数据通常涉及以下几个步骤： 1. **访问地理空间数据云平台**：通过搜索引擎找到地理空间数据云网站，这是获取DEM数据的一个重要来源。 2. **用户注册与登录**：首次访问该平台时，需要注册账号以便登录并获取数据。 3. **高级检索功能**：登录后可以利用平台提供的高级检索功能，通过地名、经纬度或行政区划等条件筛选目标DEM数据。 4. **选择数据分辨率**：根据需求选择适合的分辨率(如90米或30米)，不同分辨率适用于不同的应用场景。 5. **下载数据**：确定好数据后，点击下载按钮并选择合适的网络环境进行下载。 #### 二、DEM数据处理 **初步预处理**：初次接触DEM数据时可能会遇到一些问题，例如文件格式识别不清、数据范围异常等情况。以下是一些常见的处理步骤： 1. **打开DEM数据**：使用GIS软件(如ArcMap)打开DEM文件(.img或.tiff)。 2. **处理空值**：通过Raster Calculator工具将无效值(-32767)替换为0，并使用Reclassify工具将这些值设为NoData。 3. **调整显示设置**：在Symbology选项卡中调整显示样式，例如选择拉伸(Stretched)模式并设置色彩方案，使DEM数据更加直观。 **其他处理**：除了初步预处理外，还有其他处理方法用于改善DEM数据质量，例如处理坏点。 1. **使用Calculate Statistics工具**：通过此工具可以解决数据全黑的情况，这是由于DEM数据中存在坏点所致。 **坐标转换**：在进行坡度分析之前，需要确保DEM数据的坐标系符合要求，通常需要从WGS-1984地心坐标系转换到平面坐标系，以米为单位。 1. **坐标转换步骤**：使用ArcGIS中的Projection and Transformation工具箱中的工具进行坐标转换。 #### 三、DEM数据拼接 DEM数据往往来源于多个不同的数据集，需要进行拼接才能覆盖整个研究区域。这一过程包括： 1. **获取单个DEM数据**：从不同来源获取单个DEM数据文件。 2. **镶嵌DEM数据**：使用ArcGIS中的Build Mosaic Dataset工具将多个DEM数据文件合并成一个整体。 3. **裁剪DEM数据**：使用Clip工具裁剪出所需的特定区域。 #### 四、地形属性提取 DEM数据不仅可以提供高程信息，还可以用于提取多种地形属性，包括： 1. **坡度提取**：使用Slope工具提取DEM的坡度信息。 2. **坡向提取**：使用Aspect工具提取DEM的坡向信息。 3. **表面曲率提取**：使用Curvature工具提取DEM的表面曲率信息。 #### 五、透视图建立 为了更好地可视化DEM数据，可以建立透视图，具体步骤如下： 1. **设置抬升高度**：在3D Analyst工具箱中使用Elevate Features工具设置地形的抬升高度。 2. **修改显示符号系统**：调整DEM数据的显示样式，如颜色、纹理等。 3. **设置渲染**：通过Raster Layer Properties对话框中的Render Type选项设置DEM的渲染方式。 4. **抬升其他图层数据**：使用相同的工具将其他栅格或矢量数据按照DEM的高度进行抬升，以构建更完整的三维场景。 #### 六、建立和显示TIN **TIN**(Triangulated Irregular Network)是另一种表示地形的方法，相比DEM具有更高的灵活性和精确度。 1. **TIN转换**：使用ArcGIS中的Create TIN工具从DEM数据创建TIN。 2. **TIN属性描述**：通过TIN Properties对话框查看和编辑TIN的各种属性。 3. **TIN渲染**：使用3D Analyst工具箱中的Render TIN工具渲染TIN。 #### 七、创建等高线 等高线是表示地形高程变化的重要工具之一。 1. **创建等高线**：使用Contour工具从DEM数据自动提取等高线。 2. **创建垂直剖面**：使用Profile tool创建地形剖面图，用于分析地表的纵向变化。 3. **坡度分级**：对DEM数据进行坡度分级，以识别不同坡度范围内的区域。 #### 八、DEM相关应用 DEM数据的应用非常广泛，涵盖了多个方面： 1. **DEM应用之坡度(Slope)**：通过Slope工具提取的坡度信息可用于多种分析，如土地适宜性评估、洪水风险评估等。 2. **DEM应用之坡向(Aspect)**：Aspect工具提取的坡向信息有助于了解光照条件、植被分布等因素。 3. **DEM应用之提取等高线**：等高线不仅可用于制图，还可以辅助进行地形特征分析。 4. **DEM应用之计算地形表面的阴影图**：通过Shadow工具计算出的阴影图能够帮助理解地形阴影分布情况。 5. **DEM应用之可视性分析**：使用Viewshed工具进行可视性分析，评估视野范围内的可见区域。 6. **DEM应用之地形剖面**：Profile tool生成的地形剖面可以帮助研究人员深入分析地表特征。 DEM数据及其处理与分析技术对于GIS领域的研究与应用至关重要。通过合理运用各种工具和技术，可以有效地从DEM数据中提取有价值的信息，支持多种环境分析与决策制定。