1、TIN、DEM、三維制造和分析 閆磊2022年7月14日講解內容根本含義TIN、DEM制造空間內插方法空間外表分析21.1、DEM是什么DEM是“數字高程模型Digital Elevation Model的英文簡寫。數字高程模型是用一組有序數值陣列方式表示地面高程的一種實體地面模型，是數字地形模型Digital Terrain Model，簡稱DTM的一個分支。普通以為，DTM是描畫包括高程在內的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等。在ArcGIS中普通都是外表surface，ArcGis中外表有兩種，一種是Raster surface，一種就是Tin surface而Grid是ESRI本

2、人的基于文件系統的柵格影像格式，等同與tif,jpeg等等 31.2 DEM和GRID區別DEM和GRID 都是柵格數據而TIN是矢量數據延續的柵格數據是沒有屬性表的 或者是簡單的柵格單元的統計，離散的柵格數據才帶屬性表tin可以生成demtin to raster。在arcgis里面建議選用grid格式的柵格文件 兩者轉換方法：一：先用等值線或特征點生成TIN，在用TIN生成GRID，在轉換輸出DEM。二：用已有的DEM文件其它軟件生成的轉換成GRID，或TIN。運用空間分析工具，生成等高線。GRID的渲染普通采用ArcGIS里的符號自動分級即可 41.3外表模型GRID和TIN的區別 GR

3、ID和TIN是常用的兩種表示外表的模型，ArcGIS中外表分析就是對GRID和TIN的分析。真實的外表是延續變化的，要想記錄一切定義外表的位置是不能夠，因此都是用一種非常接近外表的模型來替代。普通都是從真實外表上抽取一些樣點，然后用插值的方法來求出樣點之間的值那么構成了外表模型。 其中GRID是用規那么的空間格網點來表示外表，格網中間任何一點的值可以經過加權平均的方法來估計。TIN是用相互比鄰的、互不重疊的三角面來表示外表，三角面上任一點的值可以經過加權平均附近三角形頂點值的方法來求得。 這兩種模型各有優缺陷，相比而言，GRID模型比較簡單、高效，TIN模型比較準確，數據量，耗內存大。所以，普

4、通GRID模型多用于區域性的、小比例尺的運用，而TIN模型那么更常用于精細的、大比例尺的運用。52.1創建TIN1、運用等值線和離散點有一個字段標注高程值 加載等值線，一定要選高程字段 翻開3D analysis工具,creat TIN,設置參數，Hard line提供Z值，那么構建出來的Tin也就會在Hard line處生成節點，表示外表上的不延續性，Soft line在參與構Tin時，本身不提供Z值，表示線性要素但并不改動外表坡度的邊。比如，要標出當前分析區域的邊境，mass points離散點，生成的TIN沒有線soft line和hardline，用于點生成tin62.1兩塊等高線創建

5、TIN Tin的剪裁數據位置：9demdgx兩塊等高線創建TIN，按照下面的方法，創建Tin，這不是我們需求？72.1兩塊等高線創建TIN Tin的剪裁運用矢量和柵格clip、split都不可以的，只需在創建Tin，參與剪裁的面，一同參與創建tin，面的參數設置，如下，運用hard clip 多邊形參與tin四種方式裁切多邊形：定義插值的邊境，處于裁切多邊形之外的輸入數據將不參與插值與分析操作。 刪除多邊形：定義插值的邊境，與裁切多邊形的不同之處在于多邊形之內的輸入數據將不參與插值與分析操作。 交換多邊形：可對邊境與內部高度設置一樣值，可用來對湖泊或斜坡上地面為平面的開挖洞建模。 填充多邊形：

6、它的作用是對落在填充多邊形內一切的三角形賦予整數屬性值。外表的高度不受影響，也不進展裁切或刪除。 82.2Tin-DEM然后convert TIN to raster,生成DEM,直接運用經緯坐標的無法生成grid， Elevaton按原來的值、下面坡度、坡向，Cellsize 默許值是圖形外接矩形最短邊除以250，單位和地圖坐標定義，是地理坐標是度為單位，其他以米為單位，一個像素點代表的矢量的大小高度*寬度，Cellsize越大，粒度越大，影像越小行數row，col越少，數據精度越低， Cellsize可以浮點數，可以小于1的92.3 對沒有等高值的點填等高值經過Dem給點層賦值 Extra

7、ct Values to Points一定要設置輸出的范圍，范圍可和當前顯示窗口一致，呵斥根本緣由grid的坐標系統有問題102.3 對沒有等高值的點填等高值經過Dem給點層賦值 Extract Values to Points 也可以Sample，不同是這個工具生成只需一個屬性表，需求經過數據表建立點層。11運用已有DEM對等高線賦高程獲得等高線一個點 Feature to Point對獲得點賦高程 Extract Values to Points線銜接join點123、空間內插方法 空間插值常用于將離散的丈量數據轉換為延續的數據曲面，以便與其它空間景象的分布方式進展比較，它包括了空間內插和

8、外推兩種算法。空間內插算法是一種經過知點的數據推求同一區域其它未知點數據的計算方法；空間外推算法那么是經過知區域的數據，推求其它區域數據的方法。 插值是利用有限數目的樣本點來估計未知樣本點的值，插值的前提是空間地物具有一定的空間類似性，間隔較近的地物，其值更為接近，如氣溫、高程，污染等。實踐中，通常不能夠對研討區內的每個點的屬性值都進展丈量。普通選擇一些離散的樣本點進展丈量，經過插值得出未采樣點的值。采樣點可以是隨機選取、或那么選取特征樣點，但必需保證這些點代表了區域的總體特征。可以插值生成延續且規那么的柵格面。通常采樣點數目越多，分布地越均勻，插值效果就會越好。133、空間內插方法類型反間隔

9、權重插值Inverse Distance Weighting 簡稱IDW樣條函數插值Spline克里格插值kriging自然鄰域法Natural Neighbor留意：1-4必需是點層數據143.1反間隔權重插值 IDW 這種方法的假設前提是每個采樣點間都有部分影響，并且這種影響與間隔大小成反比。就是離目的點近的點其權值就比遠的點大。這種方法適用于變量影響隨間隔增大而減小的情況。如計算某一超市的消費者購買力權值，由于人們通常喜歡就近購買，所以間隔越遠權值越小。如輻射，或者污染源，間隔越遠，影響越小。153.1反間隔權重插值 IDW Z value field 用來插值的屬性數據字段Power

10、即間隔的指數。冪越大，點的間隔對影響越小。冪越小，外表越平滑。合理范圍是0.53Search radius type:搜索半徑類型,有可變和類型兩種，定半徑插值時，運用指定搜索半徑內一切的點作為輸入點。假設在搜索半徑內沒有任何點，這時將自動添加柵格單元的搜索半徑，直到到達指定的最少點數為止。Maximumu distance：指定最大搜索半徑，沒有指定是整個地圖范圍Number of points：最大搜索半徑內用作輸入的點數Use barier polylines：插值妨礙163.2 樣條函數插值Spline 它采用樣本點擬合光滑曲線，且其曲率最小。經過一定的數學函數對采樣點周圍的特定點進展

11、擬合，且結果經過一切采樣點。該方法適用于漸變的外表屬性，如高程、水深、污染聚集度等。不適宜在短間隔內屬性值有較大變化的地域，那樣估計結果會偏大。173.2 樣條函數插值Spline Z value field 用來插值的屬性數據字段Spline type：樣條函數類型張力Tension、規那么Regularized張力Tension樣條中的加權值，是用來調整外表彈力的值。當加權值為0時，為規范的薄板樣條插值。加權值越大，外表彈性越大。典型的加權值為0、1、5和10，規那么樣條 Regularized中的權重值用來控制外表的平滑度。權重指定三階導數的系數，以使外表的曲率最小。權重值越大，外表越平

12、滑，一階導數坡度外表也越平滑。通常，權重值取00.5。 183.3克里格插值kriging 此方法的假設前提是采樣點間的間隔和方向可反映一定的空間關聯，并用它們來解釋空間變異。克里格利用一定的數學函數對特定點或是給定搜索半徑內的一切點進展擬合來估計每個點的值。該方法適用于知數據含間隔和方向上的偏向的情況，常用于社會科學研討及地質學中。 克里格kriging不同高斯克呂格Gauss-Kruger)，前者是插值方法，后者是投影方法。193.3克里格插值krigingZ value field 用來插值的屬性數據字段Kriging method:插值方法，有ordinary普通 ，universal

13、 泛，普通克里格是運用最普遍的，它假定均值是未知的常數。泛克里格用于知數據趨勢的情況，并可以對數據進展科學的判別來描畫它。 Semivariogram models：方式方法 Circular 圓形 Spherical(球形 、Exponential 指數、Gaussian正態分布 ，高斯分布、Linear線形 203.4自然鄰域法Natural Neighbor 鄰域插值將TIN的一些方法與柵格插值方法結合起來。柵格外表運用輸入數據點及其臨近柵格單元進展插值。首先，為輸入數據點創建一個Delauney三角形，輸入的樣本數據點作為三角形的結點，并且每個三角形的外接圓不可以包含其它結點。對每個樣

14、本點，鄰域為其周圍相鄰多邊形構成的凸集中最小數目的結點。每個相鄰點的權重，經過評價其影響范圍的Thiessen/Voroni技術計算出來。 類似于反間隔權重法，是一種權平均算法。但是它并不利用一切的間隔加權來計算插值點。鄰域法對每個樣本點做delaunay三角形，選擇最近的點構成一個凸集，然后利用所占面積的比率來計算權重。該方法適用于樣本點分布不均的情況，較為常用。 213.4自然鄰域法Natural Neighborheigh source是數據源字段，cell size是分辨率，單位是地圖單位。224.空間外表分析等值線(Contour)坡度(Slope)坡向(Aspect)山體陰影(hi

15、llshade)可視范圍(Viewshed)計算土方量工具(Cut/Fill)容積和面積計算area and volume)外表分析，可以基于Tin，也可以基于Grid，基于tin的效果，比grid要好的多，基于grid還和grid的分辨率有關23根本按鈕引見在屏幕上創建等高線，是Element，操作在屏幕上點一下屏幕可視分析，操作是屏幕上劃線，綠色是可視、紅色是不可視畫點畫線畫面斷面分析，先劃線244.1.等值線1、等值線(Contour)，可以是從TIN- Contour,或DEM- Contour,相對TIN生成等高線質量好一些，畢竟tin是矢量的。可以用來等高線的加密度和抽稀。254.

16、1.空間外表分析 grid外表分析錯誤處理 在grid外表分析時，生成的等高線等為空，？緣由在生成的數據的坐標是錯誤的：Krasovsky_1940_Transverse_Mercator ， 處理方法:界面的設置如下264.2坡度分析坡度(Slope).地外表在該點的傾斜程度。垂直高/程度間隔,如耕地坡度大小，能否適宜耕種，道路兩邊能否需求加護坡 。實踐坡度有兩種表示方式方法：1 坡度(degree of slope)：既程度面與地形面之間夾角。2 坡度百分比percent slope：既高程增量與程度增量之比的百分數。274.3 坡度分析坡向(Aspect)，坡向反映了斜坡所面對的方向。坡

17、向指地外表上一點的切平面的法線矢量在程度面的投影與過該點的正北方向的夾角。對于地面任何一點來說，坡向表征了該點高程值改動量的最大變化方向。在輸出的坡向數據中，坡向值有如下規定：正北方向為0度，按順時針方向計算，取值范圍為0360。坡向在植被分析、環境評價等領域有重要的意義。在生物學上，生長在朝向北的斜坡上和生長在朝向南的斜坡上的植被普通有明顯的差別；建立風力發電站的選址時，需求思索把它們建在面向風的斜坡上；地質學家經常需求了解斷層的主要坡向，或者褶皺露頭，來分析地量變化的過程；在確定容易被積雪融水破壞的居民區的位置時，需求識別朝南的坡面，來得到最初融化的積雪的位置。 284.3 坡度分析結果294.4山體陰影(hillshade)山體陰影(hillshade)：是根據設置的光源對柵格的照明值，太陽方位角、太陽高度角設置，設置的位置不同，結果也不一樣，可以用于日照分析，一天日照的時間等，值越小表示，陰影越大304.5可視性分析 Viewshed在ArcGIS主要兩點直線之間是可見的還是遮擋的，必需求選擇一個點層， 在屏幕上畫線， 可以實現屏幕上兩點可視分析，綠色表示可視，紅色表示不可視。314.6計算土方量工具(Cut/Fill)計算土方量工具：主要是用于地形變化后，計算土方量