长江大学ArcGIS原理上机报告5
ARCGIS上机5一、实验目的l 通过本实验，加深对各基本地形指标的概念及其应用意义的理解。熟练掌握使用ArcGIS软件提取这些地形指标的方法和步骤。l 通过本实例掌握地形的三维显示与飞行动画的制作方法。l 加深对表面概念及生成方法的的理解，掌握三维场景中表面及矢量要素的立体显示原理与方法，熟练掌握ArcGIS软件中表面生成、表面及矢量要素在场景中的三维显示及其叠加显示。二、实验准备本实验所有的相关数据都在“上机5”文件夹中。三、实验任务及要求完成书上的实例9.6.1、9.6.3、9.6.5，其余三项选做。四、实验具体步骤实例1：地形指标提取1）坡度变率（1）选中DEM图层数据，选择Spatial Analyst工具-表面分析-坡度，提取坡度，得到坡度数据层，命名为Slope。 图1 图2（2）选中坡度数据层Slope，再对其用上述的方法提取坡度，得到坡度变率数据，命名为SOS。 图3 图42） 坡向变率（1） 打开Spatial Analyst工具-地图代数-栅格计算器，公式为Height-DEM，得到与原来地形相反的DEM数据层，即反地形DEM数据； 图5（2）打开Spatial Analyst工具-表面分析-坡向，基于反地形DEM数据求算坡向值； 图6 图7（2） 利用SOA方法求算反地形的坡向变率，记为SOA2，由原始DEM数据求算出的坡向变率值为SOA1； 图8 图9（4）再次使用栅格计算器，公式为SOA=（SOA1+SOA2）-Abs（SOA1-SOA2）/2，即可求出没有误差的DEM的坡向变率。 图103） 地形起伏度地形起伏度是指特定的区域内，最高点海拔与最低点海拔的差值。地形起伏度的提取方法如下：（1）选中DEM数据，打开Spatial Analysis工具-邻域分析-焦点统计。设置统计类型为“最大值”，邻域的类型为“矩形”，邻域的大小为11*11，记为A；（2）重复，把统计类型值设置为“最小值”，即可得到DEM数据的最小值层面，记为B； 图11 图12（3） 打开Spatial Analyst工具-地图代数-栅格计算器，公式为A一B，即可得到一个新层面，其每个栅格的值是以这个栅格为中心的确定邻域的地形起伏值。 图13 图144）地面粗糙度（1）点击DEM数据层，选择Spatial Analyst工具-表面分析-坡度，提取得到坡度数据层，命名为Slope；（2）点击Slope数据层，打开Spatial Analyst工具-地图代数-栅格计算器，公式为：1/Cos（Slope *3.14159/180），即可得到地面粗糙度数据层。 图15 实例2：表面创建及景观图制作1） 启动ArcScene打开场景文件Exercise3.sxd，其中已添加以下数据层：等高线数据层Arc_Clip，道路数据层Arc_Clip_road，水系数据层Arc_Clip_river，休憩地数据层Arc_Clipurb； 图162）创建区域TIN表面（1）选择3DAnalyst-TIN管理-创建TIN，弹出创建TIN对话框。 图17（2）在输入要素选择等高线图层Arc_Clip，设置heightfield为Elevation字段，SF_type选择“软断线”。（3）指定文件名，即可生成的地形表面景观。3）创建栅格表面（1）关闭显示所有已添加的图层；（2）打开3DAnalyst工具-转换-由TIN转出-TIN转栅格； 图18（3）在弹出的对话框中作如下设置：输入TIN选择tin，输入生成的DEM保存地址，其他设置默认，点击OK；（4）生成DEM。 图194）符号化设计（1）单击左边内容列表中每一图层下的符号样式，在弹出的符号选择器对话框中选择合适的体例样式；（2）关闭等高线（Arc_Clip）图层及tin图层。5）建立三维景观图将纹理、遥感影像或二维地理要素与表面叠加。依次打开需要叠加显示的道路、水系、休憩地要素图层的属性对话框，设置其基准高程为区域TIN表面，实现要素与地形的三维叠加显示。 图20 图21实例3：模拟场景飞行1）抓取图片形成动画（1）打开ArcScene，打开实验场景；（2）打开动画工具条，抓取景区场景；在工具条上单击右键，在弹出快捷菜菜单选择动画项，打开动画工具条；点击拍照按钮，拍下当前场景。改变场景后再次拍照；反复操作，抓取动画。（3）调节动画参数，生成动画，并预览；点击动画控制器按钮，打开动画控制器选项。修改动画录制时间“按持续时间”栏，控制动画片长，在动画播放片断控制“仅播放”栏填入合适时间。 图22（4）动画导出。2）通过记录实时飞行场景来生成动画（1）点击鸟形按钮，将鼠标放置到场景中合适位置。此时鼠标为一栖息鸟状；（2）点击按钮，弹出动画控制器； 图23（3）点击“选项”按钮，将其扩展；（4）在“按持续时间”栏中键入合适的动画时长，在“仅播放”栏中选择播放的片断时段；（5）点击沿路径飞行按钮，此时在场景中开始飞行；（6）飞行结束后，再次点击沿路径飞行按钮，结束录制；（7）点击播放按钮浏览播放动画； 图24（8）动画导出。
