1 基于ARCGIS区域建立高精度DEM.doc

1第一章 绪 论1.1 引言:数字高程模型DEM是地理信息系统的一种基础数据高质量数字高程模型的建立是DEM应用的重要前提等高线地图作为生成DEM的重要而廉价的数据来源，具有十分重要的研究价值介绍数字高程模型的概念、表示方法和主要表示模型等理论基础论述了从等高线建立规则格网(Grid)和不规则三角网(TIN)的常用方法，对这些方法作了比较分析就如何从等高线建立高质量DEM为目的，具体论述了从等高线的预处理、等高线的赋值、等高线的简化直到最后生成DEM整个过程的实现方法近年来，我国测绘部门经管基础地理数据(数字地形图等4D数据、元数据)，逐渐从CAD图文件或影像图文件管理等为主的模式，向全GIS化的方式转变地理信息系统(GIS)与以前的文字描述和地图等地理学语言相比，其显著特征是用数字形式来描述空间实体，从而能够以灵活的数据与表现方式对地理现象进行多视点、多尺度的视觉与解析的空间探索与认识，并传达越来越丰富的定性与定量化的空间信息然而，人类不仅仅是依靠文字或数据这一单一的形式来传递信息和接受概念，而是通过多种感官来接受外界信息的，所以仅依靠提高传递和处理文字与数据这一单维信息的能力是不够的，而应按照人类的习惯，提供各个感官所能接受的多种属性的信息。

人类是依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识的，是在多维化的信息空间中认识问题的而地图和现有的GIS甚至只具有在一维或者二维空间中处理问题的能力，这就产生了人的认识空间和所用工具处理问题的方法空间不一致的矛盾，这进一步激发了人们对多维的空间信息表达和传播方式的渴望因此，如何构建真实地理世界中的各种地理现象，将第三维信息更好的表现出来，这就需要研究三维GIS的问题1.2 选题背景数字高程模型(Digital Elevation Model-DEM),是一组表示地面高程的有序数值阵列,并将这一组数值阵列以可视化的方式表示数字高程模型仿佛将实际地形缩小后搬到了计算机中,真实而直观,有着广泛的应用DEM 可以用格网、灰度方式表达,可查询点位坐标,量测距离、面积、土方量,生成不同坡度图等21.3 国内外研究状况空间数据库在整个地理信息系统中有着举足轻重的作用面向对象方法为人们在计算机上直接的描述物理世界提供了一种适合于人类思维模式的方法，受到的限制相对小的多，基本上是一种比较自然的方法面向对象数据库出现于 80 年代初，其早期技术依附于十分成熟的软件产品80 年代中期以实验室及研究性系统为主到 80 年代后期、90 年代初期，面向对象数据库日趋成熟，商业性产品不断问世。

与此同时，国内外对面向对象空间数据库技术均有不同程度的研究和尝试面向对象数据模型和面向对象的空间数据管理一直是地理信息系统领域追求的目阿国内在这方面的研究也比较多国内颇有影响的如 Geostar，他从一开始设计就采用面向对象数据模型和面向对象技术，其数据库将矢量数据库、影象数据库和 DEM 数据采用库面向对象集成化的数据模型集成化的管理总之面向对象空间库技术研究己经进入了一个全新的时期，但是在很多方面还不够成熟，即使商业面向对象空间数据库，在一些方面还是沿用了非面向对象技术，如查询系统目前国内外面向对象空间数据库设计思想要比面向对象数据库管理系统超前的多，但是面向对象空间数据库技术确实还不够成熟，还存在着方方面面的问题，但这并没有阻挡人们对他的研究热情，面向对象空间数据库是 GIS数据库系统发展的必然的趋势1.4 本文研究内容本文主要围绕在利用 ARCGIS 软件中选取地形图，对其加密等高线并建立 DEM 从而进行数据库的建立展开阐述文章第二章主要是对研究过程中所用软件的介绍，以及对数字高程模型（DEM）概念的介绍第三章利用 ARCGIS 软件建立 DEM 的步骤方法主要内容包括：高程点与等高线的规划，TIN 建立，并转换成 GRID 建立 DEM 的步骤。

第四章栅格数据与三维的空间分析第五章是对所做论文的总结a.首先收集必要的文字资料和地形图资料，阅读关于建立 DEM 及其应用的文献，掌握国内外该方面研究动向;分析宝鸡到汉中地形图上高程数据的数据格式b.开发相应软件实现对地形图中数据的检验和提取然后将提取的数据转换为ARC/MAP 中的 TIN 储存格式和 GRID 数据文件结构并传送到 ARC/MAP 上c.实验先取一小部分地形图并对地形图上的高程数据进行摘取实验对获得的数据3在 ARC/MAP 下进行数据处理，即对数据粗差的检查和剔除，此项工作直接影响生顾数字高程模型的质量及使用价值，因此，对数据粗差的检查和剔除是对数字高程模型的质量控制d.在 ARC/SECENCE 上生成数字高程模型 DEM对 DEM 按规定进行质量评估，做出精度评定结果e.在 DEM 的精度评定合格之后，分批调入预定区域的地形高程数据信息形成姜窝子的数字高程模型(DEM)在大比例地形图上分析获取高程点高程数据信息生成 TIN GRAD生成 DEM检验 DEM检验并实现应用功能4第二章 应用软件及相关概念的介绍2.1 ARCGIS 软件介绍ARCGIS9 是美国环境系统研究所（Environment System Research Institute）开发的新一代 GIS 软件。

是世界上最广泛的 GIS 软件之一自 1978 年以来，ESRI 相继推出了多个版本系列的 GIS 软件，其产品不断更新扩展，构成适用各种用户和机型的系列产品ArcGIS 是 ESRI 在全面整合了 GIS 与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其他多方面的计算机主流技术之后，成功地推出了代表 GIS 最高技术水平的全系列GIS 产品ArcGIS 是一个全面的，可伸缩的 GIS 平台，为用户构建一个完善的 GIS 系统提供完整的解决方案ArcGIS 是一个统一的地理信息服务平台，由数据服务器ARCSDE 及 4 个基础框架组成：桌面软件 Desktop,服务器 GIS，嵌入式 GIS 和移动GISArcmap,ArcCatalog 和 Geoprocessing 是 ArcGIS 的基础模块Arcmap 是 ArcGIS桌面系统的核心应用程序，用于显示，查询，编辑和分析地图数据，具有地图制图的所有功能ArcCatalog 是一个空间数据资源管理器Geoprocessing 空间处理框架具有强大的空间数据处理和分析工具2.1.1 ArcGIS 体系结构1）Desktop GISDesktop GIS 包含诸如 Arcmap，ArcCatalog、ArcToobox 以及 ArcGlobe 等在内的用户界面组件，其功能可分为三个级别：ArcView、ArcEditor 和 ArcInfo，而ArcReader 则是一个免费地图浏览器组件。

其中，ArcView、ArcEditor 和 ArcInfo 是三级不同的桌面软件系统，共用通用的结构、通用的编码基数、通用的扩展模块和统一的开发环境，功能由简单到复杂2）Server GISArcGIS 9 所包含的三种服务端产品：ArcSDE、ArcIMS 和 ArcGIS ServerArcSDE是管理地理信息的高级空间数据服务器ArcIMS 则是一个可伸缩的，通过开放的Internet 协议进行 GIS 地图、数据和元数据发布的地图服务器ArcGIS Server 是应用服务器，用于构建集中式的企业 GIS 应用，基于 SOAP 的 Web services 和 Web 应用，5包含在企业和 Web 框架上建设服务端 GIS 应用的共享 GIS 软件对象库3 ）Embedded GIS在嵌入式 GIS 支持方面，ArcGIS 9 提供了 ArcGIS Engine ，是应用于 ArcGIS Desktop 应用框架之外的嵌入式 ArcGIS 组件使用 ArcGIS Engine ，开发者在C++、COM、.NET 和 Java 环境中使用简单的接口获取任意 GIS 功能的组合来构建专门的GIS 应用解决方案。

4）Mobile GIS在移动 GIS 方面，ArcGIS 9 提供了实现简单 GIS 操作的 ArcPad 和实现高级 GIS复杂操作的 Mobile ArcGIS Desktop SystemArcPad 是 ArcGIS 实现简单的移动 GIS和野外计算之解决方案；ArcGIS Desktop 和 ArcGIS Engine 集中组建的 Mobile ArcGIS Desktop System，一般在高端平板电脑上执行，以执行 GIS 分析和决策分析的野外工作任务5）GeodatabaseGeodatabase 是 geographic database 的简写，是一种在专题图层和空间表达中组织 GIS 数据的核心地理信息模型，是一套获取和管理 GIS 数据的全面的应用逻辑和工具不管是客户端的应用（如 ArcGIS Desktop）,服务器配置（如 ArcGIS Server） ，还是嵌入式的定制开发（ArcGIS Engine）都可以运用 Geodatabase 的应用逻辑Geodatabase 还是一个基于 GIS 和 DBMS 标准的物理数据存储库，可以应用于多用户访问、个人 DBMS 以及 XML 等情形。

Geodatabase 被设计成一个开放的、简单几何图形的存储模型Geodatabase 对众多的存储机制开放，包括诸如 DBMS 存储、文件型存储或者 XML 方法存储之类，并不限于某个 DBMS 的供应商6）ARCGIS 9 软件特色①制图编辑的高度一体化；②便捷的元数据管理；③灵活的定制与开发；④ARCGIS 9 的新功能；7）ARCGIS 9 空间分析强大的空间分析能力是 ARCGIS 系列产品一大特征 ArcGIS 9 推出了一种全新的空间分析方式，能帮助用户完成高级的空间分析，如选址适宜性分析和合并数据集6等在 ARCGIS 9 中，主要的 Workstation 空间处理功能都将在 ARCGIS 桌面端提供，并将进一步提供更多的处理工具，进行对包括空间数据库要素类在内的数据格式处理2.1.2 ARCGIS 9 中空间处理（Geoprocessing ）的主要内容如下表名称 主要内容分析工具（Analysis Tools，计16种）★ 剪裁、选择、拆分等★ 相交、联合、判别等★ 缓冲区、邻近分析、点距离★ 频度、加和统计等数据管理（Data Management，计118种）★ 字段、索引、值域、子类型和工作空间管理★ 空间数据库本版、关系类和拓扑★ 栅格管理与图层、视图、关联和选择集★ 综合（融合）与要素操作工具★ 数据集管理（创建、复制、删除和重命名）转换工具（Conversion Tools，计25种）★ 矢量栅格数据转换★ CAD、Covrage、shapefile、Geodatabase互相转换空间分析工具（Spatial Analyst Tools，计158种）★ 矢量数据空间分析（缓冲区分析、叠置分析、网络分析）★ 栅格数据空间分析（距离制图、表面分析、密度制图、统计分析、重分析、栅格计算）★ 空间统计分析（空间插值、创建统计表面等）★ 水文分析（河网提取、流域分割、汇流累积量计算、水流长度计算等）★ 地下水分析（达西分析、粒子追踪、多孔渗流等）★ 多变量分析、空间插值★ 数学、地图代数3D分析工具（3D Analyst Tools，计45种）★ 转换工具★ 重分类及TIN 工具★ 表面生成（栅格、TIN表面）★ 表面分析（表面积与体积、提取等值线、计算坡度与坡向、可视性分析、提取断面与表面阴影等）地理编码工具（Geocoding Tools，计7种）★ 创建/删除地址地位器等★ 自动化/重建地理索引编码★ 地理索引编码地址分配7★ 标准化地址等线性参考工具（LinearReferencing。