上机四-地形分析和构建技术.docx

上机四：地形分析和构建技术上机四：地形分析和构建技术一、地形的坡度坡向分析一、地形的坡度坡向分析1.1、坡度分析1、对 TIN 数据的坡度分析步骤 1：启动 ArcMap，将 TIN 数据【chap06\练习数据\坡度坡向和纵断面分析\原始地表面】加载到当前地图文档加载“3D Analyst”3D 分析扩展模块步骤 2：在【目录】面板中，浏览到【工具箱\系统工具箱\3D Analysis Tools\表面三角化\表面坡度】 ，双击该工具，启动【表面坡度】对话框设置【输入表面】为【原始地表面】 设置【输出要素类】为【chap06\练习数据\坡度坡向和纵断面分析\三维建模.mdb\分析过程数据\地表面坡度 1】 设置【坡度单位】为【DEGREE】 ，即“度” 另一个可选项是【PERCENT】 ，即“百分比” 认可其它默认设置，点【确定】开始计算计算结果是一个多边形要素类，其【SlopeCode】属性记录的是坡度的分级，具体分为 1~9 级，1 级对应 0~10 度，每级递升 10 度对它作基于【SlopeCode】的【唯一类型值】符号化显示2、对栅格地表面的坡度分析步骤 1：启动 ArcMap，将栅格数据【chap06\练习数据\坡度坡向和纵断面分析\三维建模.mdb\原始地表面】加载到当前地图文档。

步骤 2：在【目录】面板中，浏览到【工具箱\系统工具箱\3D Analysis Tools\栅格表面\坡度】 ，双击该工具，启动【坡度】对话框设置【输入栅格】为【原始地表面】 设置【输出栅格】为【chap06\练习数据\坡度坡向和纵断面分析\三维建模.mdb\地表面坡度 2】 设置【坡度单位】为【DEGREE】 ，即“度” 点【确定】开始计算计算结果是一个连续的栅格数据，它的【Value】值是每个栅格点的坡度值，对其做【分级符号化】显示1.2 坡向分析1、对 TIN 数据的坡向分析步骤 1：启动 ArcMap，将 TIN 数据【chap06\练习数据\坡度坡向和纵断面分析\原始地表面】加载到当前地图文档加载“3D Analyst”3D 分析扩展模块步骤 2：在【目录】面板中，浏览到【工具箱\系统工具箱\3D Analysis Tools\表面三角化\表面坡向】 ，双击该工具，启动【表面坡向】对话框设置【输入表面】为【原始地表面】 设置【输出要素类】为【chap06\练习数据\坡度坡向和纵断面分析\三维建模.mdb\分析过程数据\地表面坡向 1】 认可其它默认设置，点【确定】开始计算。

计算结果是一个多边形要素类，其【AspectCode】属性记录的是坡向的分级，具体分为-1、1、2~9 级，分别代表平面、北、东北、东……西、西北、北对它作基于【AspectCode】的【唯一类型值】符号化显示2、对栅格地表面的坡向分析步骤 1：启动 ArcMap，将栅格数据【chap06\练习数据\坡度坡向和纵断面分析\三维建模.mdb\原始地表面】加载到当前地图文档步骤 2：在【目录】面板中，浏览到【工具箱\系统工具箱\3D Analysis Tools\栅格表面\坡向】 ，双击该工具，启动【坡向】对话框设置【输入栅格】为【原始地表面】 设置【输出栅格】为【chap06\练习数据\坡度坡向和纵断面分析\三维建模.mdb\地表面坡向 2】 点【确定】开始计算计算结果是一个连续的栅格数据，它的【Value】值是每个栅格点的坡向值，其中-1 代表平面，0~22.5 代表北向，22.5~67.5 代表东北，67.5~112.5 代表东向，以此类推二、道路纵断面分析和设计二、道路纵断面分析和设计步骤 1：启动 ArcMap，将 TIN 数据【chap06\练习数据\坡度坡向和纵断面分析\原始地表面】和栅格数据【chap06\练习数据\坡度坡向和纵断面分析\三维建模.mdb\用地规划图】加载到当前地图文档。

加载“3D Analyst”3D 分析扩展模块步骤 2：显示【3D Analyst】工具条在任意工具条上点击右键，在弹出的菜单中选择【3D Analyst】 ，显示【3D Analyst】工具条步骤 3：绘制两条代表道路中心线的 3D 线在【3D Analyst】工具条中，将【图层】栏设置为【原始地表面】 点击【线插值】工具，然后在图中偏南边从左到右描出一号方案的道路选线点击【选择要素】工具，然后双击描出的道路中心线，显示【属性】对话框，将颜色改为蓝色，宽度改为【3】 类似地，再绘制一条偏北边的二号方案的道路选线，将颜色改为【红色】 ，宽度改为【3】步骤 4：生成现状纵断面图点击【选择要素】工具，选中两条道路中心线（按住 Ctrl 键不放，可以允许选择多个要素） 点击【创建剖面图】工具，显示【剖面图标题】对话框图中 X 轴代表长度，Y 轴代表高程从图中，可以非常明显低看到两个方案的坡度差异右键点击【剖面图标题】对话框中的区域，在弹出菜单中选择【高级属性…】 ，点击左侧列表中的【Data】 （资料）项，右侧表格中显示了道路纵断面数据三、构建规划地表面和场地填挖分析三、构建规划地表面和场地填挖分析目前在进行竖向规划时，规划师主要通过标高值在头脑中想象规划后的地貌，这对于山地丘陵地形的设计容易出现设计缺陷（例如挡土墙过高、场地平整难度过大等） 。

如果能利用 ArcGIS 模拟出场地的规划地表面，就可以直观地看到规划后的地形情况，并可以一边分析一边调整，直至达到满意的效果目前常规的基于 CAD 的土方计算软件适用于较小范围内的土方计算对于较大范围的计算，这些软件效率不高相比之下，ArcGIS 提供的填挖方计算功能可以很好地适用于大范围的土方填挖计算要分析填挖方首先要有两套地表面，例如现状地表面和规划地表面，之后才能进行比对分析本练习仍然使用上机练习三构建的地表面，在它的基础上构建铁路站场区域的规划地表面3.1 构建规划地表面构建规划地表面的基本思路是：首先勾出场地边界线；然后清除场地边界线内的地形；接下来根据竖向规划，绘制所有二维的标高控制线，并将其叠加到现状地表面以形成现状的三维标高控制线；之后，逐折点调整标高控制线的折点标高至规划标高；最后，用规划的三维标高控制线更新地形即可步骤 1：准备工作启动 ArcMap，新建一个空白地图复制【原始地表面】成【规划地表面】 在【目录】面板中，找到并右键点击 TIN数据【chp06\练习数据\规划地表面构建\原始地表面】 ，在弹出菜单中选择【复制】 ，然后再右键点击【规划地表面构建】目录，在弹出菜单中选择【粘贴】 ，重命名复制的数据为【规划地表面】 。

加载 TIN 数据【规划地表面】 ，并在【内容列表】面板中，点击该图层下的【硬边】前的符号，显示【符号选择器】对话框，将硬边的【颜色】改为黑色，宽度改为【2】 ，使其更清楚地显示加载栅格数据【chp06\练习数据\规划地表面构建\三维建模.mdb\用地规划图】 ，并将其置于【规划地表面】图层之上调整【用地规划图】图层的透明度打开【图层属性】对话框，调整其【显示】选项卡的【透明度】为【50】 ，此时透过【用地规划图】图层可以看到地形步骤 2：启动【TIN 编辑】工具条在任意工具条上点击右键，在弹出菜单中选择【TIN 编辑】 ，显示【TIN 编辑】工具条步骤 3：指定要编辑的 TIN 数据在【3D Analyst】工具条的【图层】栏选择【规划地表面】 ，注意该步骤切不可少（如果该工具条没有显示，可以在任意工具条上点击右键，在弹出的菜单中选择【3D Analyst】 ，显示【3D Analyst】工具条 ）步骤 4：启动编辑【规划地表面】TIN在【TIN 编辑】工具条中，点击【TIN 编辑】按钮，在弹出菜单中选择【开始编辑TIN】 ，之后该工具条上所有的工具被激活步骤 5：添加场地外边界线。

场地外边界用于规定地形改变的外边界，例如边坡或挡土墙的外边界场地外边界拥有原始地形的高程，在 TIN 模型中是硬断线类型点击【TIN 编辑】工具条中的【添加 TIN 线】按钮，显示【添加 TIN 线】 ，设置【线类型】为【硬断线】 ，设置【高度源】为【自表面】 意味着绘制的 TIN 硬断线将跟着地形走按照下图所示绘制场地外边界线注意尽量一次完成，ArcGIS 在该功能中没有回退功能步骤 6：清除场地外边界线内的所有 TIN 断线点击【TIN 编辑】工具条中的【删除 TIN 结点】工具旁的下拉按钮，选择【按区域删除 TIN 结点】 然后沿着场地外边界线内绘制一个多边形，多边形内部的所有 TIN 结点将被删除进一步删除边界线内的剩余 TIN 断线点击【删除 TIN 断线】工具，逐条删除边界线内的剩余 TIN 断线，删除过程中 TIN 会实时更新步骤 7：绘制规划的二维标高控制线竖向规划一般用道路的控制点标高来控制地形，因此我们主要沿道路绘制规划的二维标高控制线在【chp06\练习数据\规划地表面构建\三维建模.mdb\分析过程数据】下新建要素类【标高控制线（无标高） 】 ，注意要在【新建要素类】对话框中勾选【坐标包括Z 值（Z） 。

用于存储 3D 数据编辑【标高控制线（无标高） 】要素类按照下图中所示绘制标高控制线这些控制线主要是道路中线或边线、坡脚线、坡顶线步骤 8：生成现状的三维标高控制线在【目录】面板中，浏览到【工具箱\系统工具箱\3D Analysis Tools\功能性表面\插值 Shape】 ，双击该工具，启动【插值 Shape】对话框设置【输入表面】为【原始地表面】 ，因为要获取原始地表面的标高设置【输入要素类】为【标高控制线（无标高） 】 设置【输出要素类】为【chp06\练习数据\规划地表面构建\三维建模.mdb\分析过程数据\标高控制线（带高程） 】 勾选【仅插值折点】 ，否则系统将每隔一段距离新添一个折点并赋予它标高点【确定】后将生成要素类【标高控制线（带高程） 】 步骤 9：设置每个标高控制线折点的规划标高启动编辑【标高控制线（带高程） 】 点击编辑工具，双击某条标高控制线，进入编辑折点状态，显示【编辑折点】工具条点击【草图属性】工具，显示【编辑草图属性】对话框，在该对话框中可以逐个折点地编辑其坐标和标高（Z） 参考下图所示标高逐个折点修改器 Z 值点击列表中任意行的【#】列，图形中对应的折点会闪烁，从而确定其位置。

必要的情况下可以点击工具增加折点步骤 10：用【标高控制线（带高程） 】更新规划地形在【目录】面板中，浏览到【工具箱\系统工具箱\3D Analysis Tools\TIN 管理\编辑TIN】 ，双击该工具，启动【编辑 TIN】对话框设置如下图所示其中【SF_type】设置为【硬断线】 ， 【height_field】设置为【SHAPE】 ， 【use_z】设置为【true】 ，意味着用几何的 Z值作为高程属性点【确定】后得到更新好的规划地形在 ArcScene 下查看完成后的规划地表面3.2 填挖方分析本小节将根据上节构建的【规划地表面】和【原始地表面】TIN，进行填挖方分析步骤 1：启动 ArcMap，加载之前构建的【规划地表面】和【原始地表面】 ，也可以直接加载示例数据“chp06\练习数据\填挖方分析\规划地表面（最终效果） ” 步骤 2：填挖方计算在【目录】面板中，浏览到【工具箱\系统工具箱\3D Analysis Tools\表面三角化\表面差异】 ，双击该工具，启动【表面差异】对话框设置【输入表面】为【规划地表面（最终效果） 】 ，设置【输入参考面】为【原始地表面】 ，设置【输出要素类】为【chp06\练习数据\规划地表面构建\三维建模.mdb\分析过程数据\填挖分析】 。

点击【确定】 ，之后将生成一个多边形要素类【填挖分析】 。