DEM數(shù)據(jù)可視化在地震應(yīng)急中的應(yīng)用

何宏玲+何偉

摘要：數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel簡(jiǎn)稱DEM）是通過(guò)一組有序數(shù)值陣列對(duì)地面海拔高度數(shù)字描述的實(shí)體地面模型，是數(shù)字地形模型（DigitalTerrainModel，簡(jiǎn)稱DTM）的一個(gè)子集。并可通過(guò)對(duì)DTM數(shù)字處理得到其他各種地形特征值。DTM是描述包括高程在內(nèi)的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等因子在內(nèi)的線性和非線性組合的空間分布，其中DEM是單一的數(shù)字地貌模型，通過(guò)對(duì)DEM數(shù)據(jù)處理可派生出坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性?；贏R.CGIS技術(shù)平臺(tái)，對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行處理建模，可以得到地形真實(shí)情景再現(xiàn)，為震后應(yīng)急指揮人員、工作人員了解震區(qū)的地貌、地形提供直接的數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：數(shù)字高程（DEM）；ARCGIS；地震應(yīng)急；地形渲染

引言

數(shù)字高程模型（DEM）是在傳統(tǒng)地圖等高線、地貌符號(hào)及地形標(biāo)注的基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)生成的一種展現(xiàn)地貌形態(tài)的數(shù)字化產(chǎn)品。在地震災(zāi)區(qū)滑坡量、堰塞湖蓄水量、土地利用規(guī)劃、水利工程規(guī)劃、土方工程計(jì)算、洪水淹沒(méi)區(qū)、植被分界線等實(shí)際應(yīng)用中具有廣泛的意義。其分辨率是描繪地形清晰程度的的重要指標(biāo)，決定其應(yīng)用的范圍。

地理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GIS）是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，具有信息系統(tǒng)空間專業(yè)形式的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，是以采集、存儲(chǔ)、管理、處理、檢索、分析和描述地球表面與空間數(shù)據(jù)和地理分布相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)空間信息系統(tǒng)，是分析和處理地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)。AreGis是目前用戶最多、應(yīng)用領(lǐng)域最廣的GIS軟件平臺(tái)。ArcGis軟件中的交互式制圖、空間處理和分析工具、2維和3維動(dòng)畫等模塊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理和分析、地圖發(fā)布、3維數(shù)字情景展示等功能。

1.DEM數(shù)據(jù)下載與處理（對(duì)下載的多有網(wǎng)站進(jìn)行描述）

本文在美國(guó)NASA數(shù)據(jù)網(wǎng)站，分別下載30m和90m分辨率的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行不同范圍的數(shù)據(jù)處理。因數(shù)據(jù)分辨率的差異，展示效果和用途各有側(cè)重。獲得的數(shù)據(jù)格式為：TIFF格式。

數(shù)據(jù)處理主要有以下幾步：

（1）利用ArcGis10.2.2中的鑲嵌功能，將下載好的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，本文下載了全國(guó)90m分辨率和張家口30m分辨率的DEM數(shù)據(jù)。

（2）將拼接好的數(shù)據(jù)利用ArcMap平臺(tái)中的裁剪工具按照行政區(qū)劃對(duì)DEM柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪。

（3）為了方便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、查詢和管理，利用AFc-Gis catalog數(shù)據(jù)管理平臺(tái)建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。將上述處理好的DEM柵格數(shù)據(jù)分別導(dǎo)人基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（4）在工具箱中，打開(kāi)3D Analyst Tools→Raster sur-face→HiHshade工具，在彈出的對(duì)話框中設(shè)定參數(shù)，其中方位角、太陽(yáng)高度角、高程夸張等根據(jù)實(shí)地的具體地理環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，然后將DEM數(shù)據(jù)設(shè)置為彩色條。運(yùn)用上述方法對(duì)兩類不同區(qū)域范圍的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，效果如圖1、圖2。

2.DEM的應(yīng)用

DEM數(shù)據(jù)的地形可視化渲染，在震后應(yīng)急方面可快速了解當(dāng)?shù)氐牡匦位靖艣r，結(jié)合地質(zhì)滑坡數(shù)據(jù)可快速評(píng)估次生災(zāi)害發(fā)生的危險(xiǎn)點(diǎn)，疊加交通數(shù)據(jù)和居民點(diǎn)分布進(jìn)行快速損失評(píng)估，根據(jù)水庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行堰塞湖的預(yù)判等。

在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，基于DEM數(shù)據(jù)可以提取相關(guān)的多種地形特征，如等高線、坡度、坡向、坡高、坡面的表面形態(tài)、河流路徑、水域邊界、立體景觀圖、立體地形模型等。在地震發(fā)生后，可利用DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行滑坡體體積和面積計(jì)算、滑坡土方量的計(jì)算以及相關(guān)坡面圖的繪制。針對(duì)堰塞湖，利用DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行水文分析，如：集水區(qū)分析、水系網(wǎng)絡(luò)分布分析、降水分析、蓄水量計(jì)算、淹沒(méi)區(qū)建模等。

3.結(jié)論

在DEM數(shù)據(jù)參與計(jì)算的過(guò)程中，DEM數(shù)據(jù)精度的高低決定著相關(guān)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，針對(duì)不同的需求采用不同精度的DEM數(shù)據(jù)。GIS技術(shù)與防震減災(zāi)工作相結(jié)合，更加直觀地了解地形地貌及周邊概況，為防震減災(zāi)工作的基礎(chǔ)性研究提供了一個(gè)技術(shù)平臺(tái)。endprint