解析ArcGIS制作三維地形剖面效果圖的創(chuàng)新方法

摘 要：地形剖面圖可以清晰反映在剖面線方向上斷面的地勢(shì)起伏狀況。在地質(zhì)災(zāi)害治理、礦山恢復(fù)整治、土石方量計(jì)算等工程中，地形剖面圖都會(huì)被廣泛應(yīng)用到。在過去，通常一張二維的剖面圖紙就可以滿足需求，但是隨著科技的不斷進(jìn)步發(fā)展以及各類工程精度要求的提高，人們開始對(duì)剖面圖也有了更高的要求，希望能夠有三維立體效果的地形剖面圖應(yīng)用在工程中。相比二維的地形剖面圖，三維地形剖面圖生動(dòng)直觀、可以全局觀看、能夠具體翔實(shí)反映實(shí)際地形情況，在專業(yè)人士的觀察下可以迅速高效地做出解析判讀，具有非常大的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)以上實(shí)際需求本文將介紹一種利用ArcGIS制作三維地形剖面圖的創(chuàng)新方法。

關(guān)鍵詞：ArcGIS;DEM;DOM;三維地形;剖面圖

1 緒論

一般制作三維地形剖面圖的大體方式基本有兩種，一種是利用專業(yè)三維模型軟件導(dǎo)入無人機(jī)航測(cè)的原始像片結(jié)合剖面位置進(jìn)行制作，另一種則是利用GIS軟件使用已有的DEM柵格數(shù)據(jù)結(jié)合剖面位置進(jìn)行制作。兩種方式比較而言，第一種方式的優(yōu)點(diǎn)是直接使用原始像片就可以生產(chǎn)三維模型，缺點(diǎn)是生產(chǎn)時(shí)間太長效率較低;第二種方式的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)三維模型的速度很快，缺點(diǎn)是必須以另一方軟件已經(jīng)生產(chǎn)出了既有的DEM為前提。通常在無人機(jī)航測(cè)領(lǐng)域，生產(chǎn)DOM是必經(jīng)的也是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，DEM也會(huì)伴隨DOM一同生成，在實(shí)際工作中獲取DEM是比較容易的，所以第二種制作三維地形剖面圖的方式也是非常實(shí)用的。本文的方法即屬于第二種方式。

2 方法具體步驟

（1）在ArcGIS中依照給定的剖面線和觀察范圍制作剖面范圍面要素，打開ArcToolbox中【數(shù)據(jù)管理工具】/【柵格】/【柵格處理】/【裁剪】工具將DEM數(shù)據(jù)按剖面范圍進(jìn)行裁剪，裁剪好的DEM結(jié)果如圖1。

（2）打開【數(shù)據(jù)管理工具】/【要素】/【要素轉(zhuǎn)線】工具把剖面范圍的邊線提取出來。然后打開【3D Analyst工具】/【功能性表面】/【插值Shape】工具為剖面范圍邊線通過DEM插值三維高程值。

在ArcScene數(shù)據(jù)框中加載裁剪后的DEM和插值好的剖面范圍邊線，在DEM圖層屬性里的【基本高度】中選擇“在自定義表面上浮動(dòng)”，點(diǎn)擊確定后便可以看到DEM的單色初始三維顯示效果了，如圖2所示。

（3）打開剖面范圍邊線圖層屬性中的【拉伸】選項(xiàng)卡，在“拉伸值或表達(dá)式”處設(shè)置合適大小的拉伸值，如圖3，把剖面范圍邊線按照此數(shù)值拉伸，確定后就有了圖4中的效果圖。

此時(shí)的模型雖然可以清晰觀察剖面地形，但是由于沒有底面看起來不夠美觀，所以還需要把最開始制作的剖面范圍面要素加載進(jìn)來，在其圖層屬性中的【拉伸】選項(xiàng)卡設(shè)置合適大小的拉伸值，再在【基本高度】選項(xiàng)卡中設(shè)置合適大小的圖層偏移量。設(shè)置好后便可以得到具有底面的單色三維效果圖了，如圖5所示。

（4）此時(shí)的地形剖面模型已經(jīng)基本完成了，但是為了便于直觀地觀察和區(qū)分不同位置的高程大小，還需要打開DEM的圖層屬性再進(jìn)行如圖6的設(shè)置，將【色帶】改為較為鮮艷醒目的漸變顏色。設(shè)置好后便可得到圖7中的效果，即最終的三維地形剖面效果圖。在ArcScene中可以將其任意旋轉(zhuǎn)移動(dòng)來觀察其每一側(cè)的剖面細(xì)節(jié)，亦可以用【識(shí)別】工具點(diǎn)選任意一興趣點(diǎn)來查詢其高程值（即DEM的像素值）。

（5）如果工作項(xiàng)目需要結(jié)合實(shí)景觀看，那么可以把按剖面范圍裁剪好的DOM加載到ArcScene的數(shù)據(jù)框中，再按照步驟（2）進(jìn)行圖層屬性設(shè)置，然后DOM就會(huì)自動(dòng)貼合到DEM表面上隨其按照實(shí)際的地形走勢(shì)展現(xiàn)出高低起伏的狀態(tài)。

3 結(jié)語

在緒論中提到的第二種制作三維地形剖面圖的方式中實(shí)際上是存在多種方法的，而本文的方法則是作者根據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn)加以深入思考而研究出的一種新的方法。在工作當(dāng)中，一定要結(jié)合實(shí)際的需求選擇最合適的制作方法，以達(dá)到最好的期望效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓慧崢.地圖制圖中ArcGIS制圖表達(dá)的實(shí)踐探析[J].中小企業(yè)管理與科技，2018，000（027）：176-177.

[2]楊敏.地圖制圖中ArcGIS制圖表達(dá)的運(yùn)用分析及研究[J].華東科技（綜合），2018.

[3]曾秀芬.基于ArcGIS的地圖制圖表達(dá)實(shí)踐研究[J].工程技術(shù)研究，2019.

作者簡介：王美玉（1989— ），女，本科，中國共產(chǎn)黨員，2011年參加工作，現(xiàn)為河北省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)工程師，目前主要從事測(cè)繪工程、地理信息及遙感等專業(yè)的工作。