DEM数据预处理-城市与区域规划空间分析实验教程第2版

DEM数据的预处理主要包括数据的拼接、裁剪以及极值与奇异值的处理等。此处分别以从“地理空间数据云”网站下载的DEM数据和由CAD地形图生成的DEM数据为例，演示说明DEM数据的拼接、裁剪和极值处理。

▷　步骤1：多景DEM数据的拼接。

图2-65　“镶嵌至新栅格”对话框。

首先，在ArcMap中加载从“地理空间数据云”网站上下载的两景DEM（ASTGTM＿N25E116U＿DEM＿UTM.img和ASTGTM＿N24E116C＿DEM＿UTM.img）数据文件。

然后，点击打开ArcToolbox工具箱，点击“数据管理工具”—“栅格”—“栅格数据集”—“镶嵌至新栅格”，打开“镶嵌至新栅格”对话框（图2-65）。

在“输入栅格”中将两景DEM数据文件加入；定义“输出位置”为shiyan02文件夹；“具有扩展名的栅格数据集名称”设置为mosaicdem；在“栅格数据的空间参考（可选）”中可以定义输出栅格文件的空间参考，如果不选则默认与已输入栅格文件一致；“像素类型”与“像元大小”均选用默认设置；“波段数”设置为1，用户下载的DEM数据仅有1个波段；“镶嵌运算符（可选）”是确定镶嵌重叠部分的方法，默认状态为LAST，即重叠部分取值为输入栅格窗口列表中的最后一个数据文件的栅格值；“镶嵌色彩映射表模式（可选）”是确定输出数据的色彩模式，默认状态下各输入数据的色彩将保持不变。

最后，在“镶嵌至新栅格”对话框中，点击“确定”按钮，执行镶嵌至新栅格命令，完成数据的拼接。

▷　步骤2：DEM数据的裁剪。

用规划研究区边界（乡镇边界.shp）将已经拼接好的DEM数据（mosaicdem）进行裁剪。ArcToolbox中的Spatial Analyst工具箱中提供了多种对栅格数据的提取方法，提取分析工具集中包括值提取至点、多值提取至点、按圆提取、按多边形提取、按掩模提取、按点提取、按矩形提取等，其中按掩模提取功能可以通过不规则边界例如规划研究区边界来截取需要的栅格数据。

首先，点击打开ArcToolbox工具箱，点击“Spatial Analyst工具”—“提取分析”—“按掩膜提取”工具，打开“按掩膜提取”对话框（图2-66）。

图2-66　“按掩膜提取”对话框

在“输入栅格”中选择需要裁剪的栅格数据mosaicdem文件；在“输入栅格数据或要素掩膜数据”中选择矢量数据乡镇界限.shp文件；定义“输出栅格”的路径（shiyan02文件夹下）和文件名称（xianyudem）。

然后，点击“确定”按钮，执行按掩膜提取命令，得到xianyudem栅格数据文件。

▷　步骤3：使用DEM数据进行Hillshade与晕渲图制作。

用裁剪好的研究区DEM数据（xianyudem）制作Hillshade文件，进而制作晕渲图。晕渲图是表达DEM的一种形式，它通过设置光源的高度角和方位角更形象或者更符合人类视觉的方式展示一个地区的地形。(www.xing528.com)

首先，点击打开ArcToolbox工具箱，点击“3D Analyst工具”—“栅格表面”—“山体阴影”工具，打开“山体阴影”对话框（图2-67）。

图2-67　“山体阴影”对话框

图2-68　规划研究区山体阴影图

设置“输入栅格”为研究区DEM文件xianyudem；定义“输出栅格”的路径（shiyan02文件夹下）和文件名称（hillshade）；确定光源方向，默认值“方位角（可选）”为315度（从西北照向东南）；确定光源“高度角（可选）”，默认值为45度；通过“模拟阴影（可选）”来设置要生成的地貌晕渲类型，选中表示输出晕渲栅格会同时考虑本地光照入射角度和阴影，输出值的范围从0到255，0表示阴影区域，255表示最亮区域，取消选中表示输出栅格只会考虑本地光照入射角度而不会考虑阴影的影响，输出值的范围从0到255，0表示最暗区域，255表示最亮区域；“Z因子（可选）”表示一个表面z单位中地面x、y单位的数量，如果z单位与输入表面的x、y采用不同的测量单位，则必须将z因子设置为适当的因子，否则会得到错误的结果，例如，如果z单位是英尺而x、y单位是米，则应使用z因子0.304 8将z单位从英尺转换为米（1英尺＝0.304 8米）。如果x、y单位和z单位采用相同的测量单位，则z因子为1，这是默认值。本例中只定义输入输出栅格，其他采用默认值即可。

最后，点击“确定”按钮，执行山体阴影命令，得到研究区的山体阴影文件hillshade，默认为灰度图（图2-68）。

▷　步骤4：使用DEM与Hillshade制作研究区工作底图。

城市与区域规划中经常会使用DEM和Hillshade来直观地表征规划研究区的基础地形地貌等信息，作为工作的基础底图（彩色晕渲图），比在CAD中按照等高线进行分层设色要直观和有效。

首先，在ArcMap中加载裁剪好的研究区DEM数据（xianyudem）和Hillshade文件（hillshade），并调整图层顺序，使DEM数据在上，山体阴影文件在下。

然后，打开DEM数据的“图层属性”对话框，选择“显示”选项卡，设置图层透明度为50%，当然也可设置图层的对比度和亮度；再选择“符号系统”选项卡（图2-69），将“色带”颜色进行调整，选择通常海拔的显示色带，即随着海拔的升高颜色由绿变红。如果色带颜色是反置的话，可以在ArcMap的内容列表中点击图层下面的色带，在弹出的“选择色带”对话框中，点击选择“反向”，使色彩反置即可。

图2-69　“图层属性”对话框中的“符号系统”选项卡

图2-70　带有基础地形地貌特征的工作底图

在ArcMap中通过对DEM数据设定颜色来实现彩色晕渲，并通过透明度设置使底层的表征地表起伏的山体阴影得到适当的显示，通过不断调整色彩和透明度直到获得的彩色晕渲图满意为止，这样一幅带有基础地形地貌特征的工作底图就做好了（图2-70）。用户可以将现状水系、道路、行政区划边界等要素数据图层加载到ArcMap视图中，进一步丰富工作底图的要素与内容。