如何利用ArcGIS生成DEM数字高程模型数据？

ArcGIS做地形分析的基本步骤其实是非常简单的，网上也有非常多的教程进行阐述，其实大家按这个步骤也基本能做出来，但问题就出现在每个人所使用的基础数据都多多少少有不同的问题，因此在操作过程中就不同程度的受阻，因此本教程先列出最基本的操作步骤，再对所使用的数据及各操作步骤可能出现的问题进行分析并逐一列出解决方法。 ArcGIS地形分析的基本步骤如下： 1. 整理并添加带有高程属性的CAD等高线或者高程点； 2. 将导入的等高线或高程点数据转换为ArcGIS可编辑的Shapefile文件； 3. 进一步整理、检查、修正Shapefile文件中的数据错误； 4. 使用整理好的Shapefile生产数字高程三角模型TIN文件； 5. 将TIN文件转换为栅格数字高程模型DEM文件； 6. 基于DEM即可进一步进行基于地形的坡度、坡向、起伏度、汇水特征等专项分析了。 ArcGIS地形分析的核心是数字高程模型DEM数据，基于地形的高程、坡度、坡向、起伏度、汇水分析等都是基于DEM数据的，所以本教程首先重点介绍如何生成获得DEM数据。   DEM的全称是Digital Elevation Model，非常直接的翻译，就是“数字”、“高程”、“模型”三个词的直接拼接，可谓是简单粗暴好理解，可到底什么是“数字高程模型”这个概念可能是经常困扰大家的问题，貌似很高大上，尤其是一些学术论文，经常只写其英文名，还是简称——DEM，可谓是故作高深，搞得不明真相的童鞋越发糊涂。其实很简单，高程这个概念不用说，“数字模型”就是把高程数字化后的模型嘛，数字化就是在电脑里面显示就是数字化咯，数字高程模型就是在电脑里面进行显示的高程数据嘛。   搞建筑规划的童鞋肯定都是知道现状地形图里面的高程点、等高线的，从某种程度上来说高程点、等高线就是高程数据的一种数字模型，DEM只是把高程进行连续面状数字化了，那对应的等高线就是线状高程数字化模型，高程点就是点状高程数字化，这样就明白为什么我们可以用等高线或者高程点生成DEM了吧。当然DEM不只是用高程点或者等高线生产的，还有卫星遥感数据等渠道可以获取，这个后面会讲到。 在ArcGIS里面用高程点或等高线生成DEM也不是直接生成，需要通过先生产TIN文件，在将TIN文件装换为DEM。 有童鞋可能要问TIN文件又是什么鬼，为什么不能直接生成DEM，而非要先生成TIN文件呢？   TIN的全称是Triangulated Irregular Network，翻译过来就是它的中文名——“不规则三角网”，其实也是一种数字模型，当然,TIN文件可以是表达高程的数字模型，也可以是表达其他数据的数字模型本文里面的TIN文件当然就是表达高程的数字模型了，它和DEM的区别就在于他是矢量的，而DEM是栅格的！为什么会这样呢？ 因为我们知道CAD里面的高程点和等高线都是矢量的，我们把它们导入ArcGIS后依然还是矢量的，我们要把矢量的点状高程点或者线状等高线高程数据转换为连续面状的DEM高程数据模型是需要插值的（什么是插值？简单理解就是在空白地方增加数据，点状、线状转换为面状就是要增加数据的过程！），而这个插值过程是不能直接将矢量插值为栅格数据的，所以要先插值生成TIN格式的矢量数字三个网络模型，再将其转化为栅格数字高程模型DEM文件。 好了，关于ArcGIS地形分析里面两个核心数据TIN和DEM已经说清楚了，再来看看我们熟悉又让人琢磨不透的CAD高程数据吧。   我们常见的CAD高程数据基本就两种：高程点、等高线。做ArcGIS地形分析对CAD高程点和等高线的要求都是必须带有高程属性！   高程点的高程属性比较简单，如图3.3所示，我们在CAD现状地形图中的大部分高程点都是如图这种高程点图块，图块带有一个高程点及其高程值标注，此时我们双击这个高程点标注文字是不能像传统文字那样编辑的。   ArcGIS也是不能直接识别CAD中这样的图块，所以我们不能直接将这一的高程点导入ArcGIS,需要我们进行处理——炸块！   但要注意的是此处的炸块不是用CAD中的X命令，如果用X命令对这个块进行炸裂，会发现整个图块就消失了，这是很多童鞋在处理这样高程点时会遇到的问题，正确的做法是通过湘源控规（请自行安装）里面的“工具-图块-炸属性块”对高程点图块进行炸块处理。输入这个工具命令后，会提示是删除还是保留隐藏属性，这里可以默认即可。   炸属性块后根据不同情况会有不同显示，但标注高程点的文字肯定是会单独显示的,我们通过双击也发现是可以像传统文字那样进行编辑修改了，这正是我们需要用到的数据。 等高线的属性数据相对复杂一些，图中绿色的线即是我们需要提取使用的地形等高线，其中比较细的等高线叫做基本等高线，也叫首曲线，是一副地形图中按基本等高距绘制出的等高线；其中比较粗的等高线叫加粗等高线，也叫计曲线，是按每隔五条基本等高线加粗的一条等高线，主要是为了便于判读和计算高程使用。 CAD高程点和等高线的添加   如前文所述，需要在CAD中准备好带高程的高程点和等高线数据。通常我们的现状地形图是多种图层叠加的，需要首先将这两个数据所在图层单独分离出来（也有是所有图元被合并在一个图层的，这种比较麻烦些，后面会讲怎么操作），图层的分离可以在CAD里面提前做好了再导入ArcGIS，也可以导入ArcGIS转换为Shapefile后再做分层处理，此处主要讲一下如何导入ArcGIS后做分层处理（CAD比较简单，直接单独按图层单独选择并写块即可，但是如果数据量大的话在CAD里面会比较卡顿，所以建议先导入ArcGIS再做分离）。   首先需要在CAD里面明确高程点和等高线各自的图层名，如本教程所采用数据对应的图层名分别为GCD、DGX。打开ArcGIS for Desktop中的其中一个软件ArcMAP，添加准备好的CAD现状地形图。