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《三维GIS在水利工程选址中的应用.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、摘要:讨论三维GIS在水利工程选址中的应用,并以ArcGIS的ArcGIS3D分析模块来实现其要求。探讨三维GIS的一些基本概念和数据模型结构,水利工程选址中空间数据的采集,三维GIS在水利工程选址中完成的分析功能。关键词:地理信息系统;水利工程选址;不规则三角网;格网结构 1 引 言地理信息系统(GIS)作为采集、存储、处理和分析空间数据的强大工具,通过地面模型自动生成功能及三维空间处理模块,可实现虚拟三维现实的直观演示和各种分析,为领导决策提供一种方便快捷的分析方法和信息支持。已经应用到各种研究领域当中,如资源管理、环境评价、区域规划、公共设施管理、
2、矿山等方面;同时也被应用到各类工程设施的选址中,如水利、隧道施工等等。在水利工程选址中,特别是大型水利工程(如跨流域调水工程)选址,往往涉及范围广泛,内容复杂。随着3S技术的飞速发展,空间基础数据获取的渠道不断增多,时效性也不断加强,在水利工程选址工程中充分利用这些信息,不但可以节约人力、物力和财力,而且可以提高工作效率和决策的科学水平。2 三维GIS的基本含义空间数据从本质上可以说是三维连续分布的,如地质、气象、水文、地下水、煤层、环境等方面的研究对象大多是三维的,但如果要精确地描述和分析这些三维信息,有相当大的难度。三维GIS试图改进传统二维GIS对
3、空间数据的表达和分析方法,加强处理三维问题的能力。总体上,三维GIS数据模型可以分为面模型和体模型。面模型数据结构侧重于三维空间表面的表示,如地形表面、地质层面等,包括格网结构(grid)、不规则三角网(TIN)、边界表示和参数函数等。实际应用中以格网结构和不规则三角网方式较多。通过表面表示形成三维空间目标表示,其优点是便于显示和数据更新,但从本质上讲是二维的,只能获取地表的信息,对于地表内部任意一点不能有效地表示。由于视觉的效果,通常把它认为是三维模型。不足之处是空间分析难以进行。体模型数据结构侧重于三维空间体的表示,如:水体、建筑物等,通过对体的描述
4、实现三维空间目标表示。3 ArcGIS3D分析模块简介ArcGIS3D是基于体表示法的三维GIS,是ArcGIS桌面产品的三维可视化和分析扩展模块。这个可选的ArcGIS3D分析扩展模块使用户可以有效地显示和分析表面数据,并可用内含的三维可视化和地形建模功能。3D分析扩展模块的核心是ArcScene应用,它为多层三维数据图的显示观察以及表面数据生成和分析提供了用户界面。使用3D分析模块,用户可以从多个视点检查一个表面,查询表面,决定从表面上的一个位置什么可见,并能将栅格和矢量数据相互转换，对地形进行坡度、坡向、重分类等处理。4 空间数据需求分析与采集由以
5、上综述可以得知,由于运用体表示法的三维GIS软件设计复杂,存储空间要求较高,而且现有数据中以真三维结构表达的空间数据相当少,因此体表示法的三维GIS基本上处于研究阶段,距离实用还有一段距离。本文利用ArcGIS3D分析模块辅助水利工程选址,它所要求的空间数据很多,这里主要涉及以下几个方面的内容。4.1 数字高程模型(DEM)的生成建立DEM的方法有多种。从数据源及采集方式讲有:①直接从地面测量。例如用GPS、全站仪、野外测量等。②根据航空或航天影像,通过摄影测量途径获取。例如,立体坐标仪观测及空三加密法、解析测图仪采集法、数字摄影测量自动化方法等。③从现
6、有地形图上采集,例如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集法等。由于第一种方法需到实地测量，基本上只用于内插DEM的检测和其他用途。第二和第三种方法在测绘生产上经常采用,其中航测法主要用于大中比例尺较小间距的高精度DEM制作,第三种方法可应用于基于各种比例尺地形图,特别是中小比例尺地形图的DEM制作。本文中讨论的问题最实用的方法是第三种方法。首先利用ArcGIS中的ArcScan模块对地形中的等高线进行矢量化,然后在ArcGIS3D分析模块中把所获取的等高线数据抽稀处理,再利用相应的命令构建TIN,把TIN转成离散点的格式,然后再构成TIN,最后
7、在GRID模块中把TIN转为栅格数据(GRID),最后生产出DEM。4.2 遥感影像数据遥感影像数据主要用于形成地形表面的纹理信息,增强真实感,是形象的视觉表现。根据工程的要求,采用卫星遥感影像或者是航空遥感影像。遥感影像需要进行必要纠正和处理,并通过地面控制点坐标把它转换投影配准到大地坐标系中,必要时还需要对图像进行正射纠正,以保证遥感影像与地形数据及其他专题数据在空间位置上一致。4.3 专题地图数据这里主要包括工程区的行政境界、水系、交通、土地利用等专题数据,这些数据的作用是可以丰富三维立体的表现内容,同时也提供大量可供分析的信息。如在淹没分析中统计
8、和评估淹没范围内的土地、交通、居民财产等方面的损失等等。4.4 水利工程专题数据
