應(yīng)用水文分析生成撈刀河流域及3D動(dòng)畫的生成

應(yīng)用水文分析生成撈刀河流域及3D動(dòng)畫的生成第1頁/共29頁實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)概述1

3

D動(dòng)畫4

相關(guān)問題5數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換2

流域生成3第2頁/共29頁1.實(shí)驗(yàn)概述1.1實(shí)驗(yàn)的目的根據(jù)已有的等高線數(shù)據(jù)，來自動(dòng)劃分撈刀河流域分布圖。1.2

撈刀河簡介撈刀河，又名“撈塘河”、“潦滸河”，為湘江一級(jí)支流，位于湖南省長沙市境內(nèi)，發(fā)源于瀏陽市石柱。峰北麓的社港鎮(zhèn)周洛村，流經(jīng)瀏陽市社港鎮(zhèn)、龍伏鄉(xiāng)、沙市鎮(zhèn)、北盛鎮(zhèn)和永安鎮(zhèn)，長沙縣春華鎮(zhèn)和黃華鎮(zhèn)，開福區(qū)撈刀河鎮(zhèn)于長沙城北洋油池匯入湘江。全長141公里，流域面積為2543平方公里。第3頁/共29頁2

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換2.1數(shù)據(jù)采集撈刀河作為湘江一級(jí)支流，要畫出撈刀河流域，所需要的數(shù)據(jù)有A.加載一個(gè)完整的撈刀河河流，B.撈刀河河流經(jīng)過地域界的等高線數(shù)據(jù)打開ArcCatalog,連接2號(hào)服務(wù)器，采集SDE.xiangshui_new，把數(shù)據(jù)點(diǎn)擊移到ArcMap中,就能顯示看到整個(gè)湘江的干流集支流，當(dāng)然可以得到撈刀河整條河流形狀。[*如果連接服務(wù)器出錯(cuò)，需要在C:\windows\system32\drivers\ect目錄下找到services文件，用記事本打開，在文件最后一行加上esri_sde5151/tcp#ArcSDE]從七百個(gè)文件夾中找數(shù)據(jù),依據(jù)順序排列找到了：h49e022020~h49e022023、h49e023020~h49e023023、h49e024020~h49e024023

12個(gè)等高線數(shù)據(jù)作為撈刀河周邊的數(shù)據(jù)第4頁/共29頁加載河流如下圖所示：第5頁/共29頁2.2合并等高線這里等高線有12塊，我們用工具箱中的ArcToolbox/DatamanagementTools/General/Merge這個(gè)工具把這里12條等高線合成一組等高線。第6頁/共29頁等高線數(shù)據(jù)2.3數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程DEM數(shù)據(jù)TIN數(shù)據(jù)等高現(xiàn)在地圖顯示地表結(jié)構(gòu)很主要意義和作用，本公司擁有高精度的等高線數(shù)據(jù)，這里我們用等高線來制作出瀏陽河部分流域的范圍。不規(guī)則三角形網(wǎng)絡(luò)（triangulatedirregularnet）顯示和分析表面,由三角形鑲嵌構(gòu)成連續(xù)的多面體表面，每一個(gè)三角形都有確定的坡度和坡向。DEM即數(shù)字高程模型（DigitalElevationModels），是一種對(duì)地球表面空間起伏的連續(xù)表示方法，表示某個(gè)區(qū)域上的三維向量（分別表示平面坐標(biāo)和高程值）有限序列，是地形可視化表達(dá)和地形分析的基礎(chǔ)。第7頁/共29頁2.4由等高線生成TIN格式文件顯示效果如圖所示：第8頁/共29頁2.7由TIN格式文件生成DEM數(shù)據(jù)顯示效果如圖所示：第9頁/共29頁3水文分析

竟然要畫出流域，必不可少要進(jìn)行水文分析，從圖上可以看出，撈刀河與瀏陽河匯入湘江的入口比較近，所以我們不能簡單用Basin工具來劃分流域，這樣會(huì)把兩條流域混在一起，所以我采用子流域提取，然后用watershed進(jìn)行集水域生成，矢量化柵格文件，最后依據(jù)水文分析出來的河網(wǎng)來給不同的矢量集水域標(biāo)記不同顏色以下，我們一起來看具體操作和效果展示。

第10頁/共29頁3匯流累積量的計(jì)算2流向分析1洼地填充3.1水文分析流程4河網(wǎng)提取5矢量化DEM數(shù)據(jù)6河網(wǎng)分級(jí)7子流域提取8生成水系9集水域10矢量化11加色第11頁/共29頁3.3洼地填充顯示效果如圖所示：第12頁/共29頁3.4無洼地的流向分析通過像素的高程數(shù)據(jù)，對(duì)像素的八個(gè)臨近像素落差進(jìn)行分析，顯示效果如圖所示：第13頁/共29頁3.5匯流累積量的計(jì)算

匯流累積量計(jì)算就是利用水流方向柵格數(shù)據(jù)計(jì)算出每一個(gè)柵格在水流方向上累積的柵格數(shù)。

顯示效果如圖所示：第14頁/共29頁3.6提取河流網(wǎng)絡(luò)柵格數(shù)據(jù)

顯示效果如圖所示：第15頁/共29頁3.7河流網(wǎng)絡(luò)柵格數(shù)據(jù)的矢量化顯示效果如圖所示：第16頁/共29頁3.8河網(wǎng)分級(jí)

河網(wǎng)分級(jí)就是把依據(jù)它以下的支流來劃分這段河流的等級(jí)，顯示效果如圖所示：第17頁/共29頁3.9子流域提取提取流域網(wǎng)柵格數(shù)據(jù)時(shí)，取得2000的值，為了提取了河流主要干流，除去不必要的小級(jí)別小支流得到的閾值。第18頁/共29頁3.10水系（StreamLink）的生成就是通過提取Streamlink可以得到每一個(gè)河網(wǎng)弧段的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)。也可以得到該匯水區(qū)域的出水點(diǎn)。由于沒有出水點(diǎn)的柵格或矢量數(shù)據(jù)，而streamlink數(shù)據(jù)中隱含著河網(wǎng)中每一條河網(wǎng)弧段的聯(lián)結(jié)信息，包括弧段的起點(diǎn)和終點(diǎn)等，相對(duì)而言，弧段的終點(diǎn)就是該匯水區(qū)域的出水口所在位置。所以可以用生成的streamlink數(shù)據(jù)作為匯水區(qū)的出水口數(shù)據(jù)。第19頁/共29頁3.11集水域（Watershed）的生成根據(jù)每一段的水系來劃分流圖小塊第20頁/共29頁3.12矢量化并提取給柵格畫的小流域矢量化，用來提取每一塊小流域第21頁/共29頁3.14加色依據(jù)SDE.xiangshui_new數(shù)據(jù)和河網(wǎng)數(shù)據(jù)來給不同流域假不同的顏色第22頁/共29頁*43D動(dòng)畫之前我們?yōu)榭蛻粽故镜亩际瞧矫鎴D，那么我們是否能用之前的DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成3D圖像，用3D圖像做的動(dòng)畫來展示有關(guān)地理數(shù)據(jù)圖像。4.13D動(dòng)畫概述又稱三維動(dòng)畫，是近年來隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一新興技術(shù)。三維動(dòng)畫軟件在計(jì)算機(jī)中首先建立一個(gè)虛擬的世界，設(shè)計(jì)師在這個(gè)虛擬的三維世界中按照要表現(xiàn)的對(duì)象的形狀尺寸建立模型以及場景，再根據(jù)要求設(shè)定模型的運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬攝影機(jī)的運(yùn)動(dòng)和其它動(dòng)畫參數(shù)，最后按要求為模型賦上特定的材質(zhì)，并打上燈光。當(dāng)這一切完成后就可以讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)算，生成最后的畫面。

4.2數(shù)據(jù)采集用Arcsene應(yīng)用程序來加工等高線生成的DEM數(shù)據(jù)，來生成三維圖像，然后用里面Animation工具來導(dǎo)出三維動(dòng)畫第23頁/共29頁DEM數(shù)據(jù)三維動(dòng)畫（Animation）三維圖像4.2生成動(dòng)畫的流程第24頁/共29頁4.3導(dǎo)入dem數(shù)據(jù)在ArcScene中添加DEM數(shù)據(jù)，顯示效果如下：第25頁/共29頁經(jīng)過上色，拉伸之后。顯示效果如圖所示：4.4生成三維圖像第26頁/共29頁4.5動(dòng)畫顯示用Animation工具導(dǎo)出動(dòng)畫，效果顯示如下請(qǐng)點(diǎn)擊：第27頁/共29頁5相關(guān)問題1、數(shù)據(jù)的容量在此過程中，所用到的數(shù)據(jù)量是73695條等高線，計(jì)算機(jī)處理這些數(shù)據(jù)十分緩慢，如果要畫整個(gè)湘江流域，則需十萬到百萬的數(shù)據(jù)量，系統(tǒng)性能降低，用戶的可操作性不好2、小