使用ArcGIS地形图配准并生成三维模型

01 前言

由于这个是第9届全国大学生 GIS 技能大赛上午的试题，都是一些很重要的基本操作，但是综合性要求还是比较高，小编默认练习这个试题的都是大佬啦，所以我会把一些要注意的东西给点一下，大概操作步骤是给出了，但是没有像之前的文章一样一个点击就给出一个步骤图，毕竟一些简单的步骤各位小伙伴也是熟记于心，放出来也是画蛇添足，让大家不厌其烦。

02 数据说明

topo_map.jpg：雷尼尔山国家公园的扫描地形图。雷尼尔山国家公园位于美国华盛顿州，

地理坐标系是 WGS1984，投影是 UTM 分度带投影（后面矢量化需要用到哦）。雷尼尔山国家公园的经度范围在西经 121 度-西经 122 度之间（确定投影坐标系带号）。扫描图上的高程值单位是英尺，1英尺=0.3048米（高程字段转换单位）。

03 分析要求

1.使扫描图有正确的坐标值和坐标系。

扫描图上的横线和竖线是方里格网，间隔是 2km，左上角的交叉点坐标值（596000,5194000），请创建一份正确的扫描地形图数据，命名为“TopoMap”并且附上RMS误差表。

解答：

首先我们打开数据，查看坐标系，UTM10度带，符合该公园的经度位置，因为UTM带号是东经180°自西向东开始计算的。接下来我们右键菜单栏空白处加载地理配准（适合给栅格数据添加空间参考），不是空间校正（给矢量数据进行空间位置变换）哦，这两个工具界面不仅很像，功能也大同小异，初学者容易混淆。

我们点击图片图片按钮，放大数据到左上角网格交叉点处右键选择“输入X、Y坐标”：（596000,5194000），一般这种我们至少要4个点才能保证这个配准结果的准确性，所以我们分别给左下角、右上角、右下角输入X、Y坐标，前面给了提示方里格网间隔是2000米，小编做了一个表格（虽然有点麻烦但是不容易出错哦）：
越往后面会发现坐标原始值越接近我们即将要输入的配准坐标值，这是因为前面的配准点对整个图像起到了整体空间位置改变。添加完成后，点击地理配准下拉框【校正】，对地图进行校正和导出，记得在名称中输入：TopoMap哦。
我们可以看到左下角中的坐标值显示和题目要求一样了：
这时候我们点击地理配准工具条上面的
按钮，查看并导出RMS误差表：
点击左上角的按钮导出该误差表即可。

2、绘制冰川区域、等高线、高程点和河流数据

请对地图进行数字化工作，绘制冰川区域、等高线、高程点和河流数据，具体要求如下：

1)冰川区域和河流不需要额外添加属性字段；

解答：

我们在目录下面创建一个文件夹“SHL”，然后右键该文件夹选择新建选择“Shapefile”，在打开的界面将相关参数设置如下：
图片

（要素名称设置为相关矢量化对象，比如“冰川”、“等高线”、“河流”等，方便后面区分，要素类型根据矢量化对象选择相应的点线面即可）

这时候内容列表出现了这个图层“Bingchuan”，但是是空的，我们打开编辑器开始编辑，点击创建要素按钮图片图片，在新打开的界面点击“Bingchuan”鼠标就变成了十字架后就可以进行矢量化了。
矢量化虽然简单，但是很考验耐心和细心（小编多次半途而废！！！！！），面要素的矢量化要求第一个控制点和最后一个控制点重合，每一个闭合面都会在属性表中生成一行数据，点和线要素的矢量化则相对简单。
冰川矢量化结果
河流矢量化结果
2)等高线只需要绘制计曲线（即加粗的等高线），高程点和等高线都要添加高程值属性字段；

解答：
等高线的矢量化也是在“SLH”文件夹中先创建一个空白的线数据，矢量化完后在属性表里面添加一个双精度字段（注意：每一条等高线都要一气呵成，不能成线了继续在线的终点上矢量化，这样即使看着是一条线，其实是由两条线构成的，后面添加字段会麻烦），用来存放计曲线高程（两条计曲线之间是400英尺），一个一个输进去咯（确实麻烦）记住哈，扫描图上面的是英尺单位，我们要在数值的基础上面使用字段计算器乘以0.3048变成米单位哦，因为后面创建的DEM数据高程单位要求为米：
等高线矢量化结果

高程点也是一样创建一个空白的点数据后矢量化就行了，也需添加高程值属性字段（一个一个输入后记得乘以0.3048哦）。

高程点矢量化结果

3.创建 DEM 数据并制作地形图

创建 DEM栅格数据，分辨率为20米，像元值代表高程（米）。

解答：

①要求和扫描图尽可能一致，请仔细观察地图。

②没有矢量化的露营点、首曲线、步道等矢量信息不需要体现；

解答：

要求和原始扫描图尽可能一致，所以先要求颜色差不多，还要线条粗细大小差不多，我们可以看到冰川内外范围的等高线颜色是不一样的，为此我们要使用冰川和等高线做一次相交，将相交出来的等高线（在冰川范围内的等高线）叠加到最顶层，右键属性设置颜色即可。其他的图层颜色和线条大小都对照着扫描图像进行符号化，高程点和等高线也根据扫描图设置合适的标注即可，这些操作小编就不一一介绍了，相信各位小伙伴也信手拈来。

③山峰、冰川和河流的名字需要在地图上显示出来。

难点：

通过观察扫描图可以知道，这个名字不是直接标注出来的，需要自己插入文本框进行编辑才行。我们在扫描图上面对照这文字的位置插入文本框。添加“绘图”工具箱，插入文本编辑字体样式、大小、间距、颜色后（有些英文字母要有多个空格哦），由于我们插入的文本框是水平的，但是扫描图上的标注大多数都是倾斜的，为此我们点击
按钮对文本进行旋转，使其符合扫描图的角度位置。
④不需要排版出图，请您直接将地图截图放入提交的步骤文档当中。

解答：

我们要将图层按照点线面叠加起来，这样后面的图层才会最大限度地减少被遮挡要素，从下往上：高程栅格—冰川—等高线—冰川上面的等高线—河流—高程点
4.创建该地区的三维模型

请创建如下图所示的三维模型。请仔细观察，完全还原。
示例图中我们看到的表面是遥感影像，本试题请使用扫描地形图代替

解答：
我们打开ArcScene，将之前【TIN转栅格】的输出数据加载进来，我们右键属性，选择【基本高度】，勾选【浮动在自定义表面】后点击确定即可，这时候图层已经根据高程被拉伸了三维模型的顶算是做好了，但是还要一个底来加持。

接下来选择【3D Analyst工具】—【转换】—【由栅格转出】—【栅格范围】，输出要素类型选择线。
右键刚才输出的栅格范围线数据，在拉伸选项卡中勾选“拉伸图层要素”，“拉伸值”：1000，“拉伸方式”选择：将其用作要素的拉伸数值，整个意思就是将所有线要素拉长到海拔1000米的水平面，最后点击确定。