解析ArcGIS制作三維地形剖面效果圖的創新方法

摘 要：地形剖面圖可以清晰反映在剖面線方向上斷面的地勢起伏狀況。在地質災害治理、礦山恢復整治、土石方量計算等工程中，地形剖面圖都會被廣泛應用到。在過去，通常一張二維的剖面圖紙就可以滿足需求，但是隨著科技的不斷進步發展以及各類工程精度要求的提高，人們開始對剖面圖也有了更高的要求，希望能夠有三維立體效果的地形剖面圖應用在工程中。相比二維的地形剖面圖，三維地形剖面圖生動直觀、可以全局觀看、能夠具體翔實反映實際地形情況，在專業人士的觀察下可以迅速高效地做出解析判讀，具有非常大的優勢。針對以上實際需求本文將介紹一種利用ArcGIS制作三維地形剖面圖的創新方法。

關鍵詞：ArcGIS;DEM;DOM;三維地形;剖面圖

1 緒論

一般制作三維地形剖面圖的大體方式基本有兩種，一種是利用專業三維模型軟件導入無人機航測的原始像片結合剖面位置進行制作，另一種則是利用GIS軟件使用已有的DEM柵格數據結合剖面位置進行制作。兩種方式比較而言，第一種方式的優點是直接使用原始像片就可以生產三維模型，缺點是生產時間太長效率較低;第二種方式的優點是生產三維模型的速度很快，缺點是必須以另一方軟件已經生產出了既有的DEM為前提。通常在無人機航測領域，生產DOM是必經的也是最基礎的環節，DEM也會伴隨DOM一同生成，在實際工作中獲取DEM是比較容易的，所以第二種制作三維地形剖面圖的方式也是非常實用的。本文的方法即屬于第二種方式。

2 方法具體步驟

（1）在ArcGIS中依照給定的剖面線和觀察范圍制作剖面范圍面要素，打開ArcToolbox中【數據管理工具】/【柵格】/【柵格處理】/【裁剪】工具將DEM數據按剖面范圍進行裁剪，裁剪好的DEM結果如圖1。

（2）打開【數據管理工具】/【要素】/【要素轉線】工具把剖面范圍的邊線提取出來。然后打開【3D Analyst工具】/【功能性表面】/【插值Shape】工具為剖面范圍邊線通過DEM插值三維高程值。

在ArcScene數據框中加載裁剪后的DEM和插值好的剖面范圍邊線，在DEM圖層屬性里的【基本高度】中選擇“在自定義表面上浮動”，點擊確定后便可以看到DEM的單色初始三維顯示效果了，如圖2所示。

（3）打開剖面范圍邊線圖層屬性中的【拉伸】選項卡，在“拉伸值或表達式”處設置合適大小的拉伸值，如圖3，把剖面范圍邊線按照此數值拉伸，確定后就有了圖4中的效果圖。

此時的模型雖然可以清晰觀察剖面地形，但是由于沒有底面看起來不夠美觀，所以還需要把最開始制作的剖面范圍面要素加載進來，在其圖層屬性中的【拉伸】選項卡設置合適大小的拉伸值，再在【基本高度】選項卡中設置合適大小的圖層偏移量。設置好后便可以得到具有底面的單色三維效果圖了，如圖5所示。

（4）此時的地形剖面模型已經基本完成了，但是為了便于直觀地觀察和區分不同位置的高程大小，還需要打開DEM的圖層屬性再進行如圖6的設置，將【色帶】改為較為鮮艷醒目的漸變顏色。設置好后便可得到圖7中的效果，即最終的三維地形剖面效果圖。在ArcScene中可以將其任意旋轉移動來觀察其每一側的剖面細節，亦可以用【識別】工具點選任意一興趣點來查詢其高程值（即DEM的像素值）。

（5）如果工作項目需要結合實景觀看，那么可以把按剖面范圍裁剪好的DOM加載到ArcScene的數據框中，再按照步驟（2）進行圖層屬性設置，然后DOM就會自動貼合到DEM表面上隨其按照實際的地形走勢展現出高低起伏的狀態。

3 結語

在緒論中提到的第二種制作三維地形剖面圖的方式中實際上是存在多種方法的，而本文的方法則是作者根據自身工作經驗加以深入思考而研究出的一種新的方法。在工作當中，一定要結合實際的需求選擇最合適的制作方法，以達到最好的期望效果。

參考文獻：

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[2]楊敏.地圖制圖中ArcGIS制圖表達的運用分析及研究[J].華東科技（綜合），2018.

[3]曾秀芬.基于ArcGIS的地圖制圖表達實踐研究[J].工程技術研究，2019.

作者簡介：王美玉（1989— ），女，本科，中國共產黨員，2011年參加工作，現為河北省地礦局第二地質大隊工程師，目前主要從事測繪工程、地理信息及遙感等專業的工作。