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目录
地形分析与可视化
1.概述
2.地形模型和特征提取
2.1地形模型提取
2.2地形特征提取
3.通视域分析
3.1点观测源
3.2线观测源
3.3面观测源
4.三维地形可视化
1. 概述
数字高程模型（Digital ElevationModel），简称DEM，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。DEM除了包括地面高程信息外，可以派生地貌特性，包括坡度、坡向、阴影地貌图、地表曲率等；可以计算地形特征参数，包括山峰、山脊、平原、位面、河道和沟谷等；作为通视域分析和三维地形可视化的基础数据。
本课题学习从DEM数据中提取地貌特性和地形特征，以及使用通视域分析工具（Viewshed AnalysisWorkflow）学习在地形起伏较大区域进行可视分析。最后简单学习下使用3D SurfaceView工具进行三维地形可视化。
使用8米的DEM数据和4米的正射影像图，数据情况如下。
表1.1 例子数据
文件 | 说明 |
DEM.tif | 8米空间分辨率的DEM数据 |
Orthoimagery.tif | 4米空间分辨率的航空正射影像数据 |
Orthoimagery.hdr | 头文件 |
2. 地形模型和特征提取
2.1 地形模型提取
ENVI可以从DEM上计算一些地形模型，包括：
ENVI地形模型工具作用在图像格式的DEM文件。
(1)启动ENVI，并打开DEM.tif文件
(2)在Toolbox中，启动/Terrain/Topographic Modeling，在Topo Model InputDEM对话框中，选择DEM.tif文件，然后单击OK，打开Topo Model Parameters对话框。
(3) 在Topo ModelParameters对话框中，选择地形核大小（Topographic KernelSize）为5。可以使用不同的变化核提取多尺度地形信息，变换核越大处理速度越慢。
(4) 通过在"SelectTopographic Measures to Compute"列表中点击，选择要计算的地形模型。
(5) 如果选择了"ShadedRelief"，需要输入或计算太阳高度角和方位角。单击Compute Sun Elevation andAzimuth按钮，在Compute Sun Elevation andAzimuth对话框中，输入日期和时间，GMT为9:0:0，Lat（纬度）为40度，Lon（经度）为105度。单击OK按钮，ENVI会自动地计算出太阳高度角和方位角。
(6)选择输出路径及文件名，单击OK按钮，执行地形模型计算。
(7)得到的结果是一个多波段图像文件，每一个地形模型组成一个波段。
图：Topo ModelParameters对话框
图：计算太阳高度角和方位角
2.2 地形特征提取
ENVI能够在从DEM中提取地形特征，包括山顶（Peak）、山脊（Ridge）、平原（Pass）、水平面（Plane）、山沟（Channel）和凹谷（Pit）。
(1)在Toolbox中，启动/Terrain/Topographic Features，在Topographic FeatureInput DEM对话框中，选择DEM.tif文件，点击OK，打开Topographic FeaturesParameters对话框，需要设置一些参数。
(2) 坡度容差（SlopeTolerance）：1。以度为单位；曲率容差（CurvatureTolerance）：0.1。两个容差决定各个特征的分类，划分为peak, pit,和pass的像元对应坡度值必须小于坡度容差，并且垂直方向曲率必须大于曲率容差。增加坡度容差和减少曲率容差能增加peak, pit,和pass的划分数量。
(3)地形核大小（Topographic Kernel Size）：7.
(4) 在SelectFeature to Classify列表中选择所有的地形特征。
(5)选择输出路径及文件名，单击OK执行地形特征提取。
(6)得到的结果是ENVI的分类图像。
图：TopographicFeatures Parameters对话框
3. 通视域分析
本章节是使用Viewshed Analysis Workflow工具，设置点、线、面作为观测源进行可视域分析。
3.1 点观测源
(1)在Toolbox中，启动/Terrain/Viewshed Analysis Workflow，打开文件选择面板FileSelection；
(2) 分别选择对应的文件DEMFile：DEM.tif；Image File：Orthoimagery.tif，单击Next进入ViewshedAnalysis面板；
图：FileSelection面板
(3) 在ViewshedAnalysis面板中，设置以下几个参数：
(4)默认鼠标的状态是绘制"点注记"，在正射影像上绘制几个观测点。如果鼠标当前状态是其他，可在工具栏中选择对应的工具绘制：，绘制4个点；
(5) 选择AnySource（四个观测点的并集），勾选Preview预览结果，绿色表示可视区域，红色表示不可视区域；
(6) 分别选择AllSources（四个观测点的交集），预览结果；
(7)单击Next进入Viewshed Export面板，可以将通视分析结果输出为矢量和图像结果。
图：绘制的几个点观测源
图：AnySource预览结果
3.2 线观测源
(1)在Toolbox中，启动/Terrain/Viewshed Analysis Workflow，打开文件选择面板FileSelection；
(2) 分别选择对应的文件DEMFile：DEM.tif；Image File：Orthoimagery.tif，单击Next进入ViewshedAnalysis面板；
图：FileSelection面板
(3) 在ViewshedAnalysis面板中，设置以下几个参数：
(4) 缩放到一条道路的范围内，在工具栏中选择线段绘制工具：；
(5)沿着路单击鼠标左键绘制折线，右键选择Accept。
注：可以绘制多条折线。
(6) 选择All PointsWithin Sources（折线上所有均匀分布的观测点），勾选Preview预览结果，绿色表示可视区域，红色表示不可视区域；
(7)单击Next进入Viewshed Export面板，可以将通视分析结果输出为矢量和图像结果。
图：参数设置与预览结果
3.3 面观测源
(1)在Toolbox中，启动/Terrain/Viewshed Analysis Workflow，打开文件选择面板FileSelection；
(2) 分别选择对应的文件DEMFile：DEM.tif；Image File：Orthoimagery.tif，单击Next进入ViewshedAnalysis面板；
图：FileSelection面板
(3) 在ViewshedAnalysis面板中，设置以下几个参数：
(4) 缩放到一条道路的范围内，在工具栏中选择线段绘制工具：，绘制一个多边形，右键选择Accept。
注：可以绘制多个多边形。
(5) 选择AnySource，勾选Preview预览结果，绿色表示可视区域，红色表示不可视区域；
(6)单击Next进入Viewshed Export面板，可以将通视分析结果输出为矢量和图像结果。
4. 三维地形可视化
ENVI的三维可视化功能可以将DEM数据以网格结构（wire frame）、规则格网（ruledgrid）或点的形式显示出来，或者将一幅图像叠加到DEM数据上构建简单的三维地形可视化场景。使用鼠标，实时地对三维场景进行旋转、平移或者放大缩小等浏览操作。
下面以正射影像图和相应地区的DEM数据为例子，介绍三维场景的生成步骤。
(1)分别将Orthoimagery.tif和DEM数据文件DEM.tif打开。
(2)在Toolbox中，选择/Terrain/3DSurfaceView。选择Orthoimagery.tif图像文件的RGB三个波段，之后选择对应的DEM.tif文件。
(3) 在3DSurfaceView Input Parameters对话框中，需要设置一些参数：
(4) 单击OK按钮，创建三维场景。
图：3D SurfaceViewInput Parameters对话框
图：三维场景效果
(5)通过鼠标的三个键可以交互操作三维场景。
教程下载：http://pan.baidu.com/s/1kTolTIZ
数据下载：http://pan.baidu.com/s/1o66wHmi
视频下载：http://pan.baidu.com/s/1eQAGLXK
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