DEM数据可视化在地震应急中的应用

何宏玲+何伟

摘要：数字高程模型（DigitalElevationModel简称DEM）是通过一组有序数值阵列对地面海拔高度数字描述的实体地面模型，是数字地形模型（DigitalTerrainModel，简称DTM）的一个子集。并可通过对DTM数字处理得到其他各种地形特征值。DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是單一的数字地貌模型，通过对DEM数据处理可派生出坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性。基于AR.CGIS技术平台，对DEM数据进行处理建模，可以得到地形真实情景再现，为震后应急指挥人员、工作人员了解震区的地貌、地形提供直接的数据支撑。

关键词：数字高程（DEM）；ARCGIS；地震应急；地形渲染

引言

数字高程模型（DEM）是在传统地图等高线、地貌符号及地形标注的基础上，结合计算机技术生成的一种展现地貌形态的数字化产品。在地震灾区滑坡量、堰塞湖蓄水量、土地利用规划、水利工程规划、土方工程计算、洪水淹没区、植被分界线等实际应用中具有广泛的意义。其分辨率是描绘地形清晰程度的的重要指标，决定其应用的范围。

地理信息系统（简称GIS）是以地理空间数据库为基础，具有信息系统空间专业形式的数据库管理系统，是以采集、存储、管理、处理、检索、分析和描述地球表面与空间数据和地理分布相关数据的计算机空间信息系统，是分析和处理地理数据的通用技术。AreGis是目前用户最多、应用领域最广的GIS软件平台。ArcGis软件中的交互式制图、空间处理和分析工具、2维和3维动画等模块，可实现对数据的处理和分析、地图发布、3维数字情景展示等功能。

1.DEM数据下载与处理（对下载的多有网站进行描述）

本文在美国NASA数据网站，分别下载30m和90m分辨率的DEM数据进行不同范围的数据处理。因数据分辨率的差异，展示效果和用途各有侧重。获得的数据格式为：TIFF格式。

数据处理主要有以下几步：

（1）利用ArcGis10.2.2中的镶嵌功能，将下载好的DEM数据进行拼接，本文下载了全国90m分辨率和张家口30m分辨率的DEM数据。

（2）将拼接好的数据利用ArcMap平台中的裁剪工具按照行政区划对DEM栅格数据进行裁剪。

（3）为了方便对数据进行处理、查询和管理，利用AFc-Gis catalog数据管理平台建立基础数据库。将上述处理好的DEM栅格数据分别导人基础数据库中。

（4）在工具箱中，打开3D Analyst Tools→Raster sur-face→HiHshade工具，在弹出的对话框中设定参数，其中方位角、太阳高度角、高程夸张等根据实地的具体地理环境进行设置，然后将DEM数据设置为彩色条。运用上述方法对两类不同区域范围的DEM数据进行处理，效果如图1、图2。

2.DEM的应用

DEM数据的地形可视化渲染，在震后应急方面可快速了解当地的地形基本概况，结合地质滑坡数据可快速评估次生灾害发生的危险点，叠加交通数据和居民点分布进行快速损失评估，根据水库数据进行堰塞湖的预判等。

在数据准备阶段，基于DEM数据可以提取相关的多种地形特征，如等高线、坡度、坡向、坡高、坡面的表面形态、河流路径、水域边界、立体景观图、立体地形模型等。在地震发生后，可利用DEM数据进行滑坡体体积和面积计算、滑坡土方量的计算以及相关坡面图的绘制。针对堰塞湖，利用DEM数据进行水文分析，如：集水区分析、水系网络分布分析、降水分析、蓄水量计算、淹没区建模等。

3.结论

在DEM数据参与计算的过程中，DEM数据精度的高低决定着相关计算结果的准确性，针对不同的需求采用不同精度的DEM数据。GIS技术与防震减灾工作相结合，更加直观地了解地形地貌及周边概况，为防震减灾工作的基础性研究提供了一个技术平台。endprint