解析ArcGIS制作三维地形剖面效果图的创新方法

摘 要：地形剖面图可以清晰反映在剖面线方向上断面的地势起伏状况。在地质灾害治理、矿山恢复整治、土石方量计算等工程中，地形剖面图都会被广泛应用到。在过去，通常一张二维的剖面图纸就可以满足需求，但是随着科技的不断进步发展以及各类工程精度要求的提高，人们开始对剖面图也有了更高的要求，希望能够有三维立体效果的地形剖面图应用在工程中。相比二维的地形剖面图，三维地形剖面图生动直观、可以全局观看、能够具体翔实反映实际地形情况，在专业人士的观察下可以迅速高效地做出解析判读，具有非常大的优势。针对以上实际需求本文将介绍一种利用ArcGIS制作三维地形剖面图的创新方法。

关键词：ArcGIS;DEM;DOM;三维地形;剖面图

1 绪论

一般制作三维地形剖面图的大体方式基本有两种，一种是利用专业三维模型软件导入无人机航测的原始像片结合剖面位置进行制作，另一种则是利用GIS软件使用已有的DEM栅格数据结合剖面位置进行制作。两种方式比较而言，第一种方式的优点是直接使用原始像片就可以生产三维模型，缺点是生产时间太长效率较低;第二种方式的优点是生产三维模型的速度很快，缺点是必须以另一方软件已经生产出了既有的DEM为前提。通常在无人机航测领域，生产DOM是必经的也是最基础的环节，DEM也会伴随DOM一同生成，在实际工作中获取DEM是比较容易的，所以第二种制作三维地形剖面图的方式也是非常实用的。本文的方法即属于第二种方式。

2 方法具体步骤

（1）在ArcGIS中依照给定的剖面线和观察范围制作剖面范围面要素，打开ArcToolbox中【数据管理工具】/【栅格】/【栅格处理】/【裁剪】工具将DEM数据按剖面范围进行裁剪，裁剪好的DEM结果如图1。

（2）打开【数据管理工具】/【要素】/【要素转线】工具把剖面范围的边线提取出来。然后打开【3D Analyst工具】/【功能性表面】/【插值Shape】工具为剖面范围边线通过DEM插值三维高程值。

在ArcScene数据框中加载裁剪后的DEM和插值好的剖面范围边线，在DEM图层属性里的【基本高度】中选择“在自定义表面上浮动”，点击确定后便可以看到DEM的单色初始三维显示效果了，如图2所示。

（3）打开剖面范围边线图层属性中的【拉伸】选项卡，在“拉伸值或表达式”处设置合适大小的拉伸值，如图3，把剖面范围边线按照此数值拉伸，确定后就有了图4中的效果图。

此时的模型虽然可以清晰观察剖面地形，但是由于没有底面看起来不够美观，所以还需要把最开始制作的剖面范围面要素加载进来，在其图层属性中的【拉伸】选项卡设置合适大小的拉伸值，再在【基本高度】选项卡中设置合适大小的图层偏移量。设置好后便可以得到具有底面的单色三维效果图了，如图5所示。

（4）此时的地形剖面模型已经基本完成了，但是为了便于直观地观察和区分不同位置的高程大小，还需要打开DEM的图层属性再进行如图6的设置，将【色带】改为较为鲜艳醒目的渐变颜色。设置好后便可得到图7中的效果，即最终的三维地形剖面效果图。在ArcScene中可以将其任意旋转移动来观察其每一侧的剖面细节，亦可以用【识别】工具点选任意一兴趣点来查询其高程值（即DEM的像素值）。

（5）如果工作项目需要结合实景观看，那么可以把按剖面范围裁剪好的DOM加载到ArcScene的数据框中，再按照步骤（2）进行图层属性设置，然后DOM就会自动贴合到DEM表面上随其按照实际的地形走势展现出高低起伏的状态。

3 结语

在绪论中提到的第二种制作三维地形剖面图的方式中实际上是存在多种方法的，而本文的方法则是作者根据自身工作经验加以深入思考而研究出的一种新的方法。在工作当中，一定要结合实际的需求选择最合适的制作方法，以达到最好的期望效果。

参考文献：

[1]韩慧峥.地图制图中ArcGIS制图表达的实践探析[J].中小企业管理与科技，2018，000（027）：176-177.

[2]杨敏.地图制图中ArcGIS制图表达的运用分析及研究[J].华东科技（综合），2018.

[3]曾秀芬.基于ArcGIS的地圖制图表达实践研究[J].工程技术研究，2019.

作者简介：王美玉（1989— ），女，本科，中国共产党员，2011年参加工作，现为河北省地矿局第二地质大队工程师，目前主要从事测绘工程、地理信息及遥感等专业的工作。