DEM數據可視化在地震應急中的應用

何宏玲+何偉

摘要：數字高程模型（DigitalElevationModel簡稱DEM）是通過一組有序數值陣列對地面海拔高度數字描述的實體地面模型，是數字地形模型（DigitalTerrainModel，簡稱DTM）的一個子集。并可通過對DTM數字處理得到其他各種地形特征值。DTM是描述包括高程在內的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等因子在內的線性和非線性組合的空間分布，其中DEM是單一的數字地貌模型，通過對DEM數據處理可派生出坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性?；贏R.CGIS技術平臺，對DEM數據進行處理建模，可以得到地形真實情景再現，為震后應急指揮人員、工作人員了解震區的地貌、地形提供直接的數據支撐。

關鍵詞：數字高程（DEM）；ARCGIS；地震應急；地形渲染

引言

數字高程模型（DEM）是在傳統地圖等高線、地貌符號及地形標注的基礎上，結合計算機技術生成的一種展現地貌形態的數字化產品。在地震災區滑坡量、堰塞湖蓄水量、土地利用規劃、水利工程規劃、土方工程計算、洪水淹沒區、植被分界線等實際應用中具有廣泛的意義。其分辨率是描繪地形清晰程度的的重要指標，決定其應用的范圍。

地理信息系統（簡稱GIS）是以地理空間數據庫為基礎，具有信息系統空間專業形式的數據庫管理系統，是以采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和描述地球表面與空間數據和地理分布相關數據的計算機空間信息系統，是分析和處理地理數據的通用技術。AreGis是目前用戶最多、應用領域最廣的GIS軟件平臺。ArcGis軟件中的交互式制圖、空間處理和分析工具、2維和3維動畫等模塊，可實現對數據的處理和分析、地圖發布、3維數字情景展示等功能。

1.DEM數據下載與處理（對下載的多有網站進行描述）

本文在美國NASA數據網站，分別下載30m和90m分辨率的DEM數據進行不同范圍的數據處理。因數據分辨率的差異，展示效果和用途各有側重。獲得的數據格式為：TIFF格式。

數據處理主要有以下幾步：

（1）利用ArcGis10.2.2中的鑲嵌功能，將下載好的DEM數據進行拼接，本文下載了全國90m分辨率和張家口30m分辨率的DEM數據。

（2）將拼接好的數據利用ArcMap平臺中的裁剪工具按照行政區劃對DEM柵格數據進行裁剪。

（3）為了方便對數據進行處理、查詢和管理，利用AFc-Gis catalog數據管理平臺建立基礎數據庫。將上述處理好的DEM柵格數據分別導人基礎數據庫中。

（4）在工具箱中，打開3D Analyst Tools→Raster sur-face→HiHshade工具，在彈出的對話框中設定參數，其中方位角、太陽高度角、高程夸張等根據實地的具體地理環境進行設置，然后將DEM數據設置為彩色條。運用上述方法對兩類不同區域范圍的DEM數據進行處理，效果如圖1、圖2。

2.DEM的應用

DEM數據的地形可視化渲染，在震后應急方面可快速了解當地的地形基本概況，結合地質滑坡數據可快速評估次生災害發生的危險點，疊加交通數據和居民點分布進行快速損失評估，根據水庫數據進行堰塞湖的預判等。

在數據準備階段，基于DEM數據可以提取相關的多種地形特征，如等高線、坡度、坡向、坡高、坡面的表面形態、河流路徑、水域邊界、立體景觀圖、立體地形模型等。在地震發生后，可利用DEM數據進行滑坡體體積和面積計算、滑坡土方量的計算以及相關坡面圖的繪制。針對堰塞湖，利用DEM數據進行水文分析，如：集水區分析、水系網絡分布分析、降水分析、蓄水量計算、淹沒區建模等。

3.結論

在DEM數據參與計算的過程中，DEM數據精度的高低決定著相關計算結果的準確性，針對不同的需求采用不同精度的DEM數據。GIS技術與防震減災工作相結合，更加直觀地了解地形地貌及周邊概況，為防震減災工作的基礎性研究提供了一個技術平臺。endprint