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2024年1月15日发(作者:)
运用Google Earth和ArcGIS制作地方等高线地形图
运用Google Earth和ArcGIS制作等高线地形图的方法,并且经过检验,与Google Earth的误差很小,与当地真实地形很接近。
一、制作原理
等高面与起伏的地面相切会得到切线。在Google Earth中,把不同高度的半透明等高面相互叠加后,会得到海拔与图像灰度增减规律一致的效果(图2),即一定的灰度就代表某一海拔范围,这与规则网格DEM相似,可称其为类DEM。类DEM与DEM一样,可在ArcGIS中直接生成等高线。
二、制作实例
四川省安岳县东胜乡初级中学地理教师欲制作当地的等高线地形图。
1.准备工作
1)安装Google Earth,联网状态下运行Google Earth软件。在左侧的搜索栏中输入“四川省安岳县东胜乡”,浏览该地的数据,即下载东胜乡数据。
2)在Google Earth工具栏的选项中进行相关设置(图1)。①设置显示经纬度为通用横轴墨卡托投影(UTM),以减少定位时的计算;②设置地形提升倍数为0.5,以减小像点位移误差,同时防止等高线替代误差过大。
图1 Google Earth的相关设置
.在Google Earth中生成类DEM
1)新建一个白色紧贴地面的四边形作为底色。四边形内最高点为427m,最低点为281m,设等高距为20m,所以共有420m~300m 7个等高面。
2)复制粘贴该四边形,修改颜色为黑,透明度为10%。设置海拔高度为绝对420m,并命名该四边形为“420m”。
3)复制420m等高面并粘贴,重命名并调整海拔高度为400m。之后重复“复制、粘贴、重命名、调整海拔”的操作,直到300m等高面为止,得到图2的效果。
图2 在Google Earth中生成类DEM
3.截图及图像预处理
为保证图像不产生干扰信息,并且灰度值不发生变化,该步骤需注意以下两点:①截图时
要去掉Google Earth中不必要的显示(视图菜单栏下进行设置);②建议截图后使用画图软件进行编辑,并以BMP格式保存。
4.图像定位
根据Google Earth状态栏的坐标投影信息(图2),在ArcCatalog中打开图像所在文件夹,在图像的属性中为图像选择WGS_1984_UTM_Zone_48N坐标投影系统(图3)。在ArcMap中打开图像,运用Georeferencing工具,选择四个控制点(图4),对照Google Earth中该点的坐标,为图像准确定位。
图3 在ArcCatalog中添加坐标投影系统
5.由类DEM生成等高线
1)在图像的属性中,将模式由RGB改为灰度(图4)。打开Spatial Analyst工具并激活。
2)选择Surface Analysis中的(图4),弹出对话框,需输入Contour interval(灰度等高距)。
注意,并非输入等高距20,而是图像上灰度值最小两层的灰度值差值。运用Tools工具条上的Identify工具检查灰度值最小两层的灰度值,分别为161、150,差值为11,那么在Contour interval中输入11,这样能保证每两层的交界处都有线条,且能避免产生太多的线条。单击OK即可得到一系列以5为距离的线条。启动Editor编辑,结合底图,删除多余的线条,保留最准确的作为等高线。
图4 在ArcMap中选择控制点,生成、编辑等高线
6.等高线平滑处理
目的是消除生成等高线的锯齿形态。如图5,点击Toolbox,弹出目录,点击Index,输入Smooth Line,双击弹出对话框,Input Features中选择要平滑处理的等高线,Smoothing
Tolerance中输入平滑尺度30米,点击OK即可。
7.其他地物的矢量化及加入高程点
将该部分的卫星影像截取出来,运用ArcGIS对主要地物进行矢量化(过程略)。某些山顶需加入高程点,直接对照Google Earth加入即可。
8.导出地图、数据保存
对照Google Earth在主要等高线上标注出海拔高度,并将各要素相互叠置、符号化,调整比例尺,导出制成东胜乡的等高线地形图(图6)。
图6 东胜乡等高线地形图(局部)
制作的地图既可以在PPT上展示,也可以打印为纸质的发给学生,并可直接在课堂上甚至自编校本课程教材上使用了。另外,各种数据及时保存,以备后用和修改。亦可建立数据库,这样保存和使用起来都更方便。
三、准确性检验
目的是检验该方法的准确性,是否能满足地理教学的需要。平常制作地图不需要检验。
在等高线地图上选取样点(图7),读出各点海拔,与Google Earth中该点的高程对比,得到下表。
由表可知,误差均在3m以内,与当地真实地形很接近。因此,该方法所制地形图完全能够满足中学地理教学,尤其是乡土地理教学的需要。
图7 样点分布
表 误差检验(单位:米)
样点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
所制地图
354
280~300
344
280~300
380~400
324
370
280~350
309
387
280~300
Google Earth
353
290
342
298
386
326
368
284
311
384
293
误差
1
*
2
*
*
1
2
*
2
3
*
12
13
14
15
16
340
317
400
421
305
340
319
402
421
306
0
2
2
0
1
四、结束语
可以看出,此方法耗时短、低成本,只要一次做好图,以后可以循环使用。
用GoogleEarth制作3D等高线地图
动手制作三维等高线图(一)
GoogleEarth相信大家不会陌生,是谷歌发布的一款电子地图软件,通过它可以查看通过卫星拍摄的地球表面图像。针对这款软件的应用也是层出不穷,今天笔者为大家介绍一种新的应用——用GoogleEarth制作3D等高线地图。
北京市门头沟区妙峰山附近地区等高线地图(点击查看大图)
如上图,我们通常所接触的等高线图/地图无论是纸质还是电子版本,很少能接触到3D界面的。如果能够在电脑上方便的根据等高线图制作三维地图,打印输出之后对于一般户外应用还是有很大帮助的。
在开始制作之前,需要准备如下条件:
1,GoogleEarth 软件 下载地址:
2,等高线图片文件
ok,准备好后开始制作。
动手制作三维等高线图(二)
笔者前一页贴出的妙峰山等高线图是由网友制作的OZI地图,需要可以从下面地址下载:
北京周边等高线图[点击下载]
OziExplorer软件[点击下载]
接着启动OziExplorer软件,打开我们刚刚下载的等高线图文件,找到门头沟妙峰山,并在妙峰山顶处创建一个航点(WPT)以备后面进行校准使用。
OziExplorer软件
在刚刚创建的航点图标上点击右键选择属性—编辑位置,记录下该位置的经纬度坐标。接着关闭对话框,并利用截图工具截取当前位置的等高线图。如下图所示:
利用截图工具截取的妙峰山附近等高线图
接下来,我们启动Google Earth,马上就可以开始制作三维等高线图了。
动手制作三维等高线图(三)
启动GoogleEarth后,输入刚刚在OziExplorer中记录的妙峰山顶处的坐标,GoogleEarth会自动在卫星图像中标记该坐标并自动放大到坐标位置上空。
GoogleEarth
接着,点击新增功能菜单中的“相片重叠”选项,出现设置对话框,如下图:
在GoogleEarth中添加照片重叠功能对话框
随便起一个名称后,点击“浏览”选择刚刚截取的妙峰山附近等高线图文件。添加后自动在GoogleEarth中显示。
GoogleEarth
这时我们需要调整刚添加的等高线图尺寸以符合GoogleEarth中的地形,在等高线图周围有几处绿色方框,利用它可以对等高线图进行放大、缩小等。在调整之后,注意将GoogleEarth中的妙峰山顶处坐标与等高线图中我们之前做过的山顶处航点(WPT1)标记对准。下图是调整后的截图:
GoogleEarth中添加等高线图
接下来我们来看一下刚刚制作的3D等高线地图。
动手制作三维等高线图(四)
经过上面操作,现在已经成功在GoogleEarth中添加等高线地图。从远处看去,仿佛一个地球的“补丁”,其实这个操作与打补丁是相同的。
在GoogleEarth中添加等高线图
此外,我们还可以通过刚刚“相片叠加”中的属性菜单来进行“透明度”编辑,用它可以调整等高线图在卫星照片中的透明度。
在GoogleEarth中调整透明度
下面我们利用GoogleEarth的显示特点,利用不同角度来查看刚制作的三维等高线地图。
三维等高线图效果预览与编辑点评
经过前面的制作,现在我们利用GoogleEarth独特的显示视角来查看这一地
区的等高线地图,如下图所示:
从远处望去
近一些,注意山体的起伏
可以从各个角度观看
下面是一个网友制作的带等高线标示的富士山卫星影像效果:
富士山等高线图
利用GoogleEarth的照片叠加后的效果
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