巖土工程師通過條件,巖土工程師需要用arcgis嗎

一、概述

DEM是數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model)的簡稱，接觸GIS，規(guī)劃，設(shè)計類的多多少少會接觸到DEM，可是這個直接查看黑溜溜一片DEM到底可以用來做什么呢？

二、背景

在大多應(yīng)用中DEM只是是原始數(shù)據(jù)，想要讓它具體發(fā)揮價值的話，就必須要對其進(jìn)行分析以及處理操作，很多人第一反應(yīng)是使用ArcGIS進(jìn)行分析，然后上網(wǎng)查各類ArcGIS的相關(guān)教程，并且如果本地沒有ArcGIS的話，還需要花一些功夫去找軟件進(jìn)行下載，安裝以及激活......這些都會花費不少的時間，并且對于一些低配機子來說，含有眾多工具的ArcGIS進(jìn)行DEM數(shù)據(jù)處理的效率還很低。這時候我們最想要的效果就是，用輕量化的軟件以最少的步驟來最快的獲取所需要的結(jié)果，對于DEM的處理來說，Global Mapper（以下簡稱GM）就是一個較好的軟件。

那么GM到底如何處理DEM呢？網(wǎng)上的教程太少？官方的幫助文檔是英文？沒關(guān)系！本文就會對6個功能點結(jié)合實際應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的講解呢。

三、功能介紹

全球5米、12米、30米、90米DEM數(shù)據(jù)免費下載

1. 暈渲圖

網(wǎng)上下載或者項目發(fā)來的DEM，直接看上去是黑漆漆的一片，完全看不出地形的樣子，這類數(shù)據(jù)到底如何查看呢？

黑漆漆一片的原因是因為，tif默認(rèn)識別是圖片，用圖片瀏覽器查看dem由于是按圖片的編碼進(jìn)行展示的，所以看不到具體的東西，展示出來就是一片黑。這里就需要使用GIS類軟件對dem進(jìn)行加載了，直接將tif拖入GM即可看到如下效果：

這么一看是不是就清楚多了，地形的高程以不同顏色顯示著，一眼就看出了地形的樣子。這個其實是dem的暈渲圖效果，在工具欄中我們也可以根據(jù)不同的暈渲效果制作不同的專題圖。

這樣的話我們就可以根據(jù)不同的需求生成不同的暈渲圖，并將其進(jìn)行成圖進(jìn)行展示，如下我們選擇邊坡渲染效果，即可將坡度信息以可視化的形式直接顯示出來。

然后我們將渲染圖導(dǎo)出，即可直接獲取jpg格式的圖片，這樣就可以在其他地方進(jìn)行直接查看了。

這里我們選擇JPG格式（也可以選擇其他的圖片格式）后點擊確定進(jìn)入下一步：

接下來是具體的輸出配置界面，按照默認(rèn)配置直接點擊確定即可輸出：

在選擇保存的路徑后，我們就可以完成導(dǎo)出，并且可以直接是用圖片瀏覽器看到效果了呢。

2. 裁剪

在規(guī)劃設(shè)計中，常常要使用無人機的航拍來的數(shù)據(jù)來制作dem以生成地形圖，但是由于無人機航拍來相片是帶有建筑的，所以最后生成的實則為dsm數(shù)據(jù)而非dem數(shù)據(jù)，并且整體的范圍也會比所需要的地方大，這時候我們就需要對數(shù)據(jù)結(jié)果來進(jìn)行裁剪操作。

這里我們將無人機建模獲取到的dsm直接拖入GM中：

這里我們可以看到，右下角有明顯的建筑輪廓，我們也可以點擊3D按鈕切換到三維視角來進(jìn)一步確認(rèn)：

這里我們就需要通過裁剪功能來將我們不需要的建筑去除，并且將范圍控制到我們實際需要的高坡部分。

首先我們先在軟件中繪制一個范圍所需要的范圍：

在有了范圍后我們即可對這個面用數(shù)字化工具進(jìn)行選擇：

在左側(cè)圖層欄中對我們要進(jìn)行的裁剪的dsm進(jìn)行雙擊或者右擊==>選項：

接下來彈出的高程選項界面中，我們點擊裁剪按鈕：

勾選“裁剪當(dāng)前選定的多邊形”這一條，然后點擊確定即可完成裁剪：

這兒再將之前繪制的面進(jìn)行隱藏，獲取到的即為我們需要的dem數(shù)據(jù)：

但是到這一步，我們只是完成了一半，數(shù)據(jù)本身其實并沒有被裁減，只是其他區(qū)域被進(jìn)行了隱藏，如果要獲取到最終裁減好的數(shù)據(jù)，我們必須對裁剪好的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。

在菜單欄，我們選中文件菜單進(jìn)行下拉，并選擇“導(dǎo)出”選項中的“導(dǎo)出高程網(wǎng)格格式”功能：

這里我們選擇GeoTIFF（tif）格式輸出，點擊確定進(jìn)入下一步：

這里直接根據(jù)默認(rèn)的選項點擊確定進(jìn)后選擇輸出路徑即可輸出：

3. 更改海拔

dem是有海拔基準(zhǔn)的，我們一般GPS獲取到的是大地高，在不同區(qū)域的高程面都可能不同，那我們?nèi)绻枰獙嶋H規(guī)劃設(shè)計時，就需要指定高程系的dem數(shù)據(jù)。有時候我們會碰到，獲取到的dem和實際需要的高程系并不同，那么我們便需要對dem的高程值進(jìn)行修改。

這里有一份從供貨商那里拿到的dem，數(shù)據(jù)本身高程是大地高，而甲方需要的是85高的規(guī)劃圖，那我們就需要先對dem進(jìn)行高程轉(zhuǎn)換后再基于dem進(jìn)行規(guī)劃圖的生成。

這里我們根據(jù)參數(shù)（不同高程系參數(shù)不同，并且參數(shù)是保密的）計算可以得出高程差為37.8m，接下來我們可以通過GM來直接進(jìn)行高程的轉(zhuǎn)換。

首先還是將dem拖入GM進(jìn)行加載：

這里在左側(cè)圖層欄中對我們要進(jìn)行的裁剪的dsm進(jìn)行雙擊或者右擊==>選項：

接下來彈出的高程選項界面中，我們點擊“修改高程值”功能：

這里我們根據(jù)具體算出來的高程差進(jìn)行輸入，點擊確定即可更改：

這里我們可以看到整體數(shù)值前后有了明顯的變化：

同樣，到了這一步我們的操作也只進(jìn)行了一半，接下來則需要進(jìn)行輸出才能得到最終的結(jié)果：

4. 方量計算

在實際的施工建設(shè)中，我們需要在平地上進(jìn)行建設(shè)，所以需要對高于基準(zhǔn)面的地方進(jìn)行挖出，對于低于基準(zhǔn)面的地方進(jìn)行填埋，即填挖方。計算填挖方量與平衡填挖方是豎向規(guī)劃的一項重要內(nèi)容。尤其在山地市，需要充分利用自然地形，合理確定規(guī)劃用地和道路的設(shè)計標(biāo)高，減少土石方工程量，力求填挖方就近平衡，從而降低工程造價。

那么在GM中我們?nèi)绾螌崿F(xiàn)對于填挖方量的加載呢？首先還是需要先將dem拖入軟件進(jìn)行加載：

然后我們需要繪制一個區(qū)域作為填挖方的基準(zhǔn)面：

這時我們需要為這個基準(zhǔn)面設(shè)置一個高度，我們需要使用圖元信息工具選中我們所繪制的面并對其高程賦值：

我們這里為其添加一個名為“ELEVATION”的屬性，并賦值為1780，點擊確定即可：

我們現(xiàn)在再使用數(shù)字化工具選中剛才的繪制的面：

在選中的狀態(tài)下右擊該面然后點擊“分析/測量”功能進(jìn)行展開，選擇“體積-測量體積（填挖方）”功能：

一般默認(rèn)點擊確定即可：

接下來即可獲取到填挖方分析后的數(shù)值：

我們這里可以把它導(dǎo)出為csv，在excel中更詳細(xì)的進(jìn)行查看：

5. 地形求交

在應(yīng)用中，我們可能會接觸到各種精度的dem，那么我們可以對各個精度dem進(jìn)行下比較，以下分別為90m，30m，12mdem在GM中加載效果：

可以明顯看出dem精度越高，細(xì)節(jié)顯示的越清晰，但是只是從圖上看的話并不能看出具體的比較，我們可以借助于地形求交的方式，對各精度dem進(jìn)行直接的比較。

首先，在分析菜單中選中“結(jié)合/比較地形圖”功能：

這里我們選擇“減法（差值）—有符號”選項，然后選擇用30m精度的dem來和90m精度的dem進(jìn)行比較，其他的設(shè)置選擇默認(rèn)即可：

點擊確定即可進(jìn)行求交分析：

這里可以看到，同高程的情況下，兩者在細(xì)節(jié)方面還是有很多差別的，甚至在某些區(qū)域有著相對較大的細(xì)節(jié)差異：

用同樣的方法，我們來看下12m精度dem和90m精度dem的差別，可以看出12m比起90m數(shù)據(jù)多出的細(xì)節(jié)更加豐富、清晰：

這樣我們就可以通過地形求交的方法，直觀地看到各精度dem的差異，我們也可以通過dem求差的結(jié)果，應(yīng)用到實際的工程應(yīng)用中，將工程規(guī)劃設(shè)計圖生成的dem與原始dem進(jìn)行求差，并將求差的結(jié)果進(jìn)行體積、面積計算，這樣我們就可以快速的獲得填挖方量的信息。

6. 地形3D可視化

在GM中，加載的地形顯示的是平面的渲染圖，在使用的過程中，不能直觀的看到具體的地形效果，這時候我們就需要使用3D視圖功能，將平面的地形用三維的方式進(jìn)行渲染。

首先我們將dem拖入GM后，點擊“3D”按鈕：

這樣， 3D的效果就直接展示在窗口中：

如果地形效果不夠明顯，還能通過點擊“突出高度”按鈕進(jìn)行地形的夸張：

反之，可以通過“限制高度”按鈕進(jìn)行比例的收縮：

這里我們也可以繪制飛行路線，讓地形自動進(jìn)行展示并錄制：

四、實戰(zhàn)出真知

以上的所有用到數(shù)據(jù)都會在下面進(jìn)行提供，與其看著教程不知所措，不如直接下載案例數(shù)據(jù)進(jìn)行實操，通過具體操作結(jié)合教程來掌握GM的這些地形分析功能。