实现地理教学图像化立体化的新教具──手示图
在地理教学中，我们曾用过不少教具，地球仪（地形或政区）、经纬仪，平面图、立体图，模型、拼图，U盘、光盘等等。每节课都离不开，常常要用的教具还不止一个，例如，讲授“我国的位置”，就要用到地球仪和经纬仪，才能达到最佳的直观效果，若只用地球仪，经纬线不突出，若只用经纬仪，地理位置不能突出。地理课每天都有3、4个班，同样的教具在新课用后还有复习课、练习课、评讲课，只教具的选择和携带就有点不胜劳累。山区学校还受经济条件的限制，只能更多地使用传统板画示意图。如果辅之以手示图，实现地理教学的图像化、立体化、直观化就更为容易，还不必为选择教具和缺少教具发愁。
手示图，顾名思义，就是用手作为教具，通过拳和掌的象形、示意、演示表达一部分地图的内容和特征；展示一部分模型的内容和特征。
手示图是地理教学的内容，是地理教学的工具，是教的方法和学的方法，是一种崭新的教学实践，对一般的地理教学和山区学校的地理教学都有极大的帮助。手示图使课堂变得轻松、生动、有效，使用起来方便、灵活、直观，还有利教学难点和重点的突破。例如，有关经纬线的内容是一个教学难点，在教学过程中就算学生听懂，要记住和运用也是极不易的事，而手示图则可以做到深入浅出，变难为易，能让学生准确记忆，经久不忘。
一、手示图的特点
手示图最大的特点是操作方便，成像立体，易学易用，携带方便，灵活经济，不失准确性。
二、手示图的作用
学生将自己的手变成学习的工具，能提高学生学习的积极性；能培养学生的识图能力；能帮助学生建立空间概念；能让学生掌握一种学习地理的方法；能巩固学生的地理知识；能将工具、方法、内容融为一体；能更好地实现地理教学的“直观化、图像化、立体化”。
三、手示图的方法
手示图多用掌和拳的象形、示意、演示来表达地形图、地形区图、经纬图、等高线图、风带图等，能极好地展示一部分地图的一部分内容和特征，展示一部分模型的内容和特征。
下面从手示图的方法、内容、注意的问题、教学实践四个方面介绍：
1.我国三大平原手示图&
[手示方法] 左手掌伸平，掌心向学生，指尖并在一起向右倾，约40°。
[手示含义] 示意我国三大平原。手指部分为最大的平原东北平原；指根部分为华北平原；横掌纹附近为长江中下游平原，横掌纹（人们常说的爱情线）为长江；掌右下部分为我们所在地珠三角。食指为东北──西南走向的大兴安岭；指尖连线呈西北──东南走向的小兴安岭；食指尖为我国最北点漠河村。
[注意问题] 用左手，掌开后一定要有倾斜度，以吻合标准地图的相对位置；若姆指打开尽量向左，呈现出西北—东南走向的祁连山。特别注意镜像问题：老师的掌心向学生，学生自己则掌心向自己。
[教学实践] 学生能准确把握三大平原的位置，对山脉的走向认知更直观。
2.我国四大高原特点的手示图
[手示方法] 拳的三个面（拳背、拳面、拳心），以及拳背与拳面交界棱面共四个图，拳心食指和中指在拳中伸直，构成视觉画面不平效果。
[手示含义] 示意我国四大高原特点。（1）图拳面为黄土高原，指缝示意为多沟壑和水土流失地貌；（2）图拳背为内蒙古高原，手背示意平坦开阔，一望无垠；（3）图拳心为云贵高原及崎岖不平（石灰岩地形）的特征；（4）图拳背与拳面交界的棱面为青藏高原，其特点是海拔高，相对高度小，起伏呈现的是“远看是山，近看是川”的特点。
[注意问题] 黄土高原要补充沟壑的纵横，手图无法呈现纵横；拳心食指和中指伸直是为画面更立体。
[教学实践] 改手示图除了呈现出四大高原最主要的特点外，还可以进行对比，对成语也进行了直观的、立体的诠注，如“崎岖不平”“沟壑纵横”“千沟万壑”“一望无垠”“一望无涯”等，构成地理的审美。
3.我国四川盆地的手示图
[手示方法] 左手掌成掬水状。
[手示含义] 象形于四川盆地。拇指为横断山区；食指尖为九寨沟，食指上有汶川、都江堰、成都，食指与中指间的缝为岷江，横掌纹（爱情线）为长江，横掌纹的最右端为巫山，呈现长江横切巫山；向下掌纹（生命线）为长江的支流乌江。
[注意问题] 左手，指尖并拢；巫山与长江的位置关系。
&[教学实践] 准确把握长江横切巫山的关系；再现盆地周高中低的特点，因此形成河流呈向心状分布；了解汶川的地理位置，分析板块构造与地震现象的关系（亚欧板块与印度洋板块交界，板块交界处地壳活跃）。
{未完待续}
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ArcGIS三维从入门到精通
ArcGIS 三维 从入门到精通ESRI 中国（北京）有限公司行业技术部 2010 年 6 月《版权声明》本文档版权为 ESRI 中国（北京）有限公司所有，仅限内部使用。未经本公司 书面许可，任何单位和个人不得以任何形式摘抄、复制本文档的部分或全部，并 以任何形式传播。――版本修订记录――版本 提交日期 负责人 描述0.12010 年 6 月 4 日于强初稿，仅限公司内部使用目 1.录三维场景简介............................................................................................................... 1 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 三维简介 ........................................................................................................ 1 启动 ArcGlobe ................................................................................................ 1 设置起始图层 ................................................................................................ 2 三维导航 ........................................................................................................ 2 指南针 ............................................................................................................ 3 全屏设置 ........................................................................................................ 4 启动画设置 .................................................................................................... 5 惯性设置 ........................................................................................................ 6 星空大气层 .................................................................................................... 7 太阳光 ............................................................................................................ 82.数据获取与处理 ......................................................................................................... 10 2.1. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 2.3. 2.3.1. 2.3.2. 2.3.3. 2.3.4. 2.4. 2.5. 2.5.1. 2.5.2. 2.6. 2.6.1. 三维 GIS 的数据构成.................................................................................... 10 影像数据获取与处理 ................................................................................... 10 概述 .............................................................................................................. 10 ArcGIS 支持的数据格式 ............................................................................... 10 ArcGIS 常用影像处理 ................................................................................... 10 ENVI 影像处理.............................................................................................. 33 地形数据获取与处理 ................................................................................... 45 概述 .............................................................................................................. 45 DEM 的主要表示模型 .................................................................................. 46 ArcGIS 地形数据获取、处理 ........................................................................ 49 基于立体像对提取 DEM（ENVI） ............................................................... 51 矢量获取与处理........................................................................................... 55 文字获取与处理........................................................................................... 56 概述 .............................................................................................................. 56 注记数据获取与处理 ................................................................................... 56 3D 模型数据获取与处理 .............................................................................. 61 概述 .............................................................................................................. 612.6.2. 2.6.3. 3.建筑物数据获取........................................................................................... 62 ArcGIS 三维模型数据获取............................................................................ 64创建三维可视化场景 ............................................................................................... 100 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. 3.12. 3.13. 概述 ............................................................................................................ 100 ArcGlobe 图层类型 ..................................................................................... 100 添加影像数据 ............................................................................................ 101 影像数据设置 ............................................................................................ 102 添加地形数据 ............................................................................................ 104 地形数据设置 ............................................................................................ 107 添加矢量数据 ............................................................................................ 109 矢量数据设置 ............................................................................................ 114 添加文字数据 ............................................................................................ 118 文字数据设置 ............................................................................................ 121 添加模型数据 ............................................................................................ 126 添加城市街景部件 ..................................................................................... 129 街景部件数据设置 ..................................................................................... 1334.三维性能优化........................................................................................................... 136 4.1. 4.2. 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.3. 4.3.1. 4.3.2. 4.3.3. 4.4. 4.4.1. 4.4.2. 概述 ............................................................................................................ 136 场景优化 .................................................................................................... 136 调整内存缓存 ............................................................................................ 136 增加虚拟内存 ............................................................................................ 139 导航时挂起获取瓦片线程 ......................................................................... 140 数据优化 .................................................................................................... 141 硬盘缓存 .................................................................................................... 141 可视距离 .................................................................................................... 156 其它设置 .................................................................................................... 158 硬件优化 .................................................................................................... 158 改善内存 .................................................................................................... 158 升级显卡 .................................................................................................... 1585.三维应用 .................................................................................................................. 1605.1. 5.2. 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.2.4. 5.2.5. 5.2.6. 5.2.7. 5.2.8. 5.2.9. 5.2.10. 5.2.11. 5.2.12. 5.2.13. 6.三维应用概述 ............................................................................................ 160 三维基本应用 ............................................................................................ 160 空间量测 .................................................................................................... 160 热点区域 .................................................................................................... 162 对比分析 .................................................................................................... 163 创建动画 .................................................................................................... 164 剖面分析 .................................................................................................... 169 坡向分析 .................................................................................................... 171 坡度分析 .................................................................................................... 172 填挖方分析 ................................................................................................ 174 可视性分析 ................................................................................................ 176 天际线................................................................................................. 178 相交分析 ............................................................................................. 179 日照分析 ............................................................................................. 180 三维路径分析 ..................................................................................... 180全面的二三维一体化 ............................................................................................... 182 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.7. 6.8. 6.9. 概述 ............................................................................................................ 182 数据一体化 ................................................................................................ 182 数据存储管理一体化 ................................................................................. 183 符号一体化 ................................................................................................ 184 数据编辑一体化......................................................................................... 186 显示一体化 ................................................................................................ 187 空间分析一体化......................................................................................... 189 C/S 开发一体化 .......................................................................................... 189 服务一体化 ................................................................................................ 1927.ArcGIS 三维产品竞争优势 ........................................................................................ 198 7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 概述 ............................................................................................................ 198 三维 GIS 是 GIS 的重要发展趋势 ............................................................... 198 三维 GIS 面临的挑战.................................................................................. 198 ArcGIS10 全新、完整的二三维一体化解决方案 ....................................... 1997.4.1. 7.4.2. 7.4.3. 7.4.4. 7.4.5. 7.4.6. 7.4.7.经济的数据获取与处理 ............................................................................. 199 海量数据的统一数据库存储...................................................................... 201 快速创建三维可视化 ................................................................................. 201 海量数据的高效可视化 ............................................................................. 202 强大的 GIS 分析功能.................................................................................. 202 二三维一体化开发方式 ............................................................................. 203 方便的三维服务发布 ................................................................................. 203附录.................................................................................................................................. 204 附录 1 免费获取影像数据 .......................................................................................... 204 中国资源卫星数据服务网........................................................................................ 204 国家科技基础条件平台建设项目――地球系统科学数据共享网 ........................... 204 Landsat 数据下载 ..................................................................................................... 204 Hyperion 数据下载 ................................................................................................... 205 全球基于 Aster 的 DEM 数据下载网站 .................................................................... 205 附录 2 ESRI 的技术服务渠道 ........................................................................................ 205 ESRI 用户大会 ........................................................................................................... 205 专业网站&社区 ........................................................................................................ 206 专业化培训............................................................................................................... 206 期刊资料 .................................................................................................................. 206 讨论组 ...................................................................................................................... 207 专业技术支持........................................................................................................... 2071. 三维场景简介1.1. 三维简介ArcGIS 3D 分析扩展模块是 ArcGIS 桌面产品（ArcView，ArcEditor 和 ArcInfo）的三 维可视化和分析扩展模块。这个可选的 ArcGIS 3D 分析扩展模块包含两个专用的三维可 视化应用程序：ArcScene 和 ArcGlobe。
ArcScence 是基于内存的应用主要完成小场景的三维数据可视化。 ArcGlobe 提供交互式全球海量地理数据三维可视化可以实现全球，地方和街道 数据一级级无缝转换 。1.2. 启动 ArcGlobe点击[开始]-&[所有程序]-&[ArcGIS]-[ArcGlobe 10]当您打开第一次 ArcGlobe， 你会发现已经有在目录表中的一些图层;这些自动层是由 ArcGISOnline 的在线数据： Imagery 图层是在线的影像数据（包括全球 1 千米至 15 米 分辨率数据、全美 1 米数据、局部 1 米分辨率数据），Elevation (30m) 图层是全球 30 米地形数据，Elevation (90m/1km) 图层是全球 90m 地形数据。Boundaries and Places 是 地名数据，Reference/ESRI_Transportation_World-Transportation 是运输线路数据11.3. 设置起始图层通过菜单 Customize & ArcGlobe Options & Default layers 选项卡可以设置启动时的默 认图层。 Use default online layers使用在线默认图层Use my choice of default layers 使用自定义图层。您也可以加载 ArcGlobeData 目 录下面 ArcGlobe 的自带数据Don't use any default layers不使用任何图层1.4. 三维导航在三维导航中有两个比较重要的概念： 相机/观察者 Camera (observer)和目标 Target， 所有的三维导航都是通过控制观察者和目标来完成。通过导航工具完成主要三维导航控制，它包含两个模式：球模式（Global mode） 进行切换。。和地表模式（Surface mode），可以通过导航模式工具2地球模式 ―锁定目标位置，以地球的中心，创建一个顶视图查看您的数据地表模式―允许目标位置移动，创建一个三维斜试图查看您的数据两种模式下都可以使用鼠标左键、中键、右键完成导航控制。地球模式下：按住拖动： 漫游；按住拖动： 漫游并且切换到地表模式；滚轮：放大缩小；按住拖动：放大/缩小地表模式下： 式；按住拖动：改变视角；按住拖动：漫游并且切换到地表模滚轮：放大缩小；按住拖动：放大/缩小1.5. 指南针通过菜单 View-&View Setings 可以设置观察者和目标数值；通过 Enable North Arrow 设置指北针是否显示。31.6. 全屏设置通过菜单 Customize & ArcGlobe Options & General 选项卡中的 Full View Observer Position 可以设置全屏时的位置信息。41.7. 启动画设置通过菜单 Customize & ArcGlobe Options & General 选项卡中的 Animate Tools and Commands 可以激活动画功能，并且可以设置动画的速度。51.8. 惯性设置通过菜单 View & GlobeProperties& General 选项卡中的 Enable Animated Rotation 可以 启用惯性功能。 小窍门：在导航模式下 CTRL + SHIFT+ 可以完成惯性模式切换。6小窍门： 在启用惯性时， 可以利用漫游工具 性旋转。或者鼠标中键实现地球的任意惯1.9. 星空大气层通过菜单 View -& GlobeProperties-& Backround 选项卡中的 Environment Setings 中的 Atmospheric halo 可以设置是否显示大气；Starts 可以设置是否显示星空。 另外，Mode 面板中的参数可以对天空模式和颜色进行设置。71.10. 太阳光通过菜单 View -& GlobeProperties-& Sun Position 选项卡中的 Enable sun lighting 可以 设置是否启用太阳光功能。 通过 Set absolute sun position 可以设置太阳照射的绝对位置；8通过 Set sun position based on time 可以依据时间设置太阳照射的位置。小窍门：选中 Enable sun lighting 启用太阳光后，可以通过 Ambient light 的滑动条 设置整个场景明亮程度，改善建筑物暗淡的效果。92. 数据获取与处理2.1. 三维 GIS 的数据构成三维 GIS 数据构成有影像数据、地形数据、基础矢量数据（建筑物，地铁，公路， 电线等等）、文字数据、三维模型数据、街景部件（树木、路灯消防栓等）。2.2. 影像数据获取与处理2.2.1. 概述目前，常用的遥感影像有 LandSat(30 米)、ASTER (15 米)、SPOT5 (5 米)、CartoSAT -1 (P5 2.5 米)、ALOS(2.5 米)、RapidEye(5.8 米)、北京一号小卫星(4 米)、地球资源卫星-2B 星(2.37 米)、KOMPSAT-2(1 米)、IKONOS(1 米)、Quick Bird (0.61 米)、WorldView-1、 (0.41 2 米)、GEOEye-1(0.5 米)等。2.2.2. ArcGIS 支持的数据格式对于影像数据格式的支持非常普遍，目前市场上的各种影像格式基本上都可以 支持，包括 ENVI Header Format(*.hdr)、PCI Geomatics(*.pix)、ERDAS IMAGINE (*.img)、 ER Mapper (*.ers)、 Hierarchical Data Format (HDF) 5 (*.h5、*.hdf5)、ER Mapper (*.ers)、 Multi-resolution Seamless Image Database (MrSID) (*.sdw)、GeoTIFF (*.tif)、TIFF、HDF4、 ERSI GRID、FAST、 JPEG 2000、JPEG、PNG、Gif、ArcSDE raster 等 60 种影像格式。 注：从 ArcGIS10 开始支持 Bigtif 格式，tif 数据 4gb 不再是一个限制了。2.2.3. ArcGIS 常用影像处理2.2.3.1. 栅格数据的投影(Project Raster)Project Raster 将栅格数据集从一个投影转换的另外一个投影。 该工具保证误差在半 像素内。 Project Raster 工具在在 ArcToolbox-&Data Management Tools-&Projections and Transformations -&Raster-&Project Raster 目录里面。鼠标左键双击工具名字即可调出 Project Raster 对话框。 工具界面：10工具参数：参数 Input Raster Input Coordinate System(可 选) Output Raster Dataset Output Coordinate System Geographic Transformation(可选) 输出的栅格数据集 几何列的坐标系统 在两个坐标系统或基准之间的 变换方法。 当输入的坐标系统和输出的坐 标系统的基准相同时该项是可 选的，当两个坐标系统的基准 不同时必须指定该项。 Resampling Technique （ 可 选） 重采样方法。 共有四种方法： 1.NEAREST：最邻近象元内插。 2.BILINEAR：双线性内插。 3.CUBIC：立方卷积 4.MAJORITY：MAJORITY：多数 重采样 Output Cell Size (可选) 输出的栅格数据集的象元大 小。默认值为输入的栅格数据 像素大小 String 栅格数据集 坐标系统 String 含义 输入的栅格数据集 输入的栅格数据的坐标系统 类型 栅格数据集 坐标系统11集的象元大小。 Registration Point (可选) 在输出空间中用来排列像素的 坐标。 点位注：栅格数据投影除了可以完成栅格数据的投影转换外，还可以用于丢失投影信息数据 的投影信息添加。2.2.3.2.栅格数据的几何纠正（Warp）Warp 利用源影像和目标影像上一定数量的控制点建立从源影像到目标影像的一种 多项式变换关系，然后利用这种多项式关系对源影像进行纠正。示例：现在有一幅风云 3 卫星影像，此影像长 2400 像素，宽度为 1200 像素，我们已知它 的坐标范围在东经 27 度至 147 度，纬度从 0 度到 60 度，通过如下示意图说明源影像与 目标影像坐标对应情况：12为 PNG 格式影像添加坐标信息，通过 ArcToolbox-&Data Management Tools-&Projections and Transformations -&Raster-&Warp,鼠标左键双击工具名 字即可调出 Warp 对话框。输入参数如下图：13工具参数及含义：参数 Input Raster Source Control Points Target Control Points Output Raster Dataset Transformation Type (可选) 含义 输入要纠正的栅格数据。 源影像上的控制点。 目标影像上的控制点。 输出纠正后的栅格数据。 几何变换的类型。共有五种方 式： 类型Composite GeodatasetPoint Point Raster dataset String1. POLYORDER1：一次多项式 变换（仿射变换）。为默 认值。 2. POLYORDER2：二次多项式 变换。 3. POLYORDER3：三次多项式 变换。 4. ADJUST：一个局部和整体 精度都得到优化的变换。 首先做多项式变换，然后 对控制点平差调整变换 式。 5. SPLINE：一个对于控制点 来说非常精确的变换，但 是对于那些是非控制点的 像素来说变换就不一定精 确了。Resampling Techinque (可选)几何纠正时采用的重采样 String 方法。共有四种方法： 1. NEAREST：最邻近象元内 插。 2. BILINEAR：双线性内插。 3. CUBIC：立方卷积 4. MAJORITY：MAJORITY： 多数重采样注：控制点的输入方法： 首先输入源影像的控制点，在 X Coordinate 和 Y Coordinate 中分别输入该控制 点的横坐标值和纵坐标值，然后单击 按钮，将该控制点添加到列表中，然后按次方法输入第二个控制点只至所有的控制点添加完毕。 然后按上面的方法依据与源影像 控制点对应的顺序载入目标影像的控制点。142.2.3.3.图像地理纠正现在有一幅已经经过几何校正的影像（hnl_orthos1.img），还有一幅没有经过几何 校正的影像（待纠正影像.jpg），通 Georeferencing 工具，交互式的纠正影。使用 Georeferencing 工具交互式的纠正影像，方便快捷。以下时操作步骤： （1） 打开 Arcmap， 加载两幅影像， 其中 “hnl_orthos1.img” 是已经配准的影像， “待纠正影像.jpg”为待配准的影像，如下图：（2）目前两幅图像没有共同的空间参考，无法在同一个地图窗口同时看到两幅影 像，为了便于下面的操作，为两幅图像建立热点，选中其中某一图像，右键“zoom to layer”,图像定位后，点击菜单条“Bookmarks”“Create…”分别创建两个热点，如下 图：（3）激活 Georeferencing 工具条，在下拉菜单中去掉“auto adjust”选项，如下 图：（4）点击 “Add Controls Points” 图标，在 hnl_orthos1.img 中选取控制点，然后选择热点“待纠正”，通过目视方法在“待纠正影像.jpg”中选取控制点，在控制点15的选取上， 尽量选择较明显的地标性建筑。 重复以上过程， 交互式的选择更多的控制点， 如下图：（5）点击“View Link Table”图标 图：，可以在”Link Table”窗口中，查看已经输入的控制点，可以对已经输入的控制点的坐标值进行调整，选择进行几何变换的类型，如下（6）最终，通过点击 “Update Georeferecening”,完成配准工作，如下图：16（7）效果满意后，可以通过 recify 选项输出结果数据，或者在数据图层上右键导出 结果数据。2.2.3.4.正射纠正 (Ortho Corrected)Create Ortho Corrected Raster Dataset 工具利用栅格数据集附带的 RPC 模型对 该栅格数据集进行正射纠正。要对一个栅格数据集进行正射纠正，必须要有该栅格数 据集的 RPC 模型。为了更精确的对栅格数据集进行正射纠正，就要利用该区域的 DEM。 如果没有 DEM，就只能认为该区域的高程是一个常数。 Create Ortho Corrected Raster Dataset 工具在在 ArcToolbox-&Data Management Tools-& Raster--&Raster Processing-&Create Ortho Corrected Raster Dataset 目录里面。 鼠标左键双击工具名字即可调出 Create Ortho Corrected Raster Dataset 对话框。 工具界面：17工具参数及其意义：参数 Input Raster Output Raster Dataset Othrorectification Type 含义 输入要进行正射纠正的栅格数 据集。 输出的正射纠正后的栅格数据 集。 正射纠正时用的高程类型。 Constant elevation：采用用 户指定的高程值进行正射纠 正。 DEM： 采用指定的 DEM 进行正射 纠正。 Constant Elevation (Meters) DEM Raster Z Factor (可选) Z Offset （可选） Geoid （可选） 指定的高程值。如果上一项选 择采用 DEM，则该项不可选。 输入在正射纠正时要用的 DEM。 栅格数据 高程缩放因子。主要用于不同 单位如米、 英尺等之间的转换。 在 DEM 上增加的高程基数。 指出是否需要进行大地水准面 修正。 NONE：不需要进行大地水准面 修正。 DoubleBoolean类型 栅格数据层 栅格数据 StringDoubleDouble18Geoid： 需要进行大地水准面修 正。2.2.3.5.栅格数据镶嵌(Mosaic)在 ArcToolbox-&Data Management Tools-&Raster-&Raster Dataset 目录里面可以看到 对栅格数据进行镶嵌处理的四个工具： Mosaic tool、Mosaic To New Raster tool、Raster Catalog To Raster Dataset tool 和、Workspace To Raster Dataset tool。鼠标左键双击工具 名字即可调出镶嵌对话框。 下面将逐一介绍这四种工具的用法： 工具一：Mosaic tool 该工具将多张栅格数据镶嵌起来，结果（即 Target Raster）保存在一个已经存在的栅格 数据集里面（一般是要镶嵌的栅格数据中的第一张）。示例：工具界面：19工具参数意义：参数 Input Rasters 含义 输入要进行镶嵌处理的所有栅格 数据 Target Raster 目标栅格数据集， 即镶嵌完成后将 结果保存到该文件。 一般取前面输 入数据的第一幅。 Mosaic Method (可选) 用来对重叠区域进行处理的方式。 String 共有六种： 1. FIRST：处理时，重叠区域内 的象元灰度值将取第一幅影 像（左）的对应象元值。 2. LAST：处理时，重叠区域内的 象元灰度值将取最后一幅影 像（右）的对应象元值。 3. BLEND：重叠区域内的象元值 取覆盖该重叠区域影像的对 应象元值的加权平均值。 且该 值与像素到重叠区的边缘的 距离有关。 4. MEAN: 重叠区域内的象元值 取覆盖该重叠区域影像的对 栅格数据 数据类型 栅格数据20应象元值的平均值。 5. MINIMUM：重叠区域内的象元 值取所有覆盖该重叠区域的 影像的对应象元值的最小值。 6. MAXIMUM：重叠区域内的象元 值取所有覆盖该重叠区域的 影像的对应象元值的最大值。 Mosaic Colormap Mode (可选) 决定采用输入栅格数据中的哪个 数据的颜色表作为输出数据的颜 色表。共有四种方案： 1. REJECT： 当且仅当输入的栅格 数据都没有颜色表时可用。 2. FIRST：采用输入栅格数据中 的第一个数据的颜色表作为 输出数据的颜色表。为默认 值。 3. LAST： 采用输入栅格数据中的 最后一个数据的颜色表作为 输出数据的颜色表。 4. MATCH：生成的结果数据中颜 色表中的颜色是唯一的。 Ignore Background Value (可选) 指定栅格数据集中当一个像素的 值是多少时它会被当做背景而不 是被当做有效数据的一部分。 NoData Value(可选) 在输出的栅格数据集中所有具有 指定值的像素都会被赋值为给定 的 NoData Convert 1 bit data to 8 bits (可选) Value Boolean 决定是否要把用一个比特表示一 个像素的值转换成为用八个比特 来表示。转换后在 ArcSDE 中显示 栅格数据会顺畅些。 有两种选择： Double Double String1. NONE：不转换。为默认值。 2. OneBitTo8Bit：转换。Mosaicking Tolerance (可选) 镶嵌时的结合容差。 若镶嵌时像素 位置差大于容差， 在镶嵌时就需要 进行重采样，否则不需要。 有效值范围：0 到 0.9999. Color Matching Mathod (可选) 选择镶嵌时采用的颜色匹配方法。 String 共有四种方案： 1.NONE：不进行匀光处理 2.StatisticMatching：先分别统 计参考栅格数据和目标数据在重 叠区域中的像素的颜色值得最小 Double21值、 最大值和中值， 然后计算变换 关系， 并将这种变换关系计算整个 结果数据的颜色值。 3.HistogramMatching：在参考影 像和目标影像的重叠区域中进行 直方图匹配， 然后利用这种变换关 系纠正目标影像的颜色值。 4.LinearCorrelationMatching， 该方法将匹配重叠像素， 插值到其 它像素。 若像素没有一个一对一的 关系，将采用加权平均来计算。工具二：Mosaic To New Raster tool 该工具将多张栅格数据镶嵌起来，结果（即 Target Raster）保存在一个新生成的栅 格数据集里面。输入的栅格数据必须有相同的波段数和相同的比特位数。 工具界面：工具参数意义：参数Input Rasters (必需的含义 输入的要进行镶嵌的栅格数据 集。Location (必需的类型 栅格数据 工作空间或栅格目录)Output输出栅格数据集的路径。22) Raster Dataset name with 输出栅格数据集的名字和扩展 名 。 当 选 择 保 存 为 JPEG 、 JPEG2000 或 geodatabase 格式 时还可以选择压缩方式。 Coordinate system for the raster (可选) Pixel type (可选) 指定输出的镶嵌数据的地图投 影方式。 指定输出的栅格数据集象元比 特位数。默认为 8-bit。 您必须设置像素类型，以符合 您现有的输入栅格数据集。 如 果您没有设置像素类型的 8 位 将使用默认值，你的输出可能 变成不正确。
1_BIT - 1 位无符号 整数。 的值可以是 0 或 1。
2_BIT - 2 位无符号 整数。 支持的值可以 从 0 到 3。
4_BIT -甲 4 位无符号 整数。 支持的值可以 从 0 到 15。
8_BIT_UNSIGNED - 8 位无符号数据类型。 这些值的范围可以从 0 到 255。 这是默认 的。
8_BIT_SIGNED - 8 位 签署的数据类型。 这 些值的范围从-128 到 127。
16_BIT_UNSIGNED 16 位无符号数据类 型。 这些值的范围从 0 到 65,535。
16_BIT_SIGNED -甲 16 位有符号数据类 型。 这些值的范围从 -32,768 到 32,767。
32_BIT_UNSIGNED 32 位无符号数据类 型。 这些值的范围从 0 到 4,294,967,295。 String 坐标系统 String extension2332_BIT_SIGNED 一个 32 位有符号数据类型 的数据库的支持。 这 些值的范围从 -2,147,483,648 到 2,147,483,647。32_BIT_FLOAT - 32 位数据类型的支持小 数。64_BIT - 64 位数据 类型的支持小数。Cellsize (可选) Number of bands Mosaic method(可选)输出数据的象元尺寸。 栅格数据所包含的波段数。 用来对重叠区域进行处理的方 式。共有六种： 1.FIRST：处理时，重叠区域 内的象元灰度值将取第一幅影 像（左）的对应象元值。 2.LAST：处理时，重叠区域内 的象元灰度值将取最后一幅影 像（右）的对应象元值。 3.BLEND： 重叠区域内的象元值 取覆盖该重叠区域影像的对应 象元值的加权平均值。且该值 与像素到重叠区的边缘的距离 有关。 4.MEAN: 重叠区域内的象元值 取覆盖该重叠区域影像的对应 象元值的平均值。 5.MINIMUM： 重叠区域内的象元 值取所有覆盖该重叠区域的影 像的对应象元值的最小值。 6.MAXIMUM： 重叠区域内的象元 值取所有覆盖该重叠区域的影 像的对应象元值的最大值。Double Long StringMosaic Colormap Mode (可选)决定采用输入栅格数据中的哪 个数据的颜色表作为输出数据 的颜色表。共有四种方案： 1.REJECT：当且仅当输入的栅 格数据都没有颜色表时可用。 2.FIRST： 采用输入栅格数据中 的第一个数据的颜色表作为输 出数据的颜色表。为默认值。String243.LAST：采用输入栅格数据中的最后一个数据的颜色表作为 输出数据的颜色表。 MATCH： 生成的结果数据中颜色 表中的颜色是唯一的。工具三：Raster Catalog To Raster Dataset tool 该工具将栅格目录（Raster Catalog）中的栅格数据进行镶嵌然后保存到栅格数据集 （Raster Dataset）里面。输入为栅格数据目录，输出为栅格数据集。工具界面：工具参数意义： 参数Input Raster Catalog Output Raster Dataset Expression (可选) Mosaic Method(可选)含义 输入要镶嵌的栅格目录 输出的栅格数据集（名字和扩展名） 输入适当的 SQL 语言来选择栅格目录 中指定的行。 用来对重叠区域进行处理的方式。共有 六种： 1.FIRST：处理时，重叠区域内的象元 灰度值将取第一幅影像（左）的对应象 元值。 2.LAST：处理时，重叠区域内的象元灰类型 栅格目录 栅格数据集 SQL 语言 String25度值将取最后一幅影像（右）的对应象 元值。 3.BLEND：重叠区域内的象元值取覆盖 该重叠区域影像的对应象元值的加权 平均值。且该值与像素到重叠区的边缘 的距离有关。 4.MEAN: 重叠区域内的象元值取覆盖 该重叠区域影像的对应象元值的平均 值。 5.MINIMUM：重叠区域内的象元值取所 有覆盖该重叠区域的影像的对应象元 值的最小值。 6.MAXIMUM：重叠区域内的象元值取所 有覆盖该重叠区域的影像的对应象元 值的最大值。 Mosaic Colormap Mode (可选) 决定采用输入栅格数据中的哪个数据 的颜色表作为输出数据的颜色表。共有 四种方案： 1.REJECT：当且仅当输入的栅格数据都 没有颜色表时可用。 2.FIRST：采用输入栅格数据中的第一 个数据的颜色表作为输出数据的颜色 表。为默认值。3.LAST：采用输入栅格数据中的最后一String个数据的颜色表作为输出数据的颜色 表。 4.MATCH：生成的结果数据中颜色表中 的颜色是唯一的。 Order by field (optional)Ascending (可选)定义的字段，用来指定数据目录中的项 目 选择是否按 Order by field 中的升序排 列。 如果不选择升序，将默认使用降 序。
Ascending：镶嵌时按数据行的FIELD Boolean升序进行。 这是默认的。None：镶嵌时按数据行的降序进行。 Pixel type (可选) 指定输出的栅格数据集象元比特位数。 String 您必须设置像素类型，以符合您现有的 输入栅格数据集。 如果您没有设置像 素类型的 8 位将使用默认值，你的输出 可能变成不正确。
1_BIT - 1 位无符号整数。 的26值可以是 0 或 1。
2_BIT - 2 位无符号整数。 支 持的值可以从 0 到 3。 4_BIT -甲 4 位无符号整数。 支持的值可以从 0 到 15。 8_BIT_UNSIGNED - 8 位无符号 数据类型。 这些值的范围可以 从 0 到 255。 这是默认的。
8_BIT_SIGNED - 8 位签署的数 据类型。 这些值的范围从-128 到 127。
16_BIT_UNSIGNED - 16 位无符 号数据类型。 这些值的范围从 0 到 65,535。
16_BIT_SIGNED -甲 16 位有符 号数据类型。 这些值的范围从 -32,768 到 32,767。
32_BIT_UNSIGNED - 32 位无符 号数据类型。 这些值的范围从 0 到 4,294,967,295。
32_BIT_SIGNED 一个 32 位有 符号数据类型的数据库的支 持。 这些值的范围从 -2,147,483,648 到 2,147,483,647。
32_BIT_FLOAT - 32 位数据类 型的支持小数。 64_BIT - 64 位数据类型的支 持小数。Color Balancing (可选)选择是否使用回避技术来对栅格目录 项进行色彩校正。 栅格目录中的所有 像素将被用来确定色彩平衡算法的伽 玛值和对比度值。
NONE：镶嵌时不进行彩色平Boolean衡。 这是默认的。 ColorBalancing： 镶嵌时进行 彩色平衡。 Color (可选) Matching Method 选择镶嵌时采用的颜色匹配方法。共有 四种方案： 1.NONE：不进行匀光处理 2.StatisticMatching：先分别统计参 考栅格数据和目标数据在重叠区域中 String27的像素的颜色值得最小值、最大值和中 值，然后计算变换关系，并将这种变换 关系计算整个结果数据的颜色值。 3.HistogramMatching：在参考影像和 目标影像的重叠区域中进行直方图匹 配，然后利用这种变换关系纠正目标影 像的颜色值。 4.LinearCorrelationMatching ， 该 方 法将匹配重叠像素，插值到其它像素。 若像素没有一个一对一的关系，将采用 加权平均来计算。 Reference raster (可选) 如果应用颜色匹配，选择如何指定参考 栅格。
CALCULATE_FROM_ALL：该系统 将基于所有栅格目录项计算出 最佳的栅格数据集来使用。
SPECIFY_OID：用户将测试栅 格目录的项目中的对象标识 （OID） 并将其用作参考光栅。 ，
DEFINE_FROM_SELECTION： 该系 统将基于栅格目录选定的项来 计算出最佳的栅格数据集来使 用。 Reference raster OID (可 选) 参考栅格的对象标识。在栅格目录中 OID 是唯一的。 Long String工具四：Workspace To Raster Dataset tool 该工具将存储在指定工作空间中的所有栅格数据集镶嵌起来存储到一个栅格数据 集中。目标栅格数据集（即作为输出结果的栅格数据集）必须已经存在。 工具界面：28工具参数含义：参数 Input Workspace Target Raster Dataset Include Sub-directories(可选) 含义 包含所有要镶嵌的栅格数据集的 工作空间 一个已经存在的栅格数据集， 将保 存镶嵌后的输出结果。 指定是否包含子目录。 NONE： 不包括子目录。 这是默认的。 INCLUDE_SUBDIRECTORIES： 镶嵌时 采用子目录中所有的栅格数据集。 Mosaic Method (可选) 用来对重叠区域进行处理的方式。 String 共有六种： Boolean Raster Dataset 类型 Workspace1.FIRST： 处理时，重叠区域内的象元灰度值将取第一幅影像（左） 的对应象元值。 2.LAST： 处理时， 重叠区域内的象 元灰度值将取最后一幅影像（右） 的对应象元值。 3.BLEND：重叠区域内的象元值取 覆盖该重叠区域影像的对应象元 值的加权平均值。 且该值与像素到 重叠区的边缘的距离有关。294.MEAN: 重叠区域内的象元值取 覆盖该重叠区域影像的对应象元 值的平均值。 5.MINIMUM：重叠区域内的象元值 取所有覆盖该重叠区域的影像的 对应象元值的最小值。 6.MAXIMUM：重叠区域内的象元值 取所有覆盖该重叠区域的影像的 对应象元值的最大值。 Mosaic Colormap Mode ( 可 选) 决定采用输入栅格数据中的哪个 数据的颜色表作为输出数据的颜 色表。共有四种方案： 1.REJECT： 当且仅当输入的栅格数 据都没有颜色表时可用。 2.FIRST：采用输入栅格数据中的 第一个数据的颜色表作为输出数 据的颜色表。为默认值。3.LAST： 采用输入栅格数据中的最String后一个数据的颜色表作为输出数 据的颜色表。 4.MATCH：生成的结果数据中颜色 表中的颜色是唯一的。 Ignore Background Value (可选) Nodata Value (可选) 指定栅格数据集中当一个像素的 值是多少时它会被当做背景而不 是被当做有效数据的一部分。 在输出的栅格数据集中所有具有 指定值的像素都会被赋值为给定 的 NoData Convert 1 bit data to 8 bit (可选) Value Boolean 决定是否要把用一个比特表示一 个像素的值转换成为用八个比特 来表示。转换后在 ArcSDE 中显示 栅格数据会顺畅些。 有两种选择： 1.NONE：不转换。为默认值。 2.OneBitTo8Bit：转换。 Mosaicking Tolerance ( 可 选) 镶嵌时的结合容差。 若镶嵌时像素 位置差大于容差， 在镶嵌时就需要 进行重采样，否则不需要。 有效值范围：0 到 0.9999. Color Matching Method (可 选) 选择镶嵌时采用的颜色匹配方法。 String 共有四种方案： 1.NONE：不进行匀光处理 2.StatisticMatching：先分别统 计参考栅格数据和目标数据在重 Double Double Double30叠区域中的像素的颜色值得最小 值、 最大值和中值， 然后计算变换 关系， 并将这种变换关系计算整个 结果数据的颜色值。 3.HistogramMatching：在参考影 像和目标影像的重叠区域中进行 直方图匹配， 然后利用这种变换关 系纠正目标影像的颜色值。 4.LinearCorrelationMatching， 该方法将匹配重叠像素， 插值到其 它像素。 若像素没有一个一对一的 关系，将采用加权平均来计算。2.2.3.6.栅格数据的裁剪(Clip)Clip 工具对栅格数据进行裁剪，得到一个栅格数据集的空间数据子集。Clip 工具 在在 ArcToolbox-&Data Management Tools-& Raster--&Raster Processing-&Clip 目录里面。 鼠标左键双击工具名字即可调出 Clip 对话框。如下图所示：工具界面：31工具参数及含义：参数 Input Raster Output Extent (可选) 含义 输入的要裁剪的栅格数据集 输入一个已经存在的栅格或矢 量图层，裁剪时将按照该图层 的范围进行裁剪。 Rectangle Use Input Features for Clipping Geometry 确定裁剪区域的四个坐标值 如果你输入了一个矢量图层， 并按该图层来裁剪，你就可以 在此处选择是按包含该特征类 的最小矩形来裁剪还是按其实 际多边形边界来裁剪。 NONE：将按包含特征的最小矩 形窗口进行裁剪。 ClippingGeometry：按特征的 实际多边形边界进行裁剪 Output Raster Dataset Nodata Value (可选) 输出的栅格数据集 在输出的栅格数据集中所有具 有指定值的像素都会被赋值为 给定的 NoData Value 栅格数据集 Int Boolean 类型 栅格数据集 地理数据集322.2.4. ENVI 影像处理2.2.4.1. 图像几何校正几何校正是利用地面控制点和几何校正数学模型来矫正非系统因素产生的误差， 由 于校正过程中会将坐标系统赋予图像数据，所以此过程包括了地理编码。2.2.4.1.1. 几何校正概述在开始介绍 ENVI 的几何校正操作之前， 首先对 ENVI 的几何校正几个功能要点做一 个说明。 控制点选择方式ENVI 提供以下选择方式： （1） 从栅格图像上选择如果拥有需要校正图像区域的经过校正的影像、地形图等栅格数据，可以从中选择 控制点，对应的控制点选择模式为 Image to Image。 （2） 从矢量数据中选择如果拥有需要校正图像区域的经过校正的矢量数据，可以从中选择控制点，对应的 模式为 Image to Map。 （3） 从文本文件中导入事先已经通过 GPS 测量、摄影测量或者其他途径获得了控制点坐标数据，保存为 以[Map (x,y), Image (x,y)]格式提供的文本文件可以直接导入作为控制点，对应的控制点 选择模式为 Image to Image 和 Image to Map。 （4） 键盘输入如果只有控制点目标坐标信息或者只能从地图上获取坐标文件（如地形图等），只 好通过键盘敲入坐标数据并在影像上找到对应点。 几何校正模型ENVI 提供三个几何校正模型：放射变换（RST）、多项式和局部三角网（Delaunay Triangulation）。 控制点的预测与误差计算控制点的预测是通过控制点回归计算求出多项式系数， 然后通过多项式计算预测下 一个控制点位置，RMS 值也是用同样的方法。默认多项式次数为 1，因此在选择第四个 点时控制点预测功能可以使用，随着控制点数量的增强，预测精度随之增加。332.2.4.1.2. Landsat5 影像几何校正下面所要介绍的是以具有地理参考的 SPOT4 10 米全色波段为基础，进行 Landsat5 TM 30 米图像的精校正过程， 文件都是以 ENVI 标准栅格格式储存， 其流程如图 所示。图 3.14 几何校正一般流程第一步：打开并显示图像文件主菜单-&File-&Open Image File，将 SPOT （bldr_sp.img） TM 图像(bldr_tm.img)文件 和 打开，并分别将他们显示在 Display 中。第二步：启动几何校正模块（1） 主菜单-&Map-&Registration-&Select GCPs:Image to Image，打开几何校正模 块。 （2） 选择显示 SPOT 文件的 Display 为基准影像 （Base Image） ，显示 TM 文件的 Display 为待校正影像（Warp Image），点击 OK 进入采集地面控制点。34图 3.15 选择基准与待校正影像第三步：采集地面控制点（1） 在 Ground Control Points Selection 面板中，选择 Options-&Point Colors，修 改 GCP 在可用和不可用状态的颜色，这里按照默认。 （2） 在两个 Display 中找到相同区域，在 Zoom 窗口中，点击左小下角第三个按 钮 ，打开定位十字光标，将十字光标到相同点上，点击 Ground ControlPoints Selection 上的 Add Point 按钮，将当前找到的点加入控制点列表。 （3） 用同样的方法继续寻找其余的点，当选择控制点的数量达到 3 时，RMS 被 自 动 计 算 。 Ground Control Points Selection 上的 Predict 按 钮 可 用 ， 选择 Options-&Auto Predict，打开自动预测功能。这时您在 Base Image（即 Spot）上 面定位点，Warp Image（TM 影像）上会自动预测区域。 （4） 当选择一定数量的控制点之后 （至少 3 个） 我们可以利用自动找点功能。 ， Ground Control Points Selection 上， 选择 Options-&Automatically Generate Points， 选择一个匹配波段，这里选择 band5，之后出现如图 2.16 所示的面板。这里设 置 Tie 点的数量为 40， Search Window Size 为 111， 其他选择默认参数， 点击 OK。 （说明，这个面板更详细的参数说明参考表 4.3）35图 3.16 Tie 点选择参数设置 （5） 点击 Ground Control Points Selection 上的 Show List 按钮，可以看到选择 的所有控制列表，如图 2.17 所示。选择 Image to Image GCP List 上的 Options-&Order Points by Error，按照 RMS 值有高到底排序。 （6） 对于 RMS 过高，一是直接删除，选择此行，按 Delete 按钮；二是在两个 影像的 ZOOM 窗口上，将十字光标重新定位到正确的位置，点击 Image to Image GCP List 上的 Upddate 按钮进行微调，这里直接删除。 （7） 总的 RMS 值小于 1 个像素时，完成控制点的选择。点击 Ground Control Points Selection 上的 File-&Save Coefficients to ASCII，将控制点保存。图 3.17 控制点列表第四步：选择校正参数输出有两种校正输出方式：Warp File 和 Warp File (as Image Map)
Warp File （1） 在 Ground Control Points Selection 上，选择 Options-&Warp File，选择校正 文件(TM 文件)。 （2） 在校正参数面板中（图 3.18），校正方法选择多项式（2 次）。 （3） 重采样选择 Bilinear，背景值（Background）为 0. （4） Output Image Extent：默认是根据基准图像大小计算，可以做适当的调 整。 （5） 选择输出路径和文件名，单击 Ok 按钮。 这种校正方式得到的结果，它的尺寸大小、投影参数和像元大小（如果基准图像 有投影）都和基准图像一致。36图 3.18 校正参数设置
Warp File (as Image Map) （1） 在 Ground Control Points Selection 上，选择 Options-& Warp File (as Image Map) ，选择校正文件(TM 文件)。 （2） 在校正参数面板中 （图 3.17） 默认投影参数和像元大小与基准影像一致。 ， （3） 投影参数不变，在 X 和 Y 的像元大小输入 30 米，按回车，图像输出大小自 动更改。 （4） 校正方法选择多项式（2 次）。 （5） 重采样选择 Bilinear，背景值（Background）为 0. （6） Output Image Extent：默认是根据基准图像大小计算，可以做适当的调 整。 （7） 选择输出路径和文件名，单击 Ok 按钮。37图 3.19 Warp File (as Image Map)校正参数设置第五步：检验校正结果检验校正结果的基本方法是：同时在两个窗口中打开图像，其中一幅是校正后的 图像，一幅是基准图像，通过视窗链接（Link Displays）及十字光标或者地理链接 （Geographic Link）。 在显示校正后结果的 Image 窗口中，右键选择 Geographic Link 命令，选择需要链接 的两个窗口，打开十字光标进行查看，如图 3.20 所示。38图 3.20 检验校正结果 注： ENVI 几何校正侧重于消除非系统因素导致的几何误差， 进行图像对图像方式纠正比 较方便。2.2.4.2.影像镶嵌2.2.4.2.1. 影像镶嵌概述影像镶嵌指在一定地数学基础控制下， 把多景相邻遥感影像拼接成一个大范围的影 像图的过程。影像裁剪的目的是将研究之外的区域去除，常用的是按照行政区划边界或 自然区划边界进行图像的裁剪，在基础数据生产中，还经常要做标准分幅裁剪。 ENVI 的影像镶嵌功能提供交互式的方式将没有地理坐标或者有地理坐标的多幅影 像合并，生成一幅单一的合成影像。镶嵌功能提供了透明处理、直方图匹配，颜色自动 平衡的功能，还提供虚拟镶嵌，用户可以保存为一个工程文件，快速浏览镶嵌结果。2.2.4.2.2. TM 数据镶嵌下面以两幅经过几何校正的 TM 30 米影像为例，介绍 ENVI 的镶嵌过程。 （1） 单击主菜单-&File-&Open Image File，将两幅影像打开（mosaic1_equal.dat 和 mosaic_2.dat）。 （2） 单击主菜单-&Map-&Mosaicking-&Georeferenced，打开镶嵌功能，如图 3.23 所示。39图 3. 23 Map Based Mosaic 面板 （3） 加载 Mosaic 影像在 Map Based Mosaic 面板上，单击 Import-&Import Files，将两幅影像加载（按 Ctrl 或 Shift 键可多选）。 （4） 设置影像重叠顺序Mosaic 功能面板上的图像列表中，列表中文件列表靠下的在图像预览中是在上层， 可以选择此文件列表，单击右键在快捷菜单选择 Lower Image to Bottom 或者 Lower Image Position 调整图像文件顺序，如图 3.24 所示。40图 3.24 图层叠加顺序调整 （5） 设置影像背景选择处于最上面的图像层，单击右键，选择 Edit Entry，如图 3.25 所示。这个面板 可以设置影像背景、接边线、重叠区处理、颜色校正/平衡等。将这里的 Data Value to Ignore 设置为 0，让背景透明。 （6） 绘制切割线ENVI 支持将注记作为重叠区的切割线。 为了在重叠区方便绘制切割线， 我们先保存 为一个虚拟镶嵌文件。Mosaic 功能面板中，单击 File-&Save Template，选择一个路径保 存。 在 Available Bands List 中,将虚拟镶嵌文件在 Display 中显示。在显示窗口单击 Image-&Overlay-&Annotation。在注记对话框中单击 Object-&Polyline，绘制窗口 Window 选择 Image，在 Image 中绘制一条切割线，切割线的起点和终点都超出图像边缘，点击 右键结束。在注记对话框中单击 Object-&Symbol，在切割线下半部分标示一个符号，标 记这部分被切割，点击右键结束。选择 File-&Save Annotation 选择路径保存。41图 3.25 绘制切割线 （7） 设置切割线回到 Mosaic 功能面板中，选择处于最上面的图像层，单击右键，选择 Edit Entry。 单击 Select Cutline Annotation File 按钮，选择第六步绘制的切割线。 还可以设置接边处 的羽化范围，这里不设置羽化范围（为 0）。 （8） 校正颜色在 Edit Entry 面板中，选择 Mosaic Display 为 RGB 显示，波段合成为 5、4、3，同样 将另外一幅影像也显示为 RGB:543，可以发现两幅影像的颜色不一致。 回到 Mosaic 功能面板中，右键单击 Mosaic1_equal.dat 选择 Edit Entry，在出现的对 话框中，把 Color Balancing 选择为 Fixed，调整这幅影像的颜色；同样的方法设置 Mosaic_2.dat 的 Color Balancing 为 Adjust，以这幅影像为基准。 （9） 输出结果回到 Mosaic 功能面板中，单击 File-&Apply，如图 2.26 所示，设置输出像元大小为 30，重采样方法为 Bilinear，设置输出路线，在 Color Balance using 中选择 stats from complete files，点击 OK 输出。42图 3.26 输出结果设置和结果 当有很多副具有地理投影信息，数据量很大的影响，并且不用做匀色和接边线处理 时候，可以使用 Mosaic 批处理补丁（mosaic_maker_jg.sav），将这个文件拷贝到 ENVI 安装目录下的 Save_Add 文件夹下，重新启动 ENVI，可以在主菜单 -&Map-&Mosaicking-&Mosaic Batch，之后选择一个存放镶嵌文件的文件夹，以及选择一 个输出镶嵌结果。 这个批处理补丁计算速度非常快，经过测试，36 个 200 多 M 大小文件，大概 40 分 钟能镶嵌完成一个 10G 左右的影像结果。 注：1、ENVI 影像镶嵌可以方便的完成图像按接边线镶嵌，并且 ENVI 的镶嵌性能很 高。 2、图像镶嵌补丁非常适合下载的分幅 DEM 镶嵌。2.2.4.3.影像裁切2.2.4.3.1. 影像裁切概述影像裁剪的目的是将研究之外的区域去除， 常用的是按照行政区划边界或自然区划 边界进行图像的裁剪。 不规则分幅裁剪是指裁剪图像的外边界范围是一个任意多边形， 通过事先生成一个 完整的闭合多边形区域，可以是一个手工绘制的 ROI 多边形，也可以是 ENVI 支持的矢 量文件，针对不同的情况采用不同裁剪过程。432.2.4.3.2. 手动绘制感兴趣区（1） 打开图像 can_tmr.img 并显示在 Display 中。 （2） 在 Image 视窗中单击 Overlay-&Region of Interest。在 ROI Tool 面板中，单击 ROI_Type-&Polygon，绘制窗口选择 Image，绘制一个多边形，右键结束。根据 需求可以绘制若干跟多边形。 （1） 选择主菜单-&Basic Tools-&Subset data via ROIs，或者选择 ROI Tool-&File-& Subset data via ROIs，选择裁剪图像。 （3） 在 Spatial Subset via ROI parameters 面板中（图 3.28）， （4） 在 Select Input ROIs 列表中选择 ROI。 （5） 在“Mask pixels outside of ROI?”项中选择 yes，Mask Background Value 为 0。 （6） 选择输出路径及文件名，单击 OK 裁剪图像。图 3.28Spatial Subset via ROI parameters 面板2.2.4.3.3. 矢量数据生成感兴趣区（1） 选择主菜单-&File-&Open Vector File，打开裁剪图像所在区域的 Shapefile 矢 量文件 region.shp， （2） 在打开的 Import Vector Files Parameters 面板中，选择 Memory，其他参数 按照默认，单击 OK。 （3） 在打开的 Available Vector List 面板中，选择 File-&Export Layer to ROI，在弹 出的对话框中选择裁剪图像，单击 OK。 （4） 在 Export EVF Layer to ROI 选择对话框中，选择将所有矢量要素转成一个 ROI(Convert all record of an EVF layer to one ROI)，单击 OK。 （5） 选择主菜单-&Basic Tools-&Subset data via ROIs，选择裁剪图像。44（6） 在 Spatial Subset via ROI parameters 中，选择由矢量生成的 ROI，在“Mask pixels outside of ROI?”项中选择 yes，Mask Background Value 为 0。 （7） 选择输出路径及文件名，单击 OK 裁剪图像。Import Vector Files Parameters 面板2.3. 地形数据获取与处理2.3.1. 概述数字地形模型（DTM）是 20 世纪 50 年代由美国 MIT 摄影测量试验室主任米勒 （C.L.MILLER）首次提出，并用其成功地解决了道路工程中土方估算等问题。此后它被 用于各种线路选线（铁路、公路、输电线等）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度45计算，任意两点间的通视判断即任意断面图绘制。在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡 向图、 立体透视图， 制作正射影像图以及地图的修测。 DTM 是地理信息系统的基础数据， 可用于土地利用现状的分析、合理规划和洪水险情预报等。在军事上可用于导航、作战 电子沙盘等。 DTM 是描述地形表面形态空间位置和地形属性分布的有序数值阵列。 DTM 以离散 分布的平面点来模拟连续分布的地形。 数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程 模型（DEM）。不过，被描述的地形属性也可以是地理空间上的地价、污染负荷量、绿 化率、降雨量、气温、人口密度等。2.3.2. DEM 的主要表示模型2.3.2.1. 等高线模型等高线模型表示高程，高程值的集合是已知的，每一条等高线对应一个已知的高程 值， 这样一系列等高线集合和它们的高程值一起就构成了一种地面高程模型。 如图 2.2。 2-2 所示。图 2.2.2-1：等高线 等高线通常被存成一个有序的坐标点对序列，可以认为是一条带有高程值属性的简 单多边形或多边形弧段。由于等高线模型只表达了区域的部分高程值，往往需要一种插 值方法来计算落在等高线外的其它点的高程， 又因为这些点是落在两条等高线包围的区 域内，所以，通常只使用外包的两条等高线的高程进行插值。462.3.2.2.规则格网模型规则网格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。规则网格将区域空 间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。数学上可以表示为一个矩阵， 在计算机实现中则是一个二维数组。 每个格网单元或数组的一个元素， 对应一个高程值， 如图 2.2-1 所示。图 2.2.2-2：格网 DEM 规则格网的高程矩阵，可以很容易地用计算机进行处理，特别是栅格数据结构的地 理信息系统。 它还可以很容易地计算等高线、 坡度坡向、 山坡阴影和自动提取流域地形， 使得它成为 DEM 最广泛使用的格式，目前许多国家提供的 DEM 数据都是以规则格网的 数据矩阵形式提供的。格网 DEM 的缺点是不能准确表示地形的结构和细部，为避免这 些问题，可采用附加地形特征数据，如地形特征点、山脊线、谷底线、断裂线，以描述 地形结构。 目前常用的获取 DEM 数据的方法有两种： 1、用现有地形图扫描数字化等高线，获取高程数据生成 DEM。 2、用航天、航空遥感影像立体像对提取 DEM；2.3.2.3.不规则三角网（TIN）模型尽管规则格网 DEM 在计算和应用方面有许多优点， 但也存在许多难以克服的缺陷： 1）在地形平坦的地方，存在大量的数据冗余； 2）在不改变格网大小的情况下，难以表达复杂地形的突变现象；473）在某些计算，如通视问题，过分强调网格的轴方向。 不规则三角网（Triangulated Irregular Network, TIN）是另外一种表示数字高程模型 的方法[Peuker 等，1978]，它既减少规则格网方法带来的数据冗余，同时在计算（如坡 度）效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。 不规则三角网数字高程由连续的三角面组成，三角面的形状和大小取决于不规则分 布的测点，或节点的位置和密度。不规则三角网与高程矩阵方法不同之处是随地形起伏 变化的复杂性而改变采样点的密度和决定采样点的位置， 因而它能够避免地形平坦时的 数据冗余，又能按地形特征点如山脊、山谷线、地形变化线等表示数字高程特征。1 2 3 4 5 6 7 8 X X X X X X X X Y Y Y Y Y Y Y Y Z Z Z Z Z Z Z Z1 3 2 1 5 6 5 6 7 7 8 4 4 3 2 顶点 邻接三角形81 2 3 4 5 6 7 81 1 1 2 5 4 4 35 4 2 3 6 5 7 46 5 4 4 8 8 8 72 1 X 3 1 2 6 45 3 4 X X 5 8 7X 6 2 8 6 7 X X点文件三角形文件图 2.2.2-3：三角网2.3.2.4.层次模型层次地形模型（Layer of Details，LOD）是一种表达多种不同精度水平的数字高程模 型。大多数层次模型是基于不规则三角网模型的，通常不规则三角网的数据点越多精度 越高，数据点越少精度越低，但数据点多则要求更多的计算资源。所以如果在精度满足 要求的情况下，最好使用尽可能少的数据点。层次地形模型允许根据不同的任务要求选 择不同精度的地形模型。层次模型的思想很理想，但在实际运用中必须注意几个重要的 问题： 1）层次模型的存储问题，很显然，与直接存储不同，层次的数据必然导致数据冗 余。 2）自动搜索的效率问题，例如搜索一个点可能先在最粗的层次上搜索，再在更细 的层次上搜索，直到找到该点。 3）三角网形状的优化问题，例如可以使用 Delaunay 三角剖分。484）模型可能允许根据地形的复杂程度采用不同详细层次的混合模型，例如，对于 飞行模拟，近处时必须显示比远处更为详细的地形特征。 5）在表达地貌特征方面应该一致，例如，如果在某个层次的地形模型上有一个明 显的山峰，在更细层次的地形模型上也应该有这个山峰。 ArcGIS 的 Terrain 的数据类型就是基于层次模型思想建立的， 遥感高程数据 （如激 光雷达和声纳点的测量值）在数量上可达数十万甚至上百万之多。因此，如今的大多数 硬件和软件在对这种类型的数据进行管理和建模时仍显笨重。 Terrain 数据集允许生成 一系列规则和条件， 根据此类规则和条件将源数据的索引编成一组动态生成的有序 TIN 金字塔。 Terrain 数据集是管理地理数据库中基于点的大量数据并动态生成高质量精确 表面的有效方法。激光雷达、声纳和高程的测量值在点的数量上可达几十万甚至数十亿 之多。在很多情况下，不允许对此类数据进行组织、分类以及根据此类数据生成 3D 产 品，而即使允许，要执行这些操作也会相当困难。Terrain 数据集可用于克服这些数据 管理难题， 它能够对源数据进行编辑， 并且在不同的分辨率下均可生成具有高精度的 TIN。 渲染非常大的 TIN 通常比较困难，这部分归因于硬件（如显卡）的限制。然而，在渲 染需要以最佳分辨率显示的区域时， terrain 是很好的选择。 因此， 如果在 ArcGlobe 或 ArcMap 中有一个小比例区域，则 terrain 将会利用较少的结点在屏幕上生成渲染的 TIN。不过，如果以大比例放大某个区域，将使用全分辨率（利用该区域的所有结点） 动态生成 TIN。 其明显的优势在于， 只有一小部分研究区域使用大量结点来渲染， 或者， 使用结点的子采样集合动态生成低分辨率的 TIN。2.3.3. ArcGIS 地形数据获取、处理ArcGlobe 里面支持格网 DEM、TIN、Terrain 模型的三维地形显示。2.3.3.1.等高线转成格网 DEM表示地形的最常见的线模式是一系列描述高程曲线的等高线。 由于现有地图大多数 都绘有等高线， 这些地图便是数字高程模型的现成数据源， 可以将纸面等高线图扫描后， 自动获取 DEM 数据。 由于数字化的等高线不适合用于模拟三维地形以及进行地形分析， 因此，必须要把数字化等高线转为格网高程矩阵。 我国 4 种比例尺 DEM 及其空间分辨率的对应关系： 1:100 万 DEM －－ 1000m 空 间分辨率； 1:25 万 DEM －－ 100m 空间分辨率； 1:5 万 DEM －－ 25m 空间分辨率； 1:1 万 DEM －－ 5m 空间分辨率。 1、由等高线生成 TIN 不规则三角网 在 ArcToolbox-& 3D Analyst Tools-&TIN Management -&Create TIN-工具。 鼠标左键双击工 具名字即可调出 CreateTIN 对话框。如图 2.3.3-1 所示：49图 2.3.2-3：等高线创建 TIN mass point：采样点 不规则分布的采样点，由 X、Y、Z 值表示，它是建立三角网的基本单位，在定义三 角网面时，每一个 mass point 都非常重要。每一个 mass point 的位置都是仔细选择以获 得表面形态的重要参数。 hard line：硬断线 表示表面上突然变化的特征线，如山脊线、悬崖及河道等。在创建 TIN 时，硬隔断 线限制了插值计算，它使得计算只能在线的两侧各自进行，而落在隔断线上点同时参与 线两侧的计算，从而改变 TIN 表面的形状。 soft line：软断线50添加在 TIN 表面上用以表示线性要素但并不改变表面形状的线，它不参与建 TIN 2、由三角网 TIN 转为 DEM 在 ArcToolbox-& 3D Analyst Tools-&Conversion -&From TIN-&TIN to Raster 工具。 鼠标左键 双击工具名字即可调出 TIN to Raster 对话框。如图 2.3.3-2 所示：图 2.3.2-3：TIN 生成 DEM2.3.4. 基于立体像对提取 DEM（ENVI）ENVI 可以从 ALOS PRISM, ASTER, CARTOSAT-1, FORMOSAT-2, GeoEye-1, IKONOS, KOMPSAT-2, OrbView-3, QuickBird, WorldView-1, SPOT 1-5 以及航空影像立体像对中提取 DEM。51下面以 ASTER L1A 级数据为例，介绍 DEM Extraction 扩展模块的操作。 图 2.2.4-1 为基于立体像对的 DEM 提取流程图，总体上分为六步。图 2.2.4-1 提取流程第一步：输入立体像对（1） 单击主菜单-&File-&Open External File -&EOS-&ASTER，打开 ASTER L1A 级数据。 （2） 单击主菜单-&Topographic-&DEM Extraction-& DEM Extraction Wizard-&New，单 击 Select Stereo Image 按钮，选择 Band 3N 为 左影像 （left image ） Band 3B 为 右 ， 影像（right image），如图 2.2.4-2 所示，单击 Next 按钮。52图 2.2.4-2 选择左右影像以及控制点方式第二步：定义地面控制点提供三种定义地面控制点方式：不定义、交互式定义和读取控制点文件。这里选择 不定义控制点，单击 Next 按钮。第三步：定义连接点（1） 提供三种定义连接点方式： 自动寻找、 交互式手工定义和外部读取控制点文件。 选择选择自动寻找，如图 2.2.4-3 所示， （2） 连接点数目（Number of Tie Points）：40。 （3） 搜索窗口大小（Search Windows Size）：111。 （4） 移动窗口大小（Moving Window Size）：15。 （5） 平均高程（Region Elevation）：自动从影像读取。 （6） 是否检查连接点（Examine and Edit Tie Points）：Yes （7） 单击 Next 按钮，进入查看/添加/编辑连接点步骤 （8） 单击 Show Table，逐个选择 Tie 点查看精度，将偏离较大的点进行微调或者直 接删除。当误差达到一定范围，单击 Next 按钮。53图 2.2.4-3Tie 点的选择与调整第四步：设定 DEM 提取参数（1） （2） （3） ENVI 会生成核线图像，可以用于立体观测，选择一个路径分别输出。 设置 DEM 输出投影参数。这里直接设置为 Wgs84 坐标。 设置 DEM 输出参数，如图 2.2.4-4 所示。54图 2.2.4-4DEM 输出投影与输出参数设置第五步：输出 DEM 并检查结果将得到的 DEM 在三维场景下查看。第六步：编辑 DEM生成的 DEM 有些地方如城区、林区等，地表物体对获得的地形有影响，需要手动 更改这些区域的高程数据。 最好将整个流程保存为工程文件，以备下次使用。图 2.2.4-5DEM 的编辑2.4. 矢量获取与处理矢量要素通常具有 shape（几何）和属性。一些典型的要素几何为点、线和面。点 要素可以表示山峰、电话杆或井位置。线要素可以表示道路、河流或山脊线。面要素可 以表示建筑物、湖泊或行政区。在三维 GIS 中矢量要素根据是否存在 Z 值分为：2D 要素 和 3D 要素，2D 要素不存储 Z 值。3D 要素，要素的属性可存储有关要素的高程或高度 的值。例如，PointZ 要素以一组 x,y,z 坐标的形式存储。 其中，2D 要素就是二维 GIS 中典型的点、线、面格式，可以通过测绘或者影像提取 获得，获取比较方便。 3D 要素获取一般有两种方法： （1） 创建一个全新的点要素类， 定义要素类几何时选中 “坐标包括 Z 值” 复选框。 然后利用编辑编辑结点 Z 值。55（2）将现有的 2D 点数据转换为包含 z 值的新要素类。可以从表面获取要素的高 度值（Interpolate Shape）或者从要素的属性获取高度值（Feature To 3D By Attribute）等2.5. 文字获取与处理2.5.1. 概述文字数据可以让表示场景中的地理信息。ArcGIS 中支持两种方式的文字方式：一 种是动态 Label，可以通过图层的 Label 属性来产生文字；另一种是注记 Annotation。 动态创建的标注 （Label） 将在漫游和缩放后按照当前地图比例尺下的最佳位置重画， 因为动态创建的标注（Label）被作为一个图层属性存储，改变设置，诸如等级分类，符 号或者标注位置将影响到图层中的标注（Label）。 注记 （Annotation） 可以从一个 Label 视图中创建或从一个已有的 Coverage 中转换， 当你使用其中的方法创建注记（Annotation）时，当前的比例尺将被作为参考比例尺， 注记要素总是用参考比例尺规定的尺寸显示。 在 ArcGlobe 的三维场景中，文字注记以 Annotations 为主。2.5.2. 注记数据获取与处理以 StatesWGS84 数据为例，介绍利用矢量图层的 labels 创建注记数据。 （1）在 ArcMap 中点击文件添加按钮 （2） 定位到包含想要添加的矢量数据所在的文件夹， 单击想要添加的图层， 单击 Add。 如图 2.4.2-1 所示：56图 2.4.2-1 添加矢量数据 （3）右击需要把 Labels 转换成 Annotations 的图层，点击 Properties。如图 2.4.2-2 所 示：57图 2.4.2-2 打开图层属性 （4）在 Layer Properties 窗口中选择 Labes 选项卡，点击 Text String 选项里的 Label Field 的向下按钮，在弹出的下拉列表里选择要以 Label 显示的属性。通过 Text Symbol 设置 lable 样式，如图 2.4.2-3 所示：58图 2.4.2-2 设置图层 Label （5）选中 Label features in this layer 点击确定查看效果。如图 2.4.2-3 所示：图 2.4.2-3 图层 Label （6） 右击需要把 Labels 转换成 Annotations 的图层，点击 Convert Labels to Annotation。 如图 2.4.2-4 所示：59图 2.4.2-4 标注转换成注记 （7）在弹出的 Convert Labels to Annotation 窗口中，按照系统默认设置，点击 Convert （如图 2.4.2-5 所示）。其中 Reference Scale 为注记的参考比例尺，当你使用其中的方 法创建注记（Annotation）时，当前的比例尺将被作为参考比例尺，注记要素总是用参 考比例尺规定的尺寸显示。参考比例尺影响加载到 ArcGlobe 时文字的大小。60图 2.4.2-5 标注转换成注记 这样图层的 Labels 就会被转换成 Annotation 要素层并加载到 ArcMap 中。可以利用 ArcMap 编辑工具对生成的注记进行修改。2.6. 3D 模型数据获取与处理2.6.1. 概述3D 模型数据（主要是城市建筑物）是建立数字城市主要的组成部分。目前最常用 三维建筑物模型的建模方法可以分为以下三类： （1）基于地图的方法，利用已有 GIS、地图和 CAD 提供的二维平面数据以及高度 辅助数据经济快速建立盒状模型； （2）基于图像的方法，利用近景、航空与遥感图像建立包括顶部细节在内的逼真 表面模型，该方法相对比较费时和昂贵，自动化程度还不高；61（3）基于点群的方法，利用激光扫描和地面移动测量快速获得的大量三维点群数 据建立几何表面模型。 基于已有二维 GIS 数据的简单建模方法具有成本低、自动化程度高的优点，在某些 需要快速建立三维模型的领域也有着广泛的应用，这也是现有大多数二维 GIS 提供三维 能力的最主要方式； 基于 CAD 的人机交互式建模方法将继续被用于一些复杂人工目标的 全三维逼真重建； 基于遥感影像和机载激光扫描的方法适用于大范围三维模型数据获取、 车载数字摄影测量方法适用于走廊地带建模、 地面摄影测量方法和近距离激光扫描方法 则适用于复杂地物精细建模等等。其中，基于影像和机载激光扫描系统的三维模型获取 方法能够适用于在大范围地区快速获取地面与建筑物的几何模型和纹理细节， 虽然现有 技术在很大程度上还依赖人工辅助， 但这无疑是最有潜力的三维模型数据自动获取技术 之一。2.6.2. 建筑物数据获取城市建筑物建立三维模型需要三种基础数据：建筑物平面数据、建筑物高度数据、 建筑物表面纹理数据。2.6.2.1.建筑物平面数据的获取建筑物的平面数据主要指的是建筑物在俯视图中投影到地平面的轮廓数据（如图 2.5.2-1）2.5.2-1 建筑物平面数据62目前建筑物平面数据获取只要有以下几种方式： （1）从原有的二维 GIS 中提取三维建筑物模型所平面信息 二维 GIS 中，建筑物一般只用投影到地面的轮廓线来表达，并将该轮廓线所勾勒出 来的图形作为面对象存储在地图数据中。二维 GIS 中的建筑物轮廓面数据可以作为三维 建筑物模型的底面； 也可以根据建模的需求把面数据转换成线数据来获取建筑物轮廓线。 利用原有 GIS 成果的基础上，很容易获取三维 GIS 中建筑物的平面几何数据，避免了重 复劳动。 （2）从影像数据中获取建筑物数据 A、使用航空影像进行交互式获取。 航空影片真实的反映了城市建筑物的所有顶部信息，同时也反映了部分建筑物的 侧面信息， 以及大部分建筑物的附属信息， 因此， 可以运用数字化结合人工交互的方式， 获取建筑物的外形特征。这种方式的特点是能够较真实的获取所需要的信息，缺点是需 要人工干预，工作量大。 B、使用高分辨率卫星影像进行建筑物的自动提取。 高分辨率影像卫星的出现，使得高分辨率、实时的城区影像能够很容易得获取。 利用遥感面向对象的自动提取功能，可以自动获取建筑物轮廓。特点：获取的速度快， 缺点是提取的几何信息不完整，需要较大的人工后续处理。 C、通过传统测绘的方式，野外测量获得。 注：依据不同的建模精度，建筑物轮廓的详细程度不同2.6.2.2.建筑物高度数据的获取建筑物高度数据的获取，主要有以下几种方法： （1）从影像中直接提取建筑物高度以及其他信息。其优点是效率高，但是目前还 不适合大批量数据的自动处理。 （2）用激光雷达结合空中影像，提取数字表面模型。其优点是获取速度快，缺点 是后续处理工作量大，费用可观。 （3） 利用原有二维 GIS 的地图资料建立的建筑物专题信息数据库。 原有的 GIS 专题 信息数据库中如果含有建筑物高度信息，就可以直接利用。或者，从建筑物的层数和建 筑物的使用性质估算建筑物的高度。这种方法优点是工作量小，缺点是信息不准确。 注：依据建筑物轮廓的详细程度不同，获取相应的建筑物高度。632.6.2.3.建筑物表面纹理数据的获取纹理数据对于 GIS 的数据管理和空间分析功能没有任何影响，但是，在地 形模型表面和建筑物模型表面粘贴真实的纹理影像，给可以突出可视的景观信 息，生成具有真实感的三维景观图。 纹理的主要来源有航空影像上提取地表和建筑物所对应的纹理数据和近景摄影影 像。目前，建筑物的纹理数据获取有以下几种方式： （1）地面摄影相片直接提取。这种方法需要用相机拍摄大量的建筑物侧面照片，其 优点是能够使建筑物模型真实感强， 缺点是获取速度慢， 且数据量大， 后续工作量也大。 具有相似的纹理的建筑物群，可以对建筑物进行批量建模，这样，可以减少纹理的获取 量和后续处理的工作量。 （2）由计算机做简单模拟绘制。这种方法采用了矢量纹理，其优点是数据量少，建 立的模型浏览速度快，但缺乏真实感。 （3）由空中摄影获取。这一方法主要获取地面影像，但空中影像中也含有部分建筑 物的侧面纹理。这种方法获取的纹理变形大，真实感也相对较差，但是获取速度快。2.6.3. ArcGIS 三维模型数据获取2.6.3.1. 简介ArcGIS 软件提供了一种新的三维元素型:Multipatch 多面体） （ 作为三维显示的模型。 Multipatch 是一种类似于点、线、面的数据类型，它可以存储在 shp 文件或者是 Geodatabase 中。 Multipatch 数据类型的优点： （1） Multipatch 数据集成几何特征、纹理、属性信息于一体。 （2） 支持数据库方式存储，管理三维是数据就像管理二维数据一样简单。 （3） 支持 GIS 功能：识别、属性查询、空间查询、空间分析。 （4） 大大提高系统的显示性能。 ArcGIS 支持主流的三维模型导入，SketchUp、3DMax、 VRML 等，提供了方便的数 据导入工具，特别是支持复杂模型（模型具有非常多的面）的导入。642.6.3.2.经济快速建立简单纹理三维模型利用已有 GIS、地图和 CAD 提供的二维平面数据以及高度辅助数据经济快速建立简 单纹理的三维模型； 以 Buildings 建筑轮廓面矢量数据为例子，介绍数据获取过程。 （1） 首先，ArcGlobe 中点击添加数据工具 示 ，打开 Buildings 数据，如图 2.6.3-1 所2.6.3.1 建筑物轮廓面数据65（2） 在 Buildings 图层右键-&Properties…打开 Layer Properties 选择 Globe Extrusion 选项 卡 如图 2.6.3-2 所示2.6.3-2 layer Properties 对话框 （3） 勾选 Extrude fearues in layer。然后可以在 Extruesion valuer or expression，in meters：中文本框中填入一个固定的拉伸的数值。 也可以选择旁边的表达式工具 ，选择按照字段或者字段的组合公式拉伸。我们这里选择按照 MAX_NF 字段 拉伸。 注：MAX_NF 字段中存储房屋轮廓中每段的高度。 （4） 点击确定可以看到快速建立的盒状三维模型。也可以在 Symbol 选项卡中给模型 选择一些简单的颜色纹理，我们这里选择按照颜色类型显示，如图 2.5.2-366如图 2.5.2-3 简单纹理三维模型 （5） 简单纹理模型可以直接利用建筑物轮廓矢量面数据不做类型转换。也可以将拉 伸后的数据转换成 Multipatch 类型数据。双击 ArcToolbox-& 3D Analyst Tools-&Conversion-&Layer 3D to Feature Class 工具打开 Layer 3D to Feature Class 对话框(如图 2.5.2-4），进行数据转换。2.5.2-4Layer 3D to Feature Class 工具 注：简单纹理存储于 3dd 的地图文档中，可以加载数据选择渲染方式来设置简单纹理。6