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从 Surfer 中的数字高程模型创建地形坡度图

在查看斜坡稳定性时,创建斜坡地图是常见的做法。您可能想要创建坡度图的一些示例是识别具有高坡度的区域以指示雪崩或滑坡危险。另一个示例可以是呈现海床的坡度图,以便可以定位具有设定的倾斜度公差的结构。使用 Surfer 可以轻松生成斜率和梯度图。


使用Grid | 下的选项可以轻松地从网格、栅格或数字高程模型(DEM)计算机坡度信息。Surfer中的微积分菜单命令。斜率值可以用度数或小数(上升/运行)表示,然后可以计算为百分比。例如,使用Grid | 您可以选择的微积分:


  1. 地形建模 | 地形坡度。此选项生成以度数表示的斜率网络文件,范围从0°(水平)到90°(垂直)。这是创建地形坡度网格文件常用选项。

  2. 微分和积分运算符 | 梯度算子。此选项生成斜率或梯度的网格文件,表示为从零(水平)到垂直接近无穷大的小数比。要将斜率计算为百分比而不是小数,请使用Grid | 将梯度运算符结果乘以100的数学运算。


使用数字高程模型(或网格文件),通过胸度为单位计算地形坡度或百分比为单位的坡度梯度


让我们来看一个例子。假设有一个容易发生雪崩的区域,我们想在地图上标出坡度大于30°的区域,为此,请按照下列步骤操作:

1、创建一个区域的地图

  • 点击地图 | 新 | 3D Surface Map,选择LovelandPass_DryGulch.grd并单击Open。

  • 让我们在上面覆盖一张航拍图。单击地图将其选中,然后单击地图 | 添加 | 基础层,选择LovelandPass.tif并单击打开。 

  • 单击是以调整限制。

  • 您可以更改 3D 表面层的属性以更好地查看叠加图像。

  1. 在对象管理器中选择3D Surface层。

  2. Property Manager中,单击常规选项卡。

  3. 单击Upper2 按钮 右侧的按钮。 

  4. Colormap对话框中,将Preset设置为GrayScale(在列表顶部)

  5. 单击颜色图左侧的颜色节点并将颜色更改白色因此颜色图从白色变为白色)。 

  6. 单击确定

  • 单击Lighting选项卡并将 Vertical light position设置为80.这会使地图变亮一点。

  • 在对象管理器中选择地图,然后在属性管理器中单击比例选项卡。

  • 在Z比例部分中,将每英寸的地图单位设置为720.8333333,消除垂直夸大。


创建3D表面并在其上福噶地理参考图像可以视化DEM。


  • 现在让我们计算坡度数据的网格,以度为单位。

  1. 打击网格  |  Calculus,选择LovelandPass_DryGulch.grd并单击Open。

  2. 选择地形建模

  3. 选择地形建模 | 地形坡度。

  4.      单击输出网格文件右侧的更改文件名按钮。 

  5.      输入名称LovelandPass_DryGulch_Slope.grd并单击Save。

  6.      单击确定并创建网格。 


选择地形建模 | Grid Calculus对话框中的Terrain Slope选项。


  • 将坡度数据的等值线添加到现有地图。单击地图以选择它。

  • 点击地图 | 添加 | Contour Map,选择LovelandPass_DryGulch_Slope.grd并单击Open。斜坡的等高线被添加到地图中。


将坡度等值线添加到 3D 表面图


现在我们可以突出显示 30 度以上的区域,这表示雪崩危险区域。 

  • 在对象管理器中选择Contours层。

  • 在Property Manager中,单击Levels选项卡。 

  • 将*小等高线级别设置为 30。

  • 更改轮廓间隔以覆盖整个值范围(例如 40)。现在我

  • 可以在地图上看到坡度大于 30°。

  • 选中填充轮廓复选框以填充轮廓。

  • 将级别方法更改为高级,然后单击编辑级别按钮。

  • 在地图级别对话框中:

  1. 双击填充列下的级别按钮,将填充设置为不透明度为 

  2. 25% 的纯红色前景色。单击确定。

  3. 双击线列下的级别按钮,将线属性设置为所需的颜色,例如红色 0.010 英寸线。单击确定。

  4. 在Label列下,双击Yes将其更改为No。

  • 单击“地图级别”对话框中的“确定”以应用更改。


设置等高线水平以可视化倾斜角度超过 30° 的区


可视化此数据的另一种方法是创建 USGS DRG 文件的底图,显示高程等值线,并将该地图与坡度数据的等值线图层重叠。


此外,在海拔等高线的 2D 地图上可视化坡度结果。打印此地图以随身携带。


请注意,当从 DEM 或网格文件计算斜率时,Surfer 在计算斜率值时会按比例使用 X、Y 和 Z 值。因此,X、Y 和 Z 值采用相同的单位,并且单位是线性的(例如英尺或米)才能使坡度计算正确。如果网格文件中的 X 和 Y 单位是纬度/经度,那么为每个节点计算的斜率将几乎是垂直的,因为与 Z 值的差异相比,X 和 Y 范围(纬度/经度范围)很小. 在这种情况下,在计算斜率之前,将数据、DEM 或网格文件的坐标系从纬度/经度转换为另一个具有线性单位的系统


在评估场地的安全性、现场工程、投影道路布局或排水模式以及许多其他应用时,坡度图可以成为工具。Surfer 还可以计算其他地形建模信息,例如坡向和曲率,以确保您获得做出明智决策所需的信息。




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2022-06-17

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