岩土工程师通过条件,岩土工程师需要用arcgis吗

一、概述

DEM是数字高程模型（Digital Elevation Model)的简称，接触GIS，规划，设计类的多多少少会接触到DEM，可是这个直接查看黑溜溜一片DEM到底可以用来做什么呢？

二、背景

在大多应用中DEM只是是原始数据，想要让它具体发挥价值的话，就必须要对其进行分析以及处理操作，很多人第一反应是使用ArcGIS进行分析，然后上网查各类ArcGIS的相关教程，并且如果本地没有ArcGIS的话，还需要花一些功夫去找软件进行下载，安装以及激活......这些都会花费不少的时间，并且对于一些低配机子来说，含有众多工具的ArcGIS进行DEM数据处理的效率还很低。这时候我们最想要的效果就是，用轻量化的软件以最少的步骤来最快的获取所需要的结果，对于DEM的处理来说，Global Mapper（以下简称GM）就是一个较好的软件。

那么GM到底如何处理DEM呢？网上的教程太少？官方的帮助文档是英文？没关系！本文就会对6个功能点结合实际应用进行详细的讲解呢。

三、功能介绍

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1. 晕渲图

网上下载或者项目发来的DEM，直接看上去是黑漆漆的一片，完全看不出地形的样子，这类数据到底如何查看呢？

黑漆漆一片的原因是因为，tif默认识别是图片，用图片浏览器查看dem由于是按图片的编码进行展示的，所以看不到具体的东西，展示出来就是一片黑。这里就需要使用GIS类软件对dem进行加载了，直接将tif拖入GM即可看到如下效果：

这么一看是不是就清楚多了，地形的高程以不同颜色显示着，一眼就看出了地形的样子。这个其实是dem的晕渲图效果，在工具栏中我们也可以根据不同的晕渲效果制作不同的专题图。

这样的话我们就可以根据不同的需求生成不同的晕渲图，并将其进行成图进行展示，如下我们选择边坡渲染效果，即可将坡度信息以可视化的形式直接显示出来。

然后我们将渲染图导出，即可直接获取jpg格式的图片，这样就可以在其他地方进行直接查看了。

这里我们选择JPG格式（也可以选择其他的图片格式）后点击确定进入下一步：

接下来是具体的输出配置界面，按照默认配置直接点击确定即可输出：

在选择保存的路径后，我们就可以完成导出，并且可以直接是用图片浏览器看到效果了呢。

2. 裁剪

在规划设计中，常常要使用无人机的航拍来的数据来制作dem以生成地形图，但是由于无人机航拍来相片是带有建筑的，所以最后生成的实则为dsm数据而非dem数据，并且整体的范围也会比所需要的地方大，这时候我们就需要对数据结果来进行裁剪操作。

这里我们将无人机建模获取到的dsm直接拖入GM中：

这里我们可以看到，右下角有明显的建筑轮廓，我们也可以点击3D按钮切换到三维视角来进一步确认：

这里我们就需要通过裁剪功能来将我们不需要的建筑去除，并且将范围控制到我们实际需要的高坡部分。

首先我们先在软件中绘制一个范围所需要的范围：

在有了范围后我们即可对这个面用数字化工具进行选择：

在左侧图层栏中对我们要进行的裁剪的dsm进行双击或者右击==>选项：

接下来弹出的高程选项界面中，我们点击裁剪按钮：

勾选“裁剪当前选定的多边形”这一条，然后点击确定即可完成裁剪：

这儿再将之前绘制的面进行隐藏，获取到的即为我们需要的dem数据：

但是到这一步，我们只是完成了一半，数据本身其实并没有被裁减，只是其他区域被进行了隐藏，如果要获取到最终裁减好的数据，我们必须对裁剪好的数据进行输出。

在菜单栏，我们选中文件菜单进行下拉，并选择“导出”选项中的“导出高程网格格式”功能：

这里我们选择GeoTIFF（tif）格式输出，点击确定进入下一步：

这里直接根据默认的选项点击确定进后选择输出路径即可输出：

3. 更改海拔

dem是有海拔基准的，我们一般GPS获取到的是大地高，在不同区域的高程面都可能不同，那我们如果需要实际规划设计时，就需要指定高程系的dem数据。有时候我们会碰到，获取到的dem和实际需要的高程系并不同，那么我们便需要对dem的高程值进行修改。

这里有一份从供货商那里拿到的dem，数据本身高程是大地高，而甲方需要的是85高的规划图，那我们就需要先对dem进行高程转换后再基于dem进行规划图的生成。

这里我们根据参数（不同高程系参数不同，并且参数是保密的）计算可以得出高程差为37.8m，接下来我们可以通过GM来直接进行高程的转换。

首先还是将dem拖入GM进行加载：

这里在左侧图层栏中对我们要进行的裁剪的dsm进行双击或者右击==>选项：

接下来弹出的高程选项界面中，我们点击“修改高程值”功能：

这里我们根据具体算出来的高程差进行输入，点击确定即可更改：

这里我们可以看到整体数值前后有了明显的变化：

同样，到了这一步我们的操作也只进行了一半，接下来则需要进行输出才能得到最终的结果：

4. 方量计算

在实际的施工建设中，我们需要在平地上进行建设，所以需要对高于基准面的地方进行挖出，对于低于基准面的地方进行填埋，即填挖方。计算填挖方量与平衡填挖方是竖向规划的一项重要内容。尤其在山地市，需要充分利用自然地形，合理确定规划用地和道路的设计标高，减少土石方工程量，力求填挖方就近平衡，从而降低工程造价。

那么在GM中我们如何实现对于填挖方量的加载呢？首先还是需要先将dem拖入软件进行加载：

然后我们需要绘制一个区域作为填挖方的基准面：

这时我们需要为这个基准面设置一个高度，我们需要使用图元信息工具选中我们所绘制的面并对其高程赋值：

我们这里为其添加一个名为“ELEVATION”的属性，并赋值为1780，点击确定即可：

我们现在再使用数字化工具选中刚才的绘制的面：

在选中的状态下右击该面然后点击“分析/测量”功能进行展开，选择“体积-测量体积（填挖方）”功能：

一般默认点击确定即可：

接下来即可获取到填挖方分析后的数值：

我们这里可以把它导出为csv，在excel中更详细的进行查看：

5. 地形求交

在应用中，我们可能会接触到各种精度的dem，那么我们可以对各个精度dem进行下比较，以下分别为90m，30m，12mdem在GM中加载效果：

可以明显看出dem精度越高，细节显示的越清晰，但是只是从图上看的话并不能看出具体的比较，我们可以借助于地形求交的方式，对各精度dem进行直接的比较。

首先，在分析菜单中选中“结合/比较地形图”功能：

这里我们选择“减法（差值）—有符号”选项，然后选择用30m精度的dem来和90m精度的dem进行比较，其他的设置选择默认即可：

点击确定即可进行求交分析：

这里可以看到，同高程的情况下，两者在细节方面还是有很多差别的，甚至在某些区域有着相对较大的细节差异：

用同样的方法，我们来看下12m精度dem和90m精度dem的差别，可以看出12m比起90m数据多出的细节更加丰富、清晰：

这样我们就可以通过地形求交的方法，直观地看到各精度dem的差异，我们也可以通过dem求差的结果，应用到实际的工程应用中，将工程规划设计图生成的dem与原始dem进行求差，并将求差的结果进行体积、面积计算，这样我们就可以快速的获得填挖方量的信息。

6. 地形3D可视化

在GM中，加载的地形显示的是平面的渲染图，在使用的过程中，不能直观的看到具体的地形效果，这时候我们就需要使用3D视图功能，将平面的地形用三维的方式进行渲染。

首先我们将dem拖入GM后，点击“3D”按钮：

这样， 3D的效果就直接展示在窗口中：

如果地形效果不够明显，还能通过点击“突出高度”按钮进行地形的夸张：

反之，可以通过“限制高度”按钮进行比例的收缩：

这里我们也可以绘制飞行路线，让地形自动进行展示并录制：

四、实战出真知

以上的所有用到数据都会在下面进行提供，与其看着教程不知所措，不如直接下载案例数据进行实操，通过具体操作结合教程来掌握GM的这些地形分析功能。