3.4 模拟表面
GIS可以用三种通用的方法来模拟一个表面：用表面栅格、用等高线或用不规则三角网的形式。
每种方法都有其优点，但不规则三角网具有特殊的分析能力并且表面栅格也能完成某些特定的分析。
3.4.1 栅格
许多地形数据的格式是具有高程值的统一格网形式。美国地质调查局的数字地面高程模型（DEM）数据就是一个例子。
栅格数据集可以按照规则的间隔来表现点的高程值。栅格中的每个像元有一个与其相关的高程值。
从一个具有高程的栅格数据集中，表面上任意点的高程值可以被估算出来并且可以提取一系列的等高线。栅格数据集的优点有：
- 栅格数据集的概念模型非常简单。数据存贮也非常紧凑。
- 栅格模型有较为完善的处理算法。
- 栅格格式的高程数据相对较丰富并且价格不高。
栅格数据集的不利之处在于：
- 固定的格网结构与地形的变化不一致。
- 当内插规则格网后，原始数据不会被保存。
- 在很多应用中，线性要素不能很好地表达。
3.4.2 等高线
等高线可以用来表达表面。一条等高线是一条具有相等高程值的线。对大多数地图使用者来说，等高线是最容易获得的地形信息源。
等高线适合于人为的内插。密集的等高线可以清晰地反映出局部地形的起伏。等高线有明显转角的地方往往表示该处有一条河或是一条山脊线。通过阅读等高线图，我们可以获得“土地平面图”的感觉。
然而，通常来讲，等高线不适合作计算机表面模型。即使采集等高线上的所有点也不能形成一个良好的表面数据集。
删除转换（等高线转换成栅格或TIN）带来的数据非常困难。转换等高线通常是建立表面模型的最后一种选择。
只有将它们转换成栅格层或TIN 后，我们才可以生成等高线的透视图或进行等高线的表面分析。
3.4.3 不规则三角网
不规则三角网（TIN）是表达连续表面的一种精确而且有效的模型。TIN
软件包含许多
分析表面的功能。
TIN 数据集用下面的方法生成：
1．
用摄影测量仪器、GPS 数据采集仪器或其它手段采集一系列具有x,y,z 坐标的点。在表面形状发生显著变化处采集断线。采集外部区域要素如湖泊等。
2． 根据这些点，GIS 软件生成一个最佳的三角形网络，也叫做Delaunay 三角。在TIN中，每一个三角形尽可能的接近于等边三角形。
3． 每一个三角形形成一个倾斜的面。
在TIN
中，对于任意一个具有x,y 值的点，其高程都可以通过确定三角形、然后在其中内插高程来计算。
TIN
之所以有效的原因在于表面上任意区域的点密度与该处地形的变化率成比例。平坦的草原点密度低；而山区地形则要求较高的点密度，尤其是表面发生显著变化处。
3.4.4 TIN 的各组成部分
TIN
可以表示点、线和多边形。
聚点是观测局部高程值，并且同时采集x,y,z 三个坐标。它们可以用摄影测量仪器、传感器或数据变换来采集。
断线描绘地形表面上有显著中断或不连续的地方。用断线来模拟的要素如河流、山脊、建筑基座（building
pads）的边缘或用机械分级的其它区域。
外部区域（exclusion area）用一个具有相同高程值的区域来描绘。它们通常是湖泊。
同时，投影边界也可以排除在研究表面之外。这在计算体积的时候非常有用。
3.4.5 用TIN 显示表面
有几种方法可以表达TIN
所描述的表面。我们可以将TIN 画在平面（二维）图上，用颜色来表示高程、坡度或坡向。
用ArcInfo
的三维扩展模块，我们可以叠加影像、等高线，格网线或其它要素来显示表面的透视图。
3.4.6
用TIN 进行分析
TIN 软件包含了对表面进行分析的各种操作，这些操作有：
- 计算表面上任意一点的高程、坡度和坡向。
- 通过线性或多项式内插三角形生成等高线。
- 确定表面高程值的范围。
- 总结表面的统计参数，如相对于参考平面的体积，平均坡度、面积和周长。
- 沿表面的剖线生成纵剖面图。
- 对于道路工程进行土方体积计算，据此确定在一个地方挖出的土方体积等于在另一个地方堆填的体积。
- 分析从某一点出发，表面的哪些区域是可见的。
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