插值（Interpolation）通過離散的點狀數(shù)據(jù)生成連續(xù)的面狀數(shù)據(jù)，是常用的GIS分析技術?，F(xiàn)實世界中的很多現(xiàn)象是連續(xù)的，比如高程、土壤、溫度等，很難通過對整個表面進行測量的方式完成對這些連續(xù)現(xiàn)象的建模。通常是沿著表面的不同點位進行測量得到離散的測量值，中間值則是通過 “插值”的過程推斷得出。
QGIS 3.10包含兩種插值工具：不規(guī)則三角網(wǎng)插值（TINInterpolation）和反距離加權法插值（IDWInterpolation）。
任務概述
通過對德克薩斯州阿靈頓湖（Lake Arlington）進行實地深度測量，并根據(jù)測量結果繪制高程地形圖和等值線（contours ）。
將會學到的其他技巧
用點數(shù)據(jù)繪制等值線。
掩膜（mask）柵格圖層的無數(shù)據(jù)值像元。
為矢量圖層添加標簽專題圖。
獲取示范數(shù)據(jù)
本教程采用的示范數(shù)據(jù)為克薩斯州水利發(fā)展部（Texas Water Development Board ）的shape格式湖泊調查數(shù)據(jù)，下載鏈接如下：
http://www.qgistutorials.com/downloads/Shapefiles.zip
將QGIS界面設置為中文
制作地圖之前，請將您的QGIS軟件界面設置為簡體中文（如果您已經(jīng)設置過了，可以忽略本節(jié)后續(xù)內容）。操作方式為：通過菜單【Settings】->【Options…】打開對話框，選擇其中的【General】標簽，找到“Override system locale”前面的復選框并打勾，在“User Interface Transaction”下拉框中找到并選擇“簡體中文”，單擊【OK】，退出QGIS。重新啟動QGIS后即可看到簡體中文界面。
詳細操作步驟
1.打開QGIS，點擊菜單【圖層】->【添加圖層】->【添加矢量圖層…】。
2.在【數(shù)據(jù)源管理器|矢量】對話框中，【源類型】選中“文件”單選框，點擊【矢量數(shù)據(jù)集】右側的【…】按鈕，瀏覽到下載的壓縮文件。點擊【添加】按鈕。
3.在彈出的【請選擇要添加的矢量圖層…】對話框中，按住鍵盤上的Shift鍵，選中Arlington_Soundings_2007_stpl83.shp和Boundary2004_550_stpl83.shp，點擊【OK】按鈕。
4.選中的兩個圖層加載到了QGIS地圖窗口中，Boundary2004_550_stpl83是湖泊界線面圖層，在【圖層】面板中取消選中該圖層前面的復選框，使其不顯示在地圖窗口中。
5.湖泊界線圖層關閉后，Arlington_Soundings_2007_stpl83圖層顯示了出來。這個圖層看起來像是線數(shù)據(jù)，實際上是由一系列非常密集的點數(shù)據(jù)構成。
6.點擊【地圖瀏覽】工具欄的【放大】按鈕，將圖層放大即可看到點狀數(shù)據(jù)。每個點代表由差分GPS設備記錄的該位置上測深儀（Depth Sounder）測得的湖泊深度數(shù)據(jù)。
7.按下【屬性】工具欄上的【識別要素】按鈕，點擊地圖上任意的點，該點的屬性信息出現(xiàn)在地圖右側的【識別結果】面板中。其中，“ELEVATION”屬性表示湖泊該位置的深度，它將作為插值計算的輸入?yún)?shù)，用于創(chuàng)建湖泊的深度地形圖和等值線圖。
8.本教程采用不規(guī)則三角網(wǎng)插值算法對點數(shù)據(jù)進行插值。點擊菜單【處理】->【工具箱】。
9.在【處理工具箱】面板中找到【插值】->【不規(guī)則三角網(wǎng)插值】工具，雙擊運行。
10.在彈出的【不規(guī)則三角網(wǎng)插值】對話框中，【輸入圖層】面板的【矢量圖層】下拉框選擇“Arlington_Soundings_2007_stpl83”，【插值屬性】選擇“ELEVATION”字段。點擊【+】按鈕，將上述選擇結果添加到表格中?！静逯捣椒ā勘３帜J的“線性”。點擊【范圍（xmin,xmax,ymin,ymax）】右側的【…】，在彈出菜單選擇【使用圖層范圍】，當前圖層的左上角點和右下角點坐標將自動填充到文本框中?！据敵鰱鸥翊笮 棵姘逯?，設置【橫坐標像素大小】和【縱坐標像素大小】為5，表示輸出數(shù)據(jù)中每個像元的大小代表實際距離5英尺。點擊【插值】右側的【…】按鈕，將輸出文件命名為：“elevation_tin.tif”。點擊【運行】按鈕開始插值計算。
備注：根據(jù)插值方法和設置參數(shù)的不同，插值得到的結果可能大相徑庭。QGIS支持不規(guī)則三角網(wǎng)（Triagulated Irregular Network (TIN)）和反距離加權法（Inverse Distance Weighting (IDW)）兩種插值方法。TIN方法常用于高程數(shù)據(jù)插值計算，IDW方法則常用于其他數(shù)據(jù)插值計算中，如礦物濃度、人口密度等。
11.計算完成后，QGIS地圖窗口中添加了插值得到的圖層：“elevation_tin”，右鍵點擊該圖層，在彈出菜單中選擇【縮放到圖層范圍】，將該圖層全圖顯示在地圖窗口中。
12.在點數(shù)據(jù)測量區(qū)域以外，插值算法很難得到準確的計算結果。本教程示范數(shù)據(jù)是湖泊深度測量點數(shù)據(jù)，可以明顯看到，湖泊范圍以外區(qū)域的插值數(shù)據(jù)出現(xiàn)了異常。因此，需要按照湖泊界線將該圖層進行裁剪。點擊菜單【處理】->【工具箱】，調出【處理工具箱】面板，在該面板中找到【柵格提取】->【按掩膜圖層裁剪柵格】工具，雙擊運行。
13.在【按掩膜圖層裁剪柵格】對話框中，【輸入圖層】下拉框選擇“elevation_tin”，【掩膜圖層】選擇“Boundary2004_550_stpl83”，【為輸出波段指派的無數(shù)據(jù)值】文本框中輸入0.000000，該設置將柵格圖層中無數(shù)據(jù)值的像元指定為0。點擊【已裁剪（掩膜）】右側的【…】，將輸出結果文件命名為：“elevation_tin_clipped.tif”。點擊【運行】按鈕。
14.回到QGIS，地圖窗口中添加了裁剪結果圖層：“elevation_tin_clipped”，默認用“單波段灰度”進行渲染，地圖的可視化效果較差。為了達到更好的可視化效果，可以為該圖層設置樣式來表達不同的高程。請留意“elevation_tin”圖層的最小/最大高程值，它們將影響樣式設置的【最小/最大值設置】選項。點擊【圖層】面板上方的【打開圖層樣式面板】按鈕。
15.在【圖層樣式】面板中，選擇“單波段偽彩色”渲染器。展開“最小/最大值設置”，選擇【Cumulative count cut】選項，將標準數(shù)據(jù)范圍設置成數(shù)據(jù)原始取值的2%-98%，這意味著奇異值（outlier）將不會被設置成最小值或最大值，有利于改善地圖的可視化效果。【顏色漸變】下拉框中選擇“Spectral ”，再次點擊該下拉框，選擇“反轉顏色漸變”，使得藍色代表湖泊較深區(qū)域，紅色表示湖泊較淺區(qū)域。
16.地圖窗口得到一幅由湖泊深度點數(shù)據(jù)插值生成的高程地圖，利用該地圖可以生成等值線。點擊菜單【柵格】->【提取】->【等值線…】。
17.在彈出的【等值線】對話框中，【輸入圖層】選擇“elevation_tin_clipped”?！镜戎稻€之間的間隔】文本框輸入5.00000，此處默認采用地圖單位，即生成的等值線之間高程間隔為5英尺?！緦傩悦课谋究蜉斎搿癊LEV”，用于存儲該要素的高程值。點擊【等值線】右側的【…】按鈕，輸出文件名稱設置為“contours.shp ”。點擊【運行】按鈕開始提取等值線。
18.等值線提取結束后，生成的線圖層“contours”添加到了地圖窗口中。右鍵點擊該圖層，從彈出菜單選擇【屬性…】，為等值線添加數(shù)值標簽。
19.在【圖層屬性】對話框中，切換到【標簽】頁，選擇“單一標簽”，【Value】下拉框選擇“ELEV”字段，找到下方【位置】標簽，選中“彎曲”單選按鈕，點擊【OK】。
20.回到QGIS地圖窗口，可以見到，沿著每條等值線增加了一個表示該等值線高程的文本標簽。至此，通過湖泊測量點繪制高程地圖和提取等值線就完成了。
本教程到此結束。
吳建玲
2020年6月18日
聯(lián)系客服
