实验三基于GIS的土壤侵蚀因子分析与信息提取Word文档下载推荐.docx

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相反，单元尺寸越小，则描述越精确，但数据量会越大，运算速度越慢。

三、操作步骤

地形指标是最基本的自然地理要素，也是对人类的生产和生活影响最大的自然要素。

地形特征制约着地表物质和能量的再分配，影响着土壤与植被的形成和发育过程，影响着土地利用的方式和水土流失的强度。

地形指标的提取对水土流失、土地利用、土地资源评价等方面的研究起着重要的作用。

1坡向Aspect

坡向定义为坡面法线在水平面上的投影与正北方向的夹角。

在Arcview中Aspect表示每个栅格与它相邻的栅格之间沿坡面向下最陡的方向。

在输出的坡向数据中，坡向值有如下规定：

正北方向为0度，正东方向为90度，以次类推。

坡向可在数字高程模型Dem或TIN数据的基础上提取。

在Dem基础上提取坡向的步骤如下：

✧在视图目录表中添加dem并激活它。

✧从【Surface】菜单中选择【DeriveAspect】命令。

✧显示并激活生成的坡向主题AspectofDem（如图3-1）。

图3-1提取坡向

在Dem或TIN的面主题中坡度为0°

（平地）的栅格在输出的坡向主题中被赋值为-1，如果围绕中心栅格的任何相邻栅格是NoData数据，它们将被赋予中心栅格的值，然后计算坡向。

在坡向主题的图例中表示了八种主要方向，例如：

东[67.5-112.5°

],东南[112.5-157.5]。

2坡度Slope

地面上某点的坡度表示了地表面在该点的倾斜程度，坡度定义为水平面与地形面之间夹角的正切值。

在Arcview中Slope确定了中心栅格与四周相邻栅格高程值的最大变化率。

在输出的坡度数据中，坡度有两种计算方式。

●坡度（degreeofslope）：

既水平面与地形面之间夹角的正切值。

●

图3-2坡度的两种计算方法

坡度百分比（percentslope）：

既高程增量（rise）与水平增量（run）之比的百分数（如图3-2）。

坡度的应用非常广泛，例如：

●根据坡度起伏变化，确定崩塌、泥石流区域或严重的土壤侵蚀区，作为灾害防治与

水土保持工作的基础。

●提取平坦区域，为大型商业中心或房屋建筑选址。

采用Dem数据提取坡度的步骤如下：

1．添加Dem数据并激活它。

2．从【Surface】菜单中选择【DeriveSlope】命令。

3．生成新的坡度主题slopeofDem。

4．双击左边的图例，在弹出的LegendEditor对话框中可重新调整坡度分级（如图3-3）。

图3-3提取坡度

3等值线Contours

在Arcview中Contours功能生成一个新的线主题，每条线表示了具有相同高度、数量或者浓度的连续的位置的集合。

生成的等值线经过平滑处理，真实地再现了表面等值线。

采用Contours可以提取等高线、等温线、等降水量线等等，最常用的是在Dem或TIN数据的基础上生成等高线。

等高线是地面上高程相同的各点连成的闭合曲线。

根据等高线图形，可以判读地貌形态特征，量算各点的高程、坡向和坡度。

生成等高线的步骤如下：

1．在视图目录表中添加dem并激活它。

2．从【Surface】菜单中选择【CreateContours】命令。

3．在出现的ContoursParameters对话框（如图3-4）中输入等高距Contourinterval和基础等高线的值BaseContours。

4．生成等高线主题ContoursofDem（如图3-5）。

4水文分析

Fillsinks的操作步骤如下：

1．激活视图目录表中的Dem。

2．从【Hydro】菜单中选择【Fillsinks】命令。

3．在视图目录表中显示生成的FilledDem，既为填充过洼地的Dem数据（如图3-6）。

图3-6填充洼地后的Dem数据

在Arcview中提取水流方向的步骤如下：

1．从视图目录表中激活FilledDem。

2．从【Hydro】菜单中选择【FlowDirection】命令。

3．

图3-7提取水流方向

显示新生成的水流流向数据FlowDirection（见图3-7）。

在Arcview中，计算流水累积量的步骤如下：

1．从视图目录表中激活FlowDirection。

2．从【Hydro】菜单中选择【FlowAccumulation】命令。

3．显示新生成的流水累积量数据主题FlowAccumulation。

双击此主题的图例，在出现的LegendEditor对话框（见图3-8）中，单击Classify按钮，在出现的Classification对话框中选择标准偏差StandardDeviation为分类类型，单击OK。

提取的FlowAccumulation主题（见图3-9）显示了地面水系的分布状况。

提取水网密度的步骤如下：

1．

图3-9提取水流累积量

图地形起伏度

从视图目录表中激活FlowDirection。

2．从【Hydro】菜单中选择【StreamNetworkasLineShape】命令。

图3-10StreamNetwork对话框

在出现的StreamNetwork对话框（见图3-10）中输入计算水网密度的最小河流长度，其单位为栅格数。

图3-11Hydro.StreamNetwork对话框

4．在Hydro.StreamNetwork对话框（见图3-11）中选择水流方向FlowDirection主题，单击OK。

5．生成新的主题StreamNetworkShape即为水网密度分布图。

不同的河流最短长度值所计算的水网密度如下图（见图3-12、图3-13）所示：

图3-12最短河流长度为20提取的水网密度

图3-13河流最小长度为100米提取的水网密度

5、地形起伏度

地形起伏度是指在一个特定的区域内，最高点海拔高度与最低点海拔高度的差值。

它是描述一个区域地形的一个宏观性的指标。

地形起伏度的具体提取方法如下：

1、激活DEM数据，在【Analysis】菜单中使用【Neighborhoodstatistics】命令，设置statistic值为最大值，邻域的类型为矩形（也可以为圆），邻域的大小为100个Map　units（这个值也可以根据自己的需要进行改变），则可得到一个邻域为100*100的矩形的最大值层面，记为A；

2、对DEM数据采用同样的方法，只是把statistic值设置为最小值，即可得到DEM数据的最小值层面，记为B；

3、

图3-14地形起伏度

在【Analysis】菜单下使用【Calculator】命令，公式为[A-B]，即可得到一个新层面，其每个栅格的值是以这个栅格为中心的确定邻域的地形起伏值。

如果还想知道更大范围或整个区域、整个图幅的地形起伏度，则可通过【Theme】下的【Editlegend】中的statistics来查看，其内容包括地形起伏的最大值、最小值、均值等。

提取的结果如图3-14。

6、地面粗糙度：

地面粗糙度是指在一个特定的区域内，地球表面积与其投影面积之比。

它也是反映地表形态的一个宏观指标。

1、提取DEM层的坡度α；

2、在【Analysis】菜单下使用【Calculator】命令,公式为:

（（（[Slope]*3.14159/180）.cos））Pow（-1））

图3-15地面粗糙度

即可得到地面粗糙度的层面。

需要注意的是，在Arcview中，计算cos默认的角度值是弧度值，而通过提取坡度得到的值是角度，所以在计算时必须把角度转为弧度。

7、沟壑密度：

沟壑密度是指在一个特定的区域内，地表单位面积内沟壑的总长度。

沟壑密度的提取可通过水文分析方法提取沟壑，然后通过统计查询，查出沟壑的长度，再除以区域面积，则可得到区域的沟壑密度。

其关键是确定沟壑的标准。

具体方法如下：

1、

图3-16通过水文分析求出的沟壑

激活DEM数据，在【Hydro】菜单下使用【Fill】命令，对DEM数据中的高程为0的栅格进行填充，得到新的层面，记为A；

2、对A层使用【Hydro】菜单的【Flowdirection】命令,提取水流方向；

3、对水流方向层再用【Hydro】菜单的【Flowaccumulation】命令，得到水流的累积量层；

4、用【Mapquery】命令，提取出水流累积量大于500（此值需根据研究区域的土壤、植被、地形等特征及研究目的来确定）的值，即可得到提取出的沟壑层；

5、通过【Editlegend】编辑沟壑层的图例，通过其中的statistics项，可以查出沟壑层中构成沟壑的栅格单元数，则得出沟壑的长度为“沟壑的栅格单元数*栅格单元的长度”，区域的总面积可通过此统计项中的count数来算出，为“count数*每个栅格单元的面积”，最后，把单位换算成公里，则沟壑密度=沟壑的栅格单元数/（区域总的栅格单元数*栅格单元的长度*0.001）

对于如图所示的例子，沟壑的栅格单元数为8959，总的栅格单元数为391140，栅格单元的分辨率为5米，则最后的沟壑密度=8959/（391140*5*0.001）=4.58公里/平方公里。

图11-25耕地的坡度分级图

其次，对耕地的坡度组成进行统计。

例如：

计算15—25°

的坡耕地在样区中占的比例。

1．从【Analysis】菜单选取【Mapquery】命令。

2．在MapQuery对话框中构建查询表达式（见图11-26），从耕地坡度主题GengDi-Slope中提取坡度为15—25°

的数据。

图11-26建立提取15—25°

坡耕地的表达式

单击evaluate。

提取的新主题GDslope（15-25）表示了坡度为15—25°

的耕地的分布状况（见图11-27）。

4．激活GDslope（15-25）。

图11-27提取的坡度在15—25°

的耕地的分布图

5．

图11-28GDslope（15-25）主题属性表

单击，打开此主题的属性表（见图11-28）

样区的总栅格数为817777+196574=1014351，坡度为15—25°

的耕地的栅格数为196574，其在样区中所占的比例为196574/1014351=0.1933。

采用此种方法，依次计算各土地类