GIS数字地形分析.docx

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GIS数字地形分析

实验五数字地形分析

1.实验目的

掌握基本地形因子计算、地形特征提取的基本方法和步骤，并进行不同类型地形因子的统计。

2.实验数据

ＤＥＭ数据

3.实验步骤

◆打开ArcMap，并打开dem数据。

１.坡度的提取

1）空间分析模块中的坡度提取

加载ＤＥＭ数据和空间分析模块；SpatialAnalystTools→surface→slope,打开相应的对话框；通过设置不同的输出像元大小，可以得到不同的坡度提取图。

2）三维分析模块中的坡向提取

3DAnalysist→Rastersurface→slope,打开相应的对话框；通过设置不同的输出像元大小，可以得到不同的坡度提取图。

2.坡向的提取

1）空间分析模块中的坡向提取

加载ＤＥＭ数据和空间分析模块；SpatialAnalystTools→surface→aspect,打开相应的对话框；通过设置不同的输出像元大小，可以得到不同的坡度提取图。

2）三维分析模块中的坡向提取

3DAnalysist→Rastersurface→aspect,打开相应的对话框；通过设置不同的输出像元大小，可以得到不同的坡度提取图。

3.计算表面阴影3DAnalysist→surface→Hillshade，需要设置太阳方位角和太阳高度角，设定高程转换系数，指定输出栅格单元的大小，

指定输出路径好和文件名。

4.山脊线、山谷线的提取

1）加载原始ＤＥＭ数据；ArcToolbox→SpatialAnalystTools→Hydrology；

2）洼地填充：

Hydrology→Fill，进行原始DEM的洼地填充。

在Inputsurfaceraster

文本框中选择原始DEM数据，将输出数据命名为filldem,Zlimit取默认值，即填充所有洼地。

3）无洼地水流方向的计算：

Hydrology→FlowDirection，在出现的对话框中将InputSurfaceraster文本框中选择填充过的无洼地DEM数据filldem，设置输出文件名为Flowdirfill.

4）汇流累积量的计算

Hydrology→FlowAccumulation，打开汇流累积量计算对话框，选择Flowdirfill作为输入的水流方向数据，输出数据命名为Flowacc1;

5）汇流累积量为零值的提取

SpatialAnalystTools→MapAlgebra→RasterCalculator，在文本框中填写公式：

faac0=（flowacc!

=0）,单击OK进行计算。

6）在ArcMap中打开facc0,会发现有许多的地方并不是山脊线，因此需要对此数据做如下处理：

利用；邻域分析的方法（Neighborhood→BlockStatistics），对facc0进行3*3邻域分析，求均值（mean），使数据变得光滑，处理后的数据命名为neiborfacc0.

7）SpatialAnalystTools→surface→Contours和Hillshad命令，分别生成

原始DEM的等值线图ctour和晕渲图Hillshad。

8）在neiborfacc0数据上单击右键，选择Properties命令，进入symbology选项卡，进行重新分类，将数据分为两级，这时候需要不断调整分级临界点，并以等值线图和晕渲图作为辅助判断。

属性值越接近于1的栅格越有可能是山脊线的位置，最终确定的分界阈值为0.5541.

9）将进行过二值化的neiborfacc0利用SpatialAnalystTools→Reclass→Reclassify进行重分类为reneibor,将属性值接近1的那一类的属性值赋值为1，其余的赋值为0.

10）正地形的提取过程分别是:

利用11×11窗口进行提取平均值的邻域分析，结果为meandem；原始DEM与meandem相减并以0为界进行重分类，大于0的属性重新赋值为1，小于0的赋值为0，结果命名为zhengdixing。

负地形提取：

原始DEM与meandem相减并以0为界进行重分类，大于0的属性重新赋值为0，小于0的赋值为1，结果命名为Fudixing。

11）利用SpatialAnalyst菜单下的RasterCalculator将重分类后的数据与正地形数据zhengdixing相乘，消除了那些存在于负地形区域中的错误的山脊线。

然后将计算结果进行重新分类，所有属性不为1的栅格值赋为NODATA，即得到了山脊线。

5.山谷线的提取

对于山谷线的提取，可以利用反地形的特点，即是利用一个较大的数值减去原始的DEM数据，而得到了与原始地形完全相反的地形数据，也就是原始的DEM中的山脊变成负地形的山谷，而原始DEM中的山谷在负地形中就变成了山脊，那么，山谷线的提取就可以在负地形中利用提取山脊线的方法进行提取。

1）在ArcMap中加载原始DEM数据；

2）利用SpatialAnalyst菜单下的RasterCalculator，打开栅格计算对话框;在文本框中填写反地形的计算公式:

fandem=Abs（dem-2000），点击Ok进行计算。

计算结果与原始DEM地形完全相反的反地形数据；

3）反地形计算完毕之后，山谷线的提取就和山脊线的提取步骤一样的,直到最终利用重分类的方法将重新分级的邻域分析后的结果二值化为止。

（是对反地形DEM进行洼地填充的。

计算过程的数据名称分别为：

水流方向数据为flowdirfan，汇流累计数据为flowacc2，零值汇流累计提取数据为flowacc0fan,对flowacc0fan进行均值3*3邻域分析后的结果为nbfacc0fan，并将其分级改为两级，分级阈值为0.65677。

）

4）将重新分类过后的数据与负地形数据fudixing在SpatialAnalystTools菜单下的RasterCalculator中进行相乘运算，这样就消除了那些存在负地形区域中的错误山谷线。

然后将计算结果进行重分类，所有属性值不为1的栅格值赋为NODATA。

就得到了山谷线。

6地形剖面

（1）在ArcMap下加载DEM数据，使用Customize→Toolbars→3DAnalyst,激活3DAnalyst工具，然后在3DAnalyst工具条上选择DEM数据

（2）在[3D分析]工具栏，使用Interpolateline工具创建线，以确定剖面线的起终点

（3）点击[创建剖面图]按钮ProfileGraph，得到上一步所生成的3D线段的剖面图。

（4）在生成的剖面图标题栏上点击右键，选择属性（Properties）项，进行布局调整与编辑