DEM分析及景观分析.docx

1、DEM分析及景观分析实现平台： ArcGIS 9.3和Fragstats3.3实验源数据为 ASCII数据：srtm3和水 流方向数据FlowDir ,在ArcMap中将ASCII数据转换为栅格数据，保存为DEM 和 FlowDir:1.基本地形参数坡度Slope实现流程：1） 在Arc Map中加载DEM数据；2） 以 DEM 为输入数据，打开【Arc Tool Box 】【Spatial Analyst Tools【Surface【Slope 工具，在窗口中设置相应的输出路径，并将输出 单位为Degree,其它为默认值，得到 Slope图层。坡向Aspect实现流程：1） 在Arc Map

2、中加载DEM数据；2） 以 DEM 为输入数据，打开【Arc Tool Box 【Spatial Analyst Tools【Surface【Aspect工具，设置相应的输出路径，得到 Aspect图层。坡度变率SOS1） 在ArcMap中,加载已经生成的Slope数据；2） 以 Slope 为输入数据，打开【Arc Tool Box 【Spatial Analyst Tools【Surface【Slope 工具，在窗口中设置相应的输出路径，并将 输出单位为Degree,其它为默认值，得到SOS图层。坡向变率SOA （纠正结果）1)在ArcGIS中加载Aspect数据；2)以 Aspect 作

3、为输入数据，执行【ArcToolBox 【Spatial Analyst Tools 【Surface【Slope，得到 SOA；曲率 Curvature全曲率 Curvature All平面曲率 Plan Curvature平面曲率 Plan Curvature实现流程：1） 在ArcGIS中加载测试数据DEM ;2） 以DEM作为输入数据，打开【Arc Tool Box】【Spatial Analyst Tools】 【Surface】【Curvature；3） 在曲率对话框中设置相应的曲率、剖面曲率和平面曲率的输出路径及名称， 其余为默认值。坡长 SbpeLength上游坡长 Upstr

4、eamSlopeLength实现流程：1） 在Arc Map中加载FlowDir数据；2） 以执行FlowDir作为输入数据，执行【Arc Tool Box【Spatial Analyst Tools【Hydrology 【Flow Len gth；3） 对话框Direction of Measurement选项选择 Upstream来求上游波长， 设置相应的输出路径，保存为 Upstr_Le n。下游坡长 DownstreamSlopeLength实现流程：1） 在Arc Map中加载FlowDir数据；2） 以执行FlowDir作为输入数据，执行【Arc Tool Box【Spatial

5、Analyst Tools【Hydrology 【Flow Len gth；3） 对话框Direction of Measurement选项选择 Downstream来求下游坡 长，设置相应的输出路径。区域地形统计参数（Statistic ）平均值Mean实现流程：1） 在Arc Map中加载DEM数据；2） 在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics，以 DEM 数据作 为输入数据，统计字段设置为 Value,统计类型选择Mean,统计邻域用默 认的3*3矩形表示，单位用cell表示。输出像素大小与 DEM相同，设 置输出路径，保存为Me

6、an。最大值Max实现流程：1） 在Arc Map中加载DEM数据；2） 在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics，以 DEM 数据作 为输入数据，统计字段设置为 Value,统计类型选择Maximum，统计邻域 用默认的3*3矩形表示，单位用cell表示。输出像素大小与DEM相同, 设置输出路径，保存为Max。最小值Min实现流程：1） 在Arc Map中加载DEM数据；2） 在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics，以 DEM 数据作 为输入数据，统计字段设置为 Value统计类

7、型选择 Minimum，统计邻域 用默认的3*3矩形表示，单位用cell表示。输出像素大小与 DEM相同， 设置输出路径，保存为 Min。标准差 Standard Deviation实现流程：1） 在Arc Map中加载DEM数据；2） 在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics，以 DEM 数据作 为输入数据，统计字段设置为Value统计类型选择Standard Divation，统 计邻域用默认的3*3矩形表示，单位用cell表示。输出像素大小与 DEM 相同，设置输出路径，保存为 SDo高程变异系数 Variance Coeffici

8、ent_Elev实现流程：1)在Arc Map中加载Mean和SD图层；2)在 Spatial Analyst 工具条下，选择【Raster Calculator】，输入 VCE=SD/Mea n；偏差 Deviation Mean实现流程：1)在Arc Map中加载Mean、SD和DEM图层；2)在 Spatial Analyst 工具条下，选择【Raster Calculator，输入 DM=(DEM-Mean)/SD。相对百分位 Percentage Range实现流程：1)在Arc Map中加载 Max、Min和DEM图层；2)在 Spatial Analyst 工具条下，选择【 Ra

9、ster Calculator，输入 PR=100*(DEM-Min)/(Max-Min)。局耶瑞指数Geary Index实现流程：1)在 Arc Map 中加载 DEM 数据，执行【Arc Tool Box 【Con version Tools【From Raster【Raster to Poin】，将 DEM 数据转为点数 据，保存为Point；2)执行【Arc Tool Box 【Data Management Tools 【Projections andtransformations【Featurd 【project，以 Point 为输入数据，为 其定义一个投影坐标，这里定义为 U

10、TM投影，WGS84_48N;3)打开【Arc Tool box 【Spatial Statistics Too 【Analyzing Patterns 【High/Low Clustering(Getis-ord General G )，设置相关参数：Input_Feature_Class PointInput_Field: Grid_CodeDisplay Output Graphically: 选 中 ；Con ceptualization_of_Spatial_Relatio nships:FIXED_DISTANCE_ BAND，Distance_Method: EUCLIDEAN_

11、DISTANCEDistance_Band_or_Threshold_Distanee 100 ；莫兰指数Moran实现流程：1)在Arc Map中加载DEM数据，执行【Arc Tool Box】【Con version Tools【From Raster【Raster to Poin】，将 DEM 数据转为点数 据，保存为Point;2)执行【Arc Tool Box 【Data Management Tools 【Projections andtransformations【Featurd 【project,以 Point 为输入数据，为 其定义一个投影坐标，这里定义为 UTM投影，WGS

12、84_48N;3)打开【Arc Tool box 【Spatial Statistics Too 【Analyzing Patterns 【Spatial Autocorrelatio n(Mora ns I)，设置相关参数：Input_Feature_Class PointInput_Field: Grid_CodeDisplay Output Graphically: 选 中 ；Con ceptualization_of_Spatial_Relatio nships:FIXED_DISTANCE_ BAND，Distance_Method: EUCLIDEAN_DISTANCEDistan

13、ce_Band_or_Threshold_Distanee 100 ；区域等高线密度实现流程：1） 在Arc Map中加载DEM数据；2） 打开 Spatial An alys Surface An alysis con tour;3） 将DEM作为输入数据，设置等高线间距，这里为 20，其余设为默认值，并设置相应的输出路径，保存为 Contour_20；并为其定义投影坐 标系，此处为高斯克吕哥投影，Beiji ng1954 ；4） 在Arc Map内容列表中选中Contour_20,右键打开其属性表，在属性 表右下角点开Options，选择Add Field，命名为Contour_Len,选

14、择该 字段，右键打开 Calculate Geometry,Property选为Length,单位为米；5） 通 过 Statistics 查 看 SUM ，Elevation_De nsity=SUM_Le ngth/Row*Col*cellsize*cellsize;2.复合地形参数坡度坡长因子 SbpeLengthFactor实现流程：1） 在Arc Map中加载基本地形统计参数中的上游坡长栅格 Upstr_Len和Slope坡度栅格；2） 运 用 Raster Calculator 计 算 ：SILeFactor=Upstr_Le n*（Slope*3.1415926/180）;地形动

15、力因子 TerrainDynamicFactor实现流程：1） 在Arc Map中加载Slope栅格数据；2） 在 Spatial Analyst 工具条下打开 Raster Calculator，并计算 Sin_Slope=Si n（ Slope*3.1415926/180）;3） 执行【ArcToolBox 】【Spatial Analyst Tools】f【Raster Creation 【Create Contant Raste】,设置相应的输出路径，保存为Contant_ras； 其值设为1, output extent设置为与Slope图层相同；4） 执行【ArcToolBox 】

16、f【Spatial Analyst Tooisif【Zonal】f【Zonal Statistics；设置参数如下：In put Raster or Feature Zone Data Contan t_rastZone Field： ValueIn put Value Raster: Sin _Slope;Statistics Type SUM选中：Ignore Nodata in Calculations设置输出路径，保存为Result；5） 在 Raster Calculator中计算：TerDynFact=Result/P;其中 P 为 DEM 的 栅格数，既不包含NoData的栅格数

17、，而非Row*Col ；起伏度 ReliefAmplitud e实现流程：1） 在Arc Map中加载DEM;2） 在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics，以 DEM数据作为输入数据，统计字段设置为 Value统计类型选择Range, 统计邻域用默认的3*3矩形表示，单位用cell表示。输出像素大 小与DEM相同，设置输出路径，保存为 Ranga粗糙度Roughness实现流程：1)在Arc Map中加载Slope坡度栅格；2)在 Raster Calculato冲计算：Roughness=1/cos(Slope*3.1415926/1

18、80).切割深度 Surfaceincision实现流程：1) 在Arc Map中加载基本地形统计参数生成的平均高程 Mean和最小 高程Min栅格；2)在 Raster Calculator中计算：Surfaceincision=Mean-Min。3.地形特征参数特征点 FeaturePoints凸点(山顶点)实现流程：1)在Arc Map中加载DEM栅格；2)在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics，以 DEM 数 据作为输入数据，统计字段设置为Value统计类型选择Maximum，统 计邻域用设置为11*11的矩形，单位用cell表

19、示。输出像素大小与 DEM相同，设置输出路径，保存为 DEM_MAX。3) 在 Raster Calculator中计算：MaxPoint_Area=DEM_MAX-DEM=0 。4)在 Spatial Analyst工具条下选择 Reclassify，输入数据为 MaxPoint_Area，将原0值对应的1改为0，原值对应的2，改为1， 及属于MaxPoint_Area的为1;设置输出路径，并保存为 Peak凹点(洼地点)实现流程：1)在Arc Map中加载DEM栅格；2)在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics，以 DEM 数 据作为

20、输入数据，统计字段设置为 Value,统计类型选择Minimum，统 计邻域用设置为11*11的矩形，单位用cell表示。输出像素大小与 DEM相同，设置输出路径，保存为 DEM_MiN 。3)在 Raster Calculator中计算：MinPoint_Area=DEM_MIN-DEM=0 。5)在 Spatial Analyst工具条下选择 Reclassify ,输入数据为 Min_Point_Area,将原0值对应的1改为0,原值对应的2,改为1, 及属于MinPoint_Area的为1;设置输出路径，并保存为 Pit。鞍部点PassPoint实现流程：1)在Arc Map中加载DE

21、M和FlowDir栅格数据；2)以 FlowDir 为输入数据，执行【ArcToolBox 】【Spatial Analyst Tooisi 【Hydrology】【Flow Accumulation】，设置输出路径，保存为 FlowAcc1 ；3)用 Raster Calculator计算汇流累积量为0的栅格：FlowAcc0= (FlowAcc 仁=0);4) 在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics 以 FlowAcc0 数据作为输入数据，统计字段设置为Value统计类型选择Mean,统计 邻域用设置为3*3的矩形，单位用cell表

22、示。输出像素大小与 DEM 相同，设置输出路径，保存为 neiborfacc。5) 在内容列表中选中neiborfacc0，右击选择Properties,选择Symbology, 进行重分类，分为两级，分界阈值为 0.5541;6)用 Raster Calculator计算反地形栅格：FanDEM= 2000-DEM;7)以 Fan DEM 为输入数据，执行【ArcToolBox 】【Spatial A nalyst Toolsi f【Hydrology】【Flow Direction】，设置输出路径，保存为 FanDEMFlowDir ;8)以 FanDEMFlowDir 为输入数据，执行【

23、ArcToolBox 】f【Spatial Analyst Tools !Hydrology】f【Flow Accumulation】，设置输出路 径，保存为 Fa nF lowAcc1;9) 用Raster Calculator计算汇流累积量为 0的栅格：FanFlowAcc0= (Fa nFlowAcc 仁=0);10)在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics ,以FanFlowAcc0数据作为输入数据，统计字段设置为 Value统计类型选择Mean,统计邻域用设置为3*3的矩形，单位用cell表示。输出像 素大小与DEM相同，设置输

24、出路径，保存为 Faneiborfaccd11)在内容列表中选中 Faneiborfacc0,右击选择 Properties,选择Symbology,进行重分类，分为两级，分界阈值为 0.65677；12)用 Raster Calculator 计算鞍部 点：PassPoint= Faneiborfacc0* n eiborfacc0;特征线 FeatureLines山脊线RidgeLine实现流程：1)在Arc Map中加载DEM数据；2)在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics，以 DEM 数 据作为输入数据，统计字段设置为 Valu

25、e统计类型选择Mean,统计邻 域用设置为11*11的矩形，单位用cell表示。输出像素大小与DEM相 同，设置输出路径，保存为 DEM_Mean 。3)用 Raster Calculator 计算正地形栅格：Positive_DEM= DEM-DEM_Mea n0;4)以 FlowDir 为输入数据，执行【ArcToolBox 】【Spatial Analyst Tooisi 【Hydrology】【Flow Accumulation】，设置输出路径，保存为 FlowAcc1 ；5)用 Raster Calculator计算汇流累积量为0的栅格：FlowAcc0= (FlowAcc 仁=0)

26、;6)在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics 以 FlowAcc0数据作为输入数据，统计字段设置为 Value统计类型选择Mean，统计 邻域用设置为3*3的矩形，单位用cell表示。输出像素大小与DEM相 同，设置输出路径，保存为neiborfacc。7)在内容列表中选中neiborfacc0，右击选择Properties,选择Symbology，进行重分类，分为两级，分界阈值为 0.5541;8)将进行过二值化后的 neiborfacc0进行重分类，reneiborfacc0將属性 值接近1的赋值为1，其余为0;9)用 Raster

27、 Calculator 确定山脊线栅格： RidgeLine= reneiborfacc0*Positive_DEM ；谷底线 ValleyLine实现流程：1)在Arc Map中加载DEM数据；2)在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics，以 DEM 数据作为输入数据，统计字段设置为 Value统计类型选择Mean,统计邻 域用设置为11*11的矩形，单位用cell表示。输出像素大小与DEM相 同，设置输出路径，保存为 DEM_Mean。3)用 Raster Calculator 计算负地形栅格 Nagtive_DEM= DEM-DEM

28、_Mea *=0;4)用 Raster Calculator计算反地形栅格：FanDEM= 2000-DEM;5)以 Fan DEM 为输入数据，执行【ArcToolBox 】【Spatial A nalyst Toolsi f【Hydrology】【Flow Direction】，设置输出路径，保存为 FanDEMFlowDir ；6)以 FanDEMFIowDir 为输入数据，执行【ArcToolBox 】【Spatial Analyst Tools】 【Hydrology 】【Flow Accumulation】，设置输出路 径，保存为 FanFlowAcc1;7)用Raster Cal

29、culator计算汇流累积量为 0的栅格：FanFlowAccO= (Fa nFlowAcc 仁=0);8)在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics ,以FanFlowAcc0数据作为输入数据，统计字段设置为 Value统计类型选择Mean，统计邻域用设置为3*3的矩形，单位用cell表示。输出像素 大小与DEM相同，设置输出路径，保存为 Faneiborfaccd9)在内容列表中选中Fan eiborfacc0，右 击选择 Properties，选择Symbology，进行重分类，分为两级，分界阈值为 0.65677；10) 将进行过二

30、值化后的 Faneiborfacc0进行重分类，reFaneiborfacc0将 属性值接近1的赋值为1,其余为0；11)用 Raster Calculator 确定山谷线： 谷底线 ValleyLine= reFa neiborfacc。* Nagtive_DEM；坡脚线 SIpeFootLine实现流程：1)在Arc Map中加载DEM、Slope和SOS栅格；2)在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics，以 DEM 数 据作为输入数据，统计字段设置为 Value统计类型选择Mean,统计邻 域用设置为3*3的矩形，单位用cell表示

31、。输出像素大小与 DEM相 同，设置输出路径，保存为 DEM_Mean。3)用 Raster Calculator 计算负地形栅格 Nagtive_DEM= DEM-DEM_Mea *=0;4)在 Spatial Analyst 工具条下选择 Neighborhood Statistics 以 SOS数据 作为输入数据，统计字段设置为 Value统计类型选择Maximum，统计 邻域用设置为3*3的矩形，单位用cell表示。输出像素大小与DEM相 同，设置输出路径，保存为 Max_SOS。5)用 Raster Calculator确定负地中的坡度变率大的点栅格 SlpeFootLine=Nagtive_DEM*Max_SOS& (Slope15);4.水文分析流域提取洼地填充FILL实现流程:1)在Arc Map中加载DEM数据；2)以 DEM 为输入数据，【ArcToolBox 】【Spatial Analyst Tools】 【Hydrology】-【Fill】，设置相应的输出路径，保存为 Fill_DEM;