地形初步分析.doc

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1、练习一、地形指标提取一、题目：地形指标提取二、目的：通过本实验，加深对各基本地形指标的概念及其应用意义的理解。熟练掌握使用ArcGIS软件提取这些地形指标的方法和步骤。三、意义：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。地形特征广泛应用于诸多研究和应用领域。地形指标的提取对水土流失、土地利用、土地资源评价、城市规划等方面的研究起着重要的作用。根据研究区域尺度的不同，地形指标有许多因子。基于ArcGIS的地形指标的提取，大多均是基于DEM数据完成。四、实验数据：本实验采用某区域栅格DEM。图1是某区域分辨率为5米的DEM数据。

2、下文中关于地形指标的提取都是以这个数据为基础。精品文档交流五、实验软件：ArcGIS9.2六、要求：利用所提供DEM数据，提取该区域坡度变率、坡向变率、地形起伏度、地面粗糙度等四个基本地形指标的栅格图层。七、实验步骤：1．坡度变率地面坡度变率，是地面坡度在微分空间的变化率，是依据坡度的求算原理，在所提取的坡度值的基础上对地面每一点再求算一次坡度。即坡度之坡度（SlopeofSlope，简称SOS）。坡度是地面高程的变化率的求解，因此，坡度变率表征了地表面高程相对于水平面变化的二阶导数。坡度变率在一定程度上可以很好的反映剖面曲率信息，其提取方法如下：1）选中

3、DEM图层数据，选择表面分析中的坡度（Slope）工具，提取坡度，得到坡度数据层，命名为Slope。计算过程如下：A．选择表面分析的坡度工具（Slope），见图2，弹出Slope对话框（图3）精品文档交流图2打开坡度计算工具图3坡度计算对话框B．在InputSurface中选择用来生成坡度图的DEM。C．在Outputmeasurement中选择坡度单位（度/Degree或百分数/Percent）。D．在Zfactor中设定高程转换系数（当输入数据所定义的空间参考具有高程单位时，自动进行转换计算，这里采取默认值1）。E．在Outputcellsize中指定

4、输出图的栅格单元大小（默认与输入DEM相同）。F．在Outputraster中指定输出路径与文件名。得到坡度数据层，如图所示：精品文档交流图4坡度提取2）选中坡度数据层Slope，对其再用上述的方法提取坡度，得到坡度变率数据，命名为SOS（图5）精品文档交流图5坡度变率2．坡向变率地面坡向变率，是指在提取坡向基础上，提取坡向的变化率，亦即坡向之坡度（SlopeofAspect，SOA）。它可以很好地反映等高线弯曲程度。地面坡向变率在所提取的地表坡向矩阵的基础上沿袭坡度的求算原理，提取地表局部微小范围内坡向的最大变化情况。需要注意：SOA在提取过程中在北面坡

5、将会有误差产生。北面坡坡向值范围为0~90度和270~360度，在正北方向附近，如15度和345度两个坡向之间坡向差值只是30度，而计算结果却是330度（如图6所示）。所以要将北坡地区的坡向变率误差进行纠正，具体的操作方法为：精品文档交流图61）求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H；通过SpatialAnalyst下的栅格计算器RasterCalculator。公式为（H-DEM），得到与原来地形相反的DEM数据层，即反地形DEM数据。A．加载SpatialAnalyst模块，打开SpatialAnalyst下的栅格计算器（图7）。图7栅格计算器B．提

6、取DEM数据层的最大高程值，约为1153.79，将公式redem=1153.79-[dem]输入公式编辑器中（图8）。注意，在公式编辑器中如果引用Layers选择框的数据层，数据层名必须用[]括起来，如，[dem]。精品文档交流图8用栅格计算器计算反地形DEM数据C．点击Evaluate进行计算，得到反地形DEM数据，记为redem（图9）图9反地形DEM数据精品文档交流2）基于反地形DEM数据求算坡向值。A．在3DAnalyst下选择表面分析的坡向工具（Aspect），见图10，弹出“Aspect”对话框（图11）。图10坡向工具图11计算坡向对话框B．

7、选择输入表面数据（Inputsurface），即第一步做的反地形DEM数据。C．在Outputcellsize中指定输出栅格单元大小。D．在Outputraster中指定输出路径和文件名。E．点击OK完成反地形DEM数据求算坡向值，记为redemaspect（图12）精品文档交流图12反地形DEM数据求算坡向值3）利用SOA方法求算反地形的坡向变率，记为SOA2，由原始DEM数据求算出的坡向变率值为SOA1。A．对上一步求出的反地形DEM坡向值再求算坡度值，即得到反地形的坡向变率SOA2（图13）。精品文档交流图13反地形DEM数据坡向变率B．对原始DEM

8、数据，先求算坡向值记为aspect（图14）精品文档交流图14原始