GS柵格數(shù)據(jù)空間分析

1、地理信息系統(tǒng)課程實習(xí)地理信息系統(tǒng)課程實習(xí)gis柵格數(shù)據(jù)空間分析-以地形分析為例作者：羅年學(xué) 李振武漢大學(xué)測繪學(xué)院2009.4實習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容實習(xí)實習(xí)目目標(biāo)標(biāo)：以地形分析為例，讓大家了解gis柵格空間分析的基本內(nèi)容。實習(xí)內(nèi)實習(xí)內(nèi)容：容：（1）計算坡度slope（2）計算坡向aspect（3）計算山體陰影hillshade（4）創(chuàng)建等值線contours（5）制作地形剖面圖（6）測量面積和體積（7）可視性分析地形分析步驟實習(xí)實習(xí)步步驟驟（1）調(diào)用arctoolbox。（2）3d analyst tools-raster surface-aspect/contour/contor list/curva

2、ture/cut file/hillshade/observaer points/slope/viewshed一、一、計計算坡度算坡度slope地面上某點的坡度表示了地表在該點的傾斜程度坡度與坡向的計算通常在33的dem柵格窗口（如圖）中進行坡度有兩種表示方法：度或百分比坡度的應(yīng)用非常廣泛，例如：根據(jù)坡度起伏變化，確定崩塌、泥石流區(qū)域或嚴(yán)重的土壤侵蝕區(qū)，作為災(zāi)害防治與水土保持工作的基礎(chǔ)。提取平坦區(qū)域，為大型商業(yè)中心或房屋建筑選址。坡度可在dem或tin的基礎(chǔ)上提取。坡度應(yīng)用坡度應(yīng)用 根據(jù)dem計算得到的坡度柵格二、二、計計算坡向算坡向aspect坡向定義為坡面法線在水平面上的投影與正北方向的夾

3、角。在arcgis中aspect表示每個柵格與它相鄰的柵格之間沿坡面向下最陡的方向。在輸出的坡向數(shù)據(jù)中，坡向值有如下規(guī)定：正北方向為0度，正東方向為90度，以次類推。 在一個區(qū)域內(nèi)提取所有朝南的坡面，為房地產(chǎn)建設(shè)選址提供最佳位置。計算研究區(qū)域內(nèi)的每一點的太陽光照量，從而測定每一點的生物量。坡向可在數(shù)字高程模型dem或tin數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提取。坡向應(yīng)用坡向應(yīng)用基于dem計算坡向分布圖，坡向柵格單元中的值表示當(dāng)前柵格相對正北方向的的坡向（從0-360變化）三、三、計計算山體算山體陰陰影影hillshade分析或模擬地面的光照情況，產(chǎn)生地形表面的陰影圖。hillshade 可測定研究區(qū)域中給定位置的太

4、陽光強度和光照時間，并且對實際地面進行逼真的立體顯示，增強地面的起伏感。要計算山影，需要給定太陽方位角和太陽高度角 山體山體陰陰影的影的應(yīng)應(yīng)用有：用有： 對地形起伏進行生動的表示，從而顯示不同土地利用類型在地形上的分布情況。 研究陽光的照射位置與公路上發(fā)生的車禍?zhǔn)录l(fā)生率之間的相關(guān)性。 分析農(nóng)作物與太陽光照的關(guān)系山體陰影應(yīng)用山體陰影應(yīng)用根據(jù)dem計算得到的山影圖注意事注意事項項create a hillshade or slope using data in geographic coordinatessummary:when performing a hillshade or slope f

5、unction in arcgis, the z units are presumed to be the same as the horizontal (x,y) units. when working with data in geographic coordinates, this is a problem because the linear distance of a degree of latitude varies. in some cases, a value of 0.00003 was suggested as the z factor to account for the

6、 actual z unit in meters. while that value can still be used, this article presents a more accurate method of determining the z factor when the z units are in meters.procedure:the following procedure assumes the z units of the raster being used to generate the hillshade or slope are meters. if the z

7、 units of the data being used is feet, first use the raster calculator to multiply the raster by the conversion factor 0.3048, so that the z units are meters.(1)determine what the middle latitude of the area of interest is. (2)convert that degree value to radians. 1 degree = 0.0174532925 radians (3)

8、use the value in radians in the following equation:z factor = 1.0 / (113200 * cos() (4)use this calculated z factor in the hillshade or slope tool. 四、四、創(chuàng)創(chuàng)建等建等值線值線contours在arcgis中contours功能生成一個新的矢量圖層，每條線表示了具有相同高度、數(shù)量或者濃度的連續(xù)的位置的集合。生成的等值線經(jīng)過平滑處理，真實地再現(xiàn)了表面等值線。有三種方法：（1）將dem或tin生成為線要素矢量主題（2）創(chuàng)建一個新的線主題 ，并從dem主

9、題或tin中提取等值線，提取的等值線成為新主題中的要素（3）提取單條等值線五、制作地形剖面五、制作地形剖面圖圖在工程方面(如在公路、鐵路、管線等的設(shè)計過程中)，常常需要制作剖面圖。剖面圖的制作是以dem數(shù)據(jù)(grid數(shù)據(jù))或tin數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的 基于dem數(shù)據(jù)進行“線插值” ，得到一條具有高程值的線段計算具有高程值的線段的剖面圖六、六、測測量表面面量表面面積積和體和體積積使用三維分析可以測量表面面積和體積，同時還可以測量兩個表面之間容積的差異-進行開挖、填埋分析。表面面積是沿表面的曲面進行測量，計算出的面積總要大于二維平面測量的面積。體積是計算tin表面和某一指定高程所在的水平面之間的立體空間，

10、可以是平面之上的，也可以是平面之下的。測量體積，在實際應(yīng)用中一般用來計算土石方量 給定一條等高線，計算其上或以下的的表面面積和體積挖填分析 通過分析比較兩個表面模型前后的變化，還可以計算填埋及挖掘土石方量?？梢曅苑治鰧嵸|(zhì)上屬于對地形進行最優(yōu)化處理的范疇。例如：設(shè)置雷達站、電視臺的發(fā)射站、道路選擇、航海導(dǎo)航等、移動電話基站選址，在軍事上如布設(shè)陣地（炮兵陣地、電子對抗陣地）、設(shè)置觀察哨所、鋪架通信線路等。主要的兩可視性分析： 通視性分析line of sight，通過此功能可以顯示兩點之間的通視情況，從而判斷從一個觀察點是否可以看到目標(biāo)物，回答了“從這里我可以看到哪個目標(biāo)？” 。 可視域分析viewshed analysis，確