ArcGIS實(shí)驗(yàn)-Ex19-黃土地貌鞍部的提取

1、第十一章 水文分析練習(xí)2：黃土地貌鞍部的提取一、背景相鄰兩山頭之間呈馬鞍形的低凹部分稱為鞍部，鞍部是兩個(gè)山脊和兩個(gè)山谷會(huì)合的地方。鞍部點(diǎn)是重要的地形控制點(diǎn)，它和山頂點(diǎn)、山谷點(diǎn)以及山脊線、山谷線等構(gòu)成的地形特征點(diǎn)線，具有對(duì)地形具有很強(qiáng)的控制作用。因此，對(duì)這些地形特征點(diǎn)、線的分析研究在數(shù)字地形分析中具有很重要的意義。同時(shí)，由于鞍部點(diǎn)的特殊地貌形態(tài)，使得鞍部點(diǎn)的提取方法較山頂點(diǎn)和山谷的提取更難，目前沒有什么有效的方法來提取鞍部點(diǎn)，利用水文分析的方法可以來提取一些鞍部點(diǎn)，但是它還是具有一定局限性。二、目的結(jié)合水文分析的思想來提取研究區(qū)域內(nèi)的地形鞍部點(diǎn)；開拓思維，拓展水文分析工具的應(yīng)用，學(xué)會(huì)利用水文地質(zhì)

2、分析的思想來解決一些地形、地貌等方面的問題。三、要求結(jié)合水文地質(zhì)分析的方法和空間分析的方法提取研究區(qū)域的地形鞍部點(diǎn)。四、數(shù)據(jù)一幅25m分辨率的黃土地貌DEM數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的區(qū)域大概有59 km2。數(shù)據(jù)存放于/ChP11/Ex2中，請(qǐng)將其拷貝到E：/ChP11/Ex2。結(jié)果保存在/ChP11/Ex2/Result中。五、算法思想算法思想：由于鞍部是兩個(gè)山脊和兩個(gè)山谷會(huì)合的地方，那么對(duì)于鞍部點(diǎn)的提取，就可以采用分別提取山脊線和山谷線，然后再計(jì)算出山脊線與山谷線的交點(diǎn)，所求出的交點(diǎn)便是鞍部點(diǎn)的位置。六、操作步驟1、正地形、等高線和暈渲圖的提取同山脊線與山谷線的提取中一樣，由于鞍部點(diǎn)的整體位置是處于山脊上

3、的，需要提取出正地形以舍棄那些在負(fù)地形上的錯(cuò)誤的提取結(jié)果。正地形的提取過程與11.6.1完全相同。提取過程分別是：利用11×11窗口進(jìn)行提取平均值的鄰域分析，結(jié)果為meandem（圖1）；原始DEM與meandem相減（圖2），并以0為界進(jìn)行重分類，大于0的屬性重新賦值為1，小于0的賦值為0，結(jié)果命名為zhengdixing，圖3、4所示。 利用spatial analyst菜單下的surface analysis菜單中的contour和hillshade工具分別提取研究區(qū)域的等高距為40m的等高線數(shù)據(jù)ctour（圖5）和研究區(qū)域的暈渲圖hillshade（圖6）。 圖1 用11&#

4、215;11窗口進(jìn)行提取平均值的鄰域分析圖2 原始DEM與meandem相減 圖3 以0為界進(jìn)行重分類圖4 重分類的結(jié)果 圖5 等高距為40m的等高線數(shù)據(jù)ctour圖6 研究區(qū)域的暈渲圖hillshade2、山脊的提取山脊的提取與練習(xí)1中山脊的提取過程是完全相同的，分別是進(jìn)行洼地填充、然后在無洼地的DEM上提取水流方向、基于水流方向計(jì)算匯流累積量數(shù)據(jù)、提取匯流累積量數(shù)據(jù)等于零的柵格。提取過程產(chǎn)生的各個(gè)數(shù)據(jù)分別為：filldem（圖7）、flowdir（圖8）、flowacc（圖9）以及flowacc0（圖10、11）。 圖7 洼地填充 圖8 在無洼地的DEM上提取水流方向 圖9 基于水流方向計(jì)

5、算匯流累積量數(shù)據(jù)圖10 提取匯流累積量數(shù)據(jù)等于零的柵格圖11 山脊線3、山谷的提取山谷的提取也與練習(xí)1中山谷的提取過程是完全相同的，分別是基于原始DEM計(jì)算出反地形DEM數(shù)據(jù)（計(jì)算中是利用原始DEM減去常數(shù)3000）、基于反地形DEM數(shù)據(jù)提取水流方向數(shù)據(jù)、基于水流方向數(shù)據(jù)進(jìn)行匯流累積量數(shù)據(jù)、提取匯流累積量數(shù)據(jù)等于零的柵格。提取過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分別為：fandem（圖12、13）、flowfdirfan（圖14）、flowaccfan（圖15）以及fanfacc0（圖16）。圖12 基于原始DEM計(jì)算出反地形DEM數(shù)據(jù)圖13 反地形DEM數(shù)據(jù) 圖14 基于反地形DEM數(shù)據(jù)提取水流方向數(shù)據(jù) 圖15

6、 基于水流方向數(shù)據(jù)進(jìn)行匯流累積量數(shù)據(jù)圖16 山谷線4、鞍部點(diǎn)的提取(1) 將提取出的山脊線數(shù)據(jù)flowacc0和山谷線數(shù)據(jù)fanfacc0利用spatial analyst菜單下的raster calculator的工具進(jìn)行相乘運(yùn)算，如圖17，運(yùn)算結(jié)果命名為anbuqu（圖18）。圖17 raster calculator工具進(jìn)行相乘運(yùn)算圖18 山脊線數(shù)據(jù)和山谷線數(shù)據(jù)的相乘結(jié)果anbuqu(2) 將上一步中提取出的數(shù)據(jù)anbuqu和正地形數(shù)據(jù)zhengdixing利用spatial analyst菜單下的raster calculator的工具進(jìn)行相乘運(yùn)算，就得到了鞍部點(diǎn)的柵格形式數(shù)據(jù)，命名為rasteranbu（圖19）。圖19 鞍部點(diǎn)的柵格形式數(shù)據(jù)(3) 將柵格數(shù)據(jù)rasteranbu進(jìn)行重分類，所有0值和NO DATA數(shù)據(jù)賦為NO DATA數(shù)據(jù)，屬性為1的值保持不變，重分類之后數(shù)據(jù)為rasteranbu2，如圖20所示。 圖20 重分類數(shù)據(jù)(4) 將柵格數(shù)據(jù)rasteranbu2轉(zhuǎn)成矢量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)anbudian，如圖21，并配合等高線數(shù)據(jù)和暈渲圖對(duì)矢量形式的鞍部點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，剔除那些處于研究區(qū)域邊緣以及內(nèi)部的偽鞍部點(diǎn)，如圖2