ArcGIS提取斜坡單元步驟詳解

1、 斜坡單元地質(zhì)災(zāi)害危險性區(qū)劃中常用的單元類型有網(wǎng)格單元、地域單元、均一條件單元、子流域單元、斜坡單元等。其中:網(wǎng)格單元形狀較規(guī)則，便于實現(xiàn)快速剖分，離散后得到的矩陣形式的數(shù)據(jù)有利于進(jìn)一步運算，但是不能完全反映地勢起伏，與地質(zhì)環(huán)境條件聯(lián)系不夠緊密;均一條件單元沒有考慮不同區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境條件差異;子流域單元適用于泥石流災(zāi)害危險性區(qū)劃，對滑坡、崩塌等則不適用。斜坡單元是滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的基本單元，并且在各類控制或影響因素中，河流和溝谷的發(fā)育階段對滑坡、崩塌的形成具有明顯的控制作用，因此采用基于幼年期溝谷劃分的斜坡單元作為評價單元，可以與地質(zhì)環(huán)境條件緊密聯(lián)系，綜合體現(xiàn)各類控制或影響因素的作用，

2、使評價結(jié)果更貼近于實際。因此，在滿足DEM精度要求的前提下，斜坡單元劃分較適用于地質(zhì)災(zāi)害危險性區(qū)劃【1】。斜坡單元劃分原理斜坡單元劃分的實質(zhì)是基于DEM的地表水文分析，包括正反地形無洼地DEM的生成、水流方向的提取、匯流累積量的計算、河網(wǎng)的生成、集水流域的生成等關(guān)鍵步驟，其基本原理是利用正反地形分別提取山谷線和山脊線（分別對應(yīng)于匯水線和分水線），把生成的集水流域與反向集水流域融合，再經(jīng)后期處理人工修改不合理的單元，最終得到的由匯水線與分水線所組成的區(qū)域即為斜坡單元。斜坡單元劃分流程見圖【1】。ArcGIS劃分斜坡單元操作步驟1、生成無洼地DEM原理：DEM是一種比較光滑的地形表面模型，由于DE

3、M誤差以及一些真實地形的存在，使DEM表面存在一些凹陷的區(qū)域，在進(jìn)行水流方向計算時往往會導(dǎo)致不合理的甚至錯誤的水流方向，因此計算前應(yīng)先對原始DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行洼地填充，得到無洼地的DEM?；具^程是：首先，利用水流方向數(shù)據(jù)計算出DEM數(shù)據(jù)中的洼地區(qū)域和洼地深度;其次，依據(jù)洼地深度并參考真實地形，確定填充閾值對洼地進(jìn)行填充;再次，一次洼地填充完畢后又會產(chǎn)生新的洼地，因此需要重復(fù)上述過程，反復(fù)填充【1】。操作：填洼選擇空間分析工具/水文分析/填挖輸入DEM，輸出填挖后的DEM注：如果要保證結(jié)果盡量精確的話，請參照【2】“11.1無洼地DEM生成”進(jìn)行操作2、水流方向提取原理：對于每個格網(wǎng)，水流方向是指

4、水流離開此格網(wǎng)時的指向。在ArcGIS中，水流的流向是通過計算中心格網(wǎng)與鄰域格網(wǎng)的最大距離權(quán)落差來確定的，因此可通過無洼地DEM直接提取水流方向【1】。操作：提取水流方向選擇空間分析工具/水文分析/流向輸入填洼后的DEM，輸出流向流向圖3、流量提取原理：在DEM的每個網(wǎng)格節(jié)點處賦予不同深度的水位，按照水流從高處流往低處的自然規(guī)律，根據(jù)區(qū)域地形和水流方向計算每個節(jié)點處流過的水量，從而得到該區(qū)域的匯流累積量【1】。操作：+NetworkAnalystTM+Schematics工具-SpatialAnalystTM+電醫(yī)域分析+電疊加分析+電地下水分析+電地圖代數(shù)+電雪元分析+裁太陽輻射+電密度分析

5、+癡1局部+電提取分析+裁插值+裁數(shù)學(xué)+電條件分析+電刪格創(chuàng)連+電刪格綜合-電水文分析分水嶺埴洼捕捉傾瀉點水疣長度氣匯河疣連接刪格河網(wǎng)矢量化河網(wǎng)分級疣向X金域分析屹+転表面分析+転距離分析+電鄰域分析+重分類+TrackingAnalyst工具+箱分析工具+靜制圖工具+靜地理編碼工具Ir選擇空間分析工具/水文分析/流量輸入流向柵格，輸出流量柵格（注：輸出數(shù)據(jù)類型要選擇“INTEGER”，否則后面的河網(wǎng)無法生成）。流量柵格圖4、河網(wǎng)生成原理：河網(wǎng)是基于匯流累積量數(shù)據(jù)生成的。根據(jù)試驗結(jié)果和地形等資料輔助檢驗，設(shè)定匯流累積量的閾值，其中不同級別的溝谷對應(yīng)于不同的閾值，級別相同而所處區(qū)域不同的溝谷閾值

6、也不相同，將大于閾值的柵格屬性賦值為1，小于或等于閾值的柵格屬性設(shè)置為無數(shù)據(jù)（空值），即可獲得河網(wǎng)的柵格文件，再通過柵矢轉(zhuǎn)換生成河網(wǎng)圖。閾值設(shè)置越小繪制的河網(wǎng)越精細(xì)，因此可根據(jù)不同的精度要求來設(shè)置閾值【1】。操作：+NetworkAnalyst工具+Schematics工具-SpatialAnalyst工具+零區(qū)域分析+電畫加分析+電地下水分析+電地團代數(shù)+電爹元分析+裁太陽輻射+裁密度分析+鑫1局部+裁提取分析+裁插值+鶴數(shù)學(xué)-鶴條件分析選取函數(shù)+裁冊格創(chuàng)連+屜冊格綜合-屜水文分析分水鹼埴洼捕捉傾瀉點冊格河網(wǎng)矢量化條件函數(shù)111*水流長度L“氣匯*河流連接河網(wǎng)分級III-A*疣向*疣量金域分

7、析+鸞!表面分析+屜距離分析+屜鄰域分析+裁重分類+TrackingAnalystTM厶dRk.+r-r*1=1選擇空間分析工具/條件分析/設(shè)為空函數(shù)輸入流量柵格；表達(dá)式為“value閾值”（注：閾值是一個經(jīng)驗值，可以在流量柵格像素范圍內(nèi)見下圖選擇多個不同的閾值，如1000、5000、10000等，生成河網(wǎng)后與實際比較，河網(wǎng)越接近實地的閾值肯定越合適。經(jīng)驗之談：最好有一張配準(zhǔn)的分辨率比較高的遙感地圖，如spot5，這樣可以直接將生成的河網(wǎng)疊加到遙感圖上，逐片比較一下河網(wǎng)與遙感圖上的沖溝和河流是否重疊的比較好）；值咼：8019669悵：D輸入條件為false時所取的柵格數(shù)據(jù)或常量：如果要保留va

8、lue5000以上像元的原值的話，就輸入流量柵格；如果要讓value5000的所有像元都取值1,請輸入“1”。注：輸入1時是帶雙引號的1，即“1”，不能直接單獨輸入1，否則報錯。輸出河網(wǎng)柵格。上述設(shè)為空函數(shù)界面輸入的參數(shù)含義為：所有流量值小于5000的柵格都設(shè)為空，其余流量大于等于5000的則設(shè)為值“1”（實際含義就是大于等于5000的柵格在實際地貌中可能對應(yīng)沖溝或者河流；當(dāng)然可以進(jìn)一步給河網(wǎng)分級，實際依據(jù)的也是每個柵格單元的不同流量數(shù)據(jù)）。河網(wǎng)柵格,P河網(wǎng)柵格和遙感地圖疊加后確定河網(wǎng)劃分是否合理，借此調(diào)節(jié)流量閾值的設(shè)定。5、生成河流連接(StreamLink)原理：Streamlink是記錄

9、著河網(wǎng)中的一些節(jié)點之間的連接信息，主要記錄著河網(wǎng)的結(jié)構(gòu)信息。如下圖所示Streamlink的每條弧段連接著兩個作為出水點或匯合點的結(jié)點，或者連接著作為出水點的結(jié)點和河網(wǎng)起始點。因此通過Streamlink的計算，即得到每一個河網(wǎng)弧段的起始點和終止點。同樣，也可以得到該匯水區(qū)域的出水點。這些出水點具有很重要的水文作用，對于水量、水土流失等研究具有重要意義。而且，這些出水口點的確定，也為進(jìn)一步的流域分割準(zhǔn)備了數(shù)據(jù)【2】。+NetworkAnalyst工具+Schematics工具-毬SpatialAnalyst工具+TrackingAnalyst工具+裁醫(yī)域分析+裁疊加分析+裁地下水分析+裁地圖代

10、數(shù)+屜容元分析+屜丈陽輻射+裁密度分析+亀1局部+裁提取分析+裁插值+裁數(shù)學(xué)-裁條件分析*條件函數(shù)*設(shè)肯空函數(shù)*選取函數(shù)+屜刪格創(chuàng)連+屜刪格綜合-電水文分析分水除埴洼捕捉傾瀉點刪格河網(wǎng)矢量化水疣長度L汽匯氣河網(wǎng)分級處.疣向蓋域分析+電表面分析+罄距離分析+屜鄰域分析+罄重分類選擇空間分析工具/水文分析/河流連接輸入河流柵格；輸入流向柵格；輸出河流連接?xùn)鸥窈恿鬟B接?xùn)鸥駡D6、集水流域生成(Watershed)原理：對于低級的集水區(qū)的生成，可以使用hydrology工具集中的watershed工具生成。其思想如下：先確定一個出水點，也就是該集水區(qū)的最低點，然后結(jié)合水流方向數(shù)據(jù)，分析搜索出該出水點上游

11、所有流過該出水口的柵格，直到所有的該集水區(qū)的柵格都確定了位置，也就是搜索到流域的邊界，分水嶺的位置【2】。操作：+NetworkAnalyst工具+Schematics工具-SpatialAnalyst工具+電區(qū)域分析+電疊加分析+電地下水分析+電地圖代數(shù)+電哆元分析+電丈陽輻射+電密度分析+鑿!局部+電提取分析+裁插值+裁數(shù)學(xué)-電條件分析條件函數(shù)設(shè)為空函數(shù)“選取函數(shù)+電刪格創(chuàng)連+裁刪格綜合-撿水文分析捕捉傾瀉點冊格河網(wǎng)矢星化:埴洼II1：水疣長度匯河流連接河網(wǎng)分級III-A疣向疣量金域分析+蟄表面分析+鶴距離分析+鶴鄰域分析+転重分類+TrackingAnalyst工具選擇空間分析工具/水文

12、分析/分水嶺輸入流向柵格，輸入要素傾瀉點數(shù)據(jù)（實際就是上一步生成的河流連接?xùn)鸥瘢?；選擇傾瀉點字段為“VALUE”；輸出集水流域柵格集水流域柵格圖7、集水流域面矢量生成原理：柵矢轉(zhuǎn)換功能獲得集水流域的矢量文件，以便于和反向集水流域合并生成最后的斜坡單元。操作：腳ArcToolbox+3DAnalyst工具+DataInteroperabi1ity工具+GeostatisticalAnalyst工具+NetworkAnalyst工具+Schematics工具+SpatialAnalyst工具+TrackingAnalyst工具+軸分析工具+珮制圖工具+珮地理編碼工貝+珮多錐工具+珮宗地結(jié)構(gòu)工貝+劭

13、數(shù)據(jù)管理工具+劭服務(wù)器工具+劭空間統(tǒng)計工具+劭線性參考工具+劭編輯工具-軸轉(zhuǎn)換工具+電元數(shù)據(jù)+麻！由KML轉(zhuǎn)出+裁由WFS轉(zhuǎn)出-裁由冊格轉(zhuǎn)出*冊格轉(zhuǎn)ASCII冊格轉(zhuǎn)折polyline)冊格轉(zhuǎn)浮點型冊格轉(zhuǎn)點冊格轉(zhuǎn)觀頻冊格轉(zhuǎn)面+裁轉(zhuǎn)為+輪轉(zhuǎn)為+輪轉(zhuǎn)為+輪轉(zhuǎn)為+輪轉(zhuǎn)為+輪轉(zhuǎn)為CAIi屹CulladaCoveragedBASEEMLShapefile+裁轉(zhuǎn)為刪格+麻!轉(zhuǎn)出至地理數(shù)據(jù)庫(Geodatabase選擇轉(zhuǎn)換工具/由柵格轉(zhuǎn)出/柵格轉(zhuǎn)面格轉(zhuǎn)面n輸出面要素輸入刪格VALUE輸出面要素0：1我的文檔1虹cGISVDefault,gdbl正集水疣域回簡化面冋選取消環(huán)境VV隱曹幫助工具幫助正DEM集水區(qū)提

14、取.watershed字段冋選）包含已轉(zhuǎn)換面的輸出要素類。輸入集水流域柵格；選擇字段“VALUE”；輸出集水流域面文件。8、反轉(zhuǎn)DEM原理：通過對正DEM以上步驟的水文分析，實際是提取了山脊線；通過反轉(zhuǎn)DEM，再經(jīng)過以上相同步驟提取集水流域，實際就是提取了山谷線；將兩次分析生成的山脊線和山谷線合并，就生成了我們需要的斜坡單元。反轉(zhuǎn)DEM就是高的變低的，低的變高的，將DEM反過來。操作：ArcToolbox+3DAnalyst工具+DataInteroperabi1ity工具+GeostatisticalAnalyst工具+NetworkAnalyst工具+Schematics工具-Spatia

15、lAnalyst工具+裁區(qū)域分析+裁疊加分析+裁地下水分析刪格計算器-裁地圖代數(shù)+奇哆元分析+心丈陽輻射+心密度分析+鑿!局部+心提取分析+心插值+心數(shù)學(xué)+心條件分析+心刪格創(chuàng)連+裁冊格綜合+裁水文分析+裁表面分析+裁距離分析+裁鄰域分析+裁重分類+TrackingAnalyst工具+晦分析工具+軸制圖工具+軸地理編碼工具+軸劣錐工具+軸宗地結(jié)構(gòu)工具+軸數(shù)據(jù)管理工具+軸服務(wù)器工具+軸空間統(tǒng)計工具+軸線性參考工具選擇空間分析工具/地圖代數(shù)/柵格計算器搭計算器 地閣代數(shù)表達(dá)式反DEk1集水區(qū)提取仮血m5_bazhi正DEPI集水.區(qū)提取watershed正DEPI集水區(qū)提t(yī)reamLink.正DE

16、K1集水區(qū)提取treamNetSK正DERI集水.區(qū)提取flowAcc_dem5O正DEPI集水區(qū)提取flowDir_dem5正DEK1集水區(qū)提職fill_dem5_bzA案件分靳PickSetNull數(shù)學(xué)AbsFyo2850-1EdEM集水區(qū)提取虛m5_bazhi_|_輸出刪格D：我的文襠ArcGISDefault.gdlA反轉(zhuǎn)DEM總正DEM集水區(qū)提取Yjan5bazhi取消環(huán)境隱藏幫助用正DEM的最高高程（通過正DEM的高程分布范圍可知，見下圖）減去DEM。-0dem5_bazhi咼:2850臨：800輸出反轉(zhuǎn)DEM。地圖代數(shù)表達(dá)式A隅要運行的地圖代數(shù)表達(dá)式。通過指定輸入、值、運算符和要

17、使用的工具耒構(gòu)成表達(dá)式。可直接輸入表達(dá)式，也可使用按鈕和控件來幫助您創(chuàng)建表達(dá)式表代用于符您按一列圖使用算。量地中?？蛇\式和一變在式集鈕和達(dá)！和可達(dá)據(jù)按值表用_層識表數(shù)些數(shù)入使.圖標(biāo)數(shù)的這將輸可.工具幫助反轉(zhuǎn)后的DEM 9、依樣畫葫蘆，獲得反集水流域面文件用反轉(zhuǎn)DEM重復(fù)步驟1-7，直到最后獲得反集水流域面文件。反集水流域面文件10、生成斜坡單元原理：將正反兩個集水流域面文件合并。當(dāng)然，為確保與實際相吻合，有些不合理的部分肯定需要人工修改。操作：D：I我的文檔ArcGISDefault.gdlA斜坡單元回+lxltlJ輸入數(shù)據(jù)集要臺并拘新輸出數(shù)據(jù)集的輸入數(shù)據(jù)集。輸入數(shù)據(jù)集可拘點、線或面要素類或是表。所有輸入數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)類型必須一致。地理處理自定義（）窗匚*、裁聖*、相交J聯(lián)合氣合并r氣融合搜索工具EAi_