第十一章Arcview空间分析例证Arcview空间分析在具体的实践中，应用很广泛，也很方便快捷。第一节地形指标提取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。地形特征制约着地表物质和能量的再分配，影响着主壤与植被的形成和发育过程，影响着土地利用的方式和水土流失的强度，也影响着城市规划中工农业生产布局的各个方面。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。地形指标，根据研究区域尺度的不同，有许多因子。基于Arcview的地形因子的提取，均是基于DEM的基础上的。日国国国网图区国国摄OAN#OO国TMWRDC1Pe0图11-1DEM数据图11-1是一个区域的分辨率为5米的DEM数据，图例是按照其高程值采用渐变色来显示。下文中关于地形指标的提取都是以这个数据为基础。一、坡度：坡度的定义和提取方法上一章已作了介绍：激活DEM数据所在的主题层，选择surface菜单下的Deriveslope命令即可
第十一章 Arcview 空间分析例证 Arcview 空间分析在具体的实践中，应用很广泛，也很方便快捷。 第一节 地形指标提取 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。 地形特征制约着地表物质和能量的再分配，影响着土壤与植被的形成和发育过程，影响着 土地利用的方式和水土流失的强度，也影响着城市规划中工农业生产布局的各个方面。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。 地形指标，根据研究区域尺度的不同，有许多因子。基于 Arc view 的地形因子的提取， 均是基于 DEM 的基础上的。 图 11-1 是一个区域的分辨率为 5 米的 DEM 数据，图例是按照其高程值采用渐变色来 显示。下文中关于地形指标的提取都是以这个数据为基础。 一、坡度： 坡度的定义和提取方法上一章已作了介绍：激活 DEM 数据所在的主题层，选择 surface 菜单下的 Derive slope 命令即可。 图 11-1 DEM 数据
形成的主题层，默认的是以DEM层的层名前加“slopeof”来命名，当然，你也可以leEd国图园8ONNHOOTDNAAWR-85-图11-2坡度图通过Theme下的Properties来改名。Arcview自动生成的坡度图，图例采用的是等间距分类并不一定能满足每个人的需要，可以激活坡度主题层，编辑其图例。图就是DEM生成的坡度图，其图例是按照水土保持方面划分坡度的标准来编辑的。二、坡向：坡向的定义和提取方法上一节也已做了介绍：激活DEM数据所在的主题层，选择【surface】菜单下的【DeriveAspect】命令。图11-3是根据图11-1提取的坡向图。国货精#OANMOORAETONAAAWR图11-3坡向图
形成的主题层，默认的是以 DEM 层的层名前加“slope of ”来命名，当然，你也可以 通过 Theme 下的 Properties 来改名。Arcview 自动生成的坡度图，图例采用的是等间距分类， 并不一定能满足每个人的需要，可以激活坡度主题层，编辑其图例。图 就是 DEM 生成的 坡度图，其图例是按照水土保持方面划分坡度的标准来编辑的。 二、坡向： 坡向的定义和提取方法上一节也已做了介绍：激活 DEM 数据所在的主题层，选择 【surface 】菜单下的【Derive Aspect】命令。图 11-3 是根据图 11-1 提取的坡向图。 图 11-2 坡度图 图 11-3 坡向图
三、部面曲率：部面曲率是地面上任一点位地表坡度的变化率，或者称为高程变化的二次导数。根据定义，面曲率的提取实际上是对DEM层两次求坡度，即"slopeofslope"其提取方法如下：1、激活DEM主题，选择【surface】菜单下的【DeriveAspect】命令，提取DEM主题的坡度，得到主题SlopeofDEM；2、激活主题SlopeofDEM，再对其用上述的方法提取坡度，得到DEM主题坡度的坡度，即剖面曲率主题。图国网图图ONNNOOAAROTONAGAWR4货：CaTVietEeC##N#8#P883图11-4剖面曲率图四、平面曲率：平面曲率指的是地面上任一点位地表坡向的变化率，它是一个反映等高线弯曲程度的指标，可以反映出地表所有的山脊线、山谷线。根据平面曲率的定义，平面曲率就是对DEM层进行坡向的提取，然后再对这个坡向提取坡度。但需要注意的是，对于如图所示的A、B两个相邻的栅格单元，其坡向值分别是359°和1°，显然，A、B两个栅格单元只差了2°，而在自动提取坡向差时，却计算成了|359°-1°=358°，从而在北坡出现平面曲率的误差。所以，提取平面曲率的主要工作就是消除北坡的误差。这里，引入负地形的概念：负地形是和真实的地表高度相反，它通过一个计算（H-（DEM)），把原来高点变低，把原来低点变高，H的取值可以给定一个远大于此区域高程值的值如10000。负地形的实现可以通过【Analysis】下的【Calculator】命令，公式为[[DEM-H]*（-1）]，即可生成负地形。下面讨论如何通过负地形消除北坡的平面曲率误差。首先，利用正负地形分别提取平面曲率，因为负地形的平面曲率的误差出现在南坡，这样，正负地形的平面曲率的误差就对称
三、剖面曲率： 剖面曲率是地面上任一点位地表坡度的变化率，或者称为高程变化的二次导数。 根据定义，剖面曲率的提取实际上是对 DEM 层两次求坡度，即”slope of slope”； 其提取方法如下： 1、激活 DEM 主题，选择【surface 】菜单下的【Derive Aspect】命令，提取 DEM 主 题的坡度，得到主题 Slope of DEM； 2、激活主题 Slope of DEM，再对其用上述的方法提取坡度，得到 DEM 主题坡度的坡 度，即剖面曲率主题。 四、平面曲率： 平面曲率指的是地面上任一点位地表坡向的变化率，它是一个反映等高线弯曲程度的 指标，可以反映出地表所有的山脊线、山谷线。 根据平面曲率的定义，平面曲率就是对 DEM 层进行坡向的提取，然后再对这个坡向提 取坡度。 但需要注意的是，对于如图所示的 A、B 两个相邻的栅格单元，其坡向值分别是 359° 和 1°，显然，A、B 两个栅格单元只差了 2°，而在自动提取坡向差时，却计算成了|359° -1°|=358°，从而在北坡出现平面曲率的误差。 所以，提取平面曲率的主要工作就是消除北坡的误差。这里，引入负地形的概念：负 地形是和真实的地表高度相反，它通过一个计算（H -（DEM）），把原来高点变低，把原来 低点变高，H 的取值可以给定一个远大于此区域高程值的值如 10000。负地形的实现可以 通过【Analysis】下的【Calculator】命令，公式为[[DEM-H]*（-1）]，即可生成负地形。 下面讨论如何通过负地形消除北坡的平面曲率误差。首先，利用正负地形分别提取平面曲 率，因为负地形的平面曲率的误差出现在南坡，这样，正负地形的平面曲率的误差就对称 图 11-4 剖面曲率图
分布于北坡和南坡，记这两个层面分别为A、B。当这两个层面相加时，没有误差的地方值翻倍，有误差的地方除了其本身的值以外，还使误差得到了累积。当这两个层面相减时，没有误差的地方值为零，有误差的地方只剩下了累积的误差，误差有正有负，对相减得到aViniCOX图11-5平面曲率在北坡存在误差的新层面取绝对值。最后，对相加、相减得到的两个新层面再相减，即得到了没有误差的翻倍的平面曲率的值，对此值除以2，即可得到了没有误差的平面曲率的层面。平面曲率的提取方法如下：1、提取DEM层的坡向主题，再对此坡向主题提取坡度，得到的主题记为A；2、在【Analysis】菜单下使用【Calculator】命令，公式为[[DEM-H]*（-1）]，提取DEM层的负地形：3、提取负地形的坡向的坡度，记为B：4、在【Analvsis】菜单下使用【Calculator】命令，公式为[r「A+B]-「A-Bl.abs.1/2]即可求出没有误差的DEM的平面曲率。如图11-6国国区国ONNOONAANOTOMEENWNO假训VBBE18N.Dr图11-6消除误差后的平面曲率图
分布于北坡和南坡，记这两个层面分别为 A、B 。当这两个层面相加时，没有误差的地方 值翻倍，有误差的地方除了其本身的值以外，还使误差得到了累积。当这两个层面相减时， 没有误差的地方值为零，有误差的地方只剩下了累积的误差，误差有正有负，对相减得到 的新层面取绝对值。最后，对相加、相减得到的两个新层面再相减，即得到了没有误差的 翻倍的平面曲率的值，对此值除以 2，即可得到了没有误差的平面曲率的层面。 平面曲率的提取方法如下： 1、提取 DEM 层的坡向主题，再对此坡向主题提取坡度，得到的主题记为 A； 2、在【Analysis】菜单下使用【Calculator】命令，公式为[[DEM-H]*（-1）]，提取 DEM 层的负地形； 3、提取负地形的坡向的坡度，记为 B； 4、在【Analysis】菜单下使用【Calculator】命令，公式为[[[A+B]-[A-B].abs.]/2]， 即可求出没有误差的 DEM 的平面曲率。如图 11-6 图 11-6 消除误差后的平面曲率图 图 11-5 平面曲率在北坡存在误差
另外，根据求出的平面曲率，通过【Analysis】菜单的【Mapquery】命令，选取平面曲率>80的要素，即可提取出沟脊线和沟谷线，提取结果如图11-7。TF国国国国图园40ONNMOOOMETOMEAWRra0002图11-7提取的沟脊线和沟谷线五、地形起伏度地形起伏度是指在一个特定的区域内，最高点海拔高度与最低点海拔高度的差值。它是描述一个区域地形的一个宏观性的指标。从地形起伏度的定义可以看出，求地形起伏度的值，首先要求出一定范围内海拔高度的最大值和最小值，然后，对其求差值即可。求一定范围内的最大值和最小值，可以通过用【Analysis】菜单的【Neighborhoodstatistics】分别设置statistic值为最大值和最小值，邻域的设置可以为圆，也可以为矩形，邻域的大小可根据自己的要求来确定。地形起伏度的具体提取方法如下：1、激活DEM数据，在【Analysis】菜单中使用【Neighborhoodstatistics】命令，图11-8地形起伏度
另外，根据求出的平面曲率，通过【Analysis】菜单的【Map query】命令，选取平面 曲率>80 的要素,即可提取出沟脊线和沟谷线.提取结果如图 11-7。 五、地形起伏度 地形起伏度是指在一个特定的区域内，最高点海拔高度与最低点海拔高度的差值。它 是描述一个区域地形的一个宏观性的指标。 从地形起伏度的定义可以看出，求地形起伏度的值，首先要求出一定范围内海拔高度 的最大值和最小值，然后，对其求差值即可。求一定范围内的最大值和最小值，可以通过 用【Analysis】菜单的【Neighborhood statistics】分别设置 statistic 值为最大值和最 小值，邻域的设置可以为圆，也可以为矩形，邻域的大小可根据自己的要求来确定。 地形起伏度的具体提取方法如下： 1、 激活 DEM 数据，在【Analysis】菜单中使用【Neighborhood statistics】命令， 图 11-7 提取的沟脊线和沟谷线 图 11-8 地形起伏度