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基本ArcGIS的地形数据提取与分析基于ArcGIS10地形数据提取与分析舒城县林业局汪⾃胜摘要：本⽂以森林资源调查⼯作实践为例，详细总结了如何利⽤ArcGIS10软件对纸质地形图，通过扫描、⽮量化⽣成⾼程栅格数据；利⽤⾼程栅格数据进⾏等⾼线加密、⾼程统计、坡向和坡度分析；以及利⽤坡向、坡度等地形因⼦实现⾃动区划图斑的⽅法和过程。
关键词：森林资源调查 ArcGIS 地形分析地形因⼦是划分森林资源调查图斑的重要因⼦，在条件有限的情况下，我们经常是利⽤纸质地形图，通过⼈⼯判定，来确定⼯作图斑的海拔、坡向和坡度。
准确度受判定⼈员的业务⽔平影响较⼤。
利⽤ArcGIS10的⽮量化⼯具和地形数据分析⼯具，可以实现对图斑地形因⼦的⾃动判读，甚⾄可以⾃动区划图斑。
⼀、地形图⽮量化要想利⽤计算机来进⾏地形分析，⾸先应对纸质地形图进⾏扫描⽮量化，将其转化成计算机可以识别的数据格式(见图1)。
图1 地形图灰度栅格图像地形图⽮量化前，需要将纸质图扫描成灰度栅格图像，并对栅格图像进⾏⼆值化处理。
1、在ArcMap中对栅格图像进⾏符号化处理。
分类⽅法：⼿动；类别数：2；调整中断值，直到满意为⽌，记录下中断值；2、重分类。
利⽤ArcToolbox⼯具箱中的“空间分析-重分类”⼯具，根据记录的中断值，对图像进⾏重分类，⽣成⼆值图（见图2）。
图2 重分类⼯具设置和⼆值图3、⽮量化。
加载⽤来保存⽮量化成果的点、线要素类⽂件，在编辑状态下，运⽤ArcScan⼯具开始⽮量化。
（1）根据⽮量化点、线的栅格宽度，在⽮量化设置中设置理想的最⼤线宽等参数。
可以在完成设置后，运⽤“显⽰预览”功能来查看参数设置是否合理(见图3)。
图3 ⽮量化设置和效果预览（2）运⽤“在区域内部⽣成要素”⼯具选择要⽮量化的区域，在弹出的模板对话框中，对点、线要素的模板采⽤默认设置，完成⾃动⽮量化。
（3）运⽤编辑⼯具清理掉错误短线和噪点，对断开的地⽅等进⾏修补。
（4）将等⾼线、道路和⽔系地物进⾏分层，分别保存到等⾼线、道路、⽔系要素类中。
【ArcGIS空间分析】数字地形分析⽂章⽬录数字地形分析原理基于ArcGIS的数字地形分析操作DEM的建⽴1 栅格表⾯的创建2 TIN的创建3 等⾼线的创建4 Terrain（地形数据集）的建⽴基本因⼦分析1 坡度（栅格表⾯与TIN表⾯的坡度不同）2 坡向（栅格表⾯与TIN表⾯的坡向不同）3 剖⾯曲率和平⾯曲率3 坡度变率（SOS）4 坡向变率（SOA）5 地形起伏度6 地表切割深度7 地表粗糙度8 ⾼程变异系数⽔⽂分析1 ⽆洼地DEM⽣成2 汇流累积量计算3 ⽔流长度计算4 河⽹提取5 流域的分割地形特征分析1 ⼭顶点2 ⼭脊线⼭⾕线2 鞍部点3 径流节点4 沟沿线可视性分析天际线天际线图天际线障碍构造通视线通视性数字地形分析原理1、数字地形分析–DEM2、DEM的建⽴3、数字地形分析–基本因⼦分析4、地形特征分析5、流域分析（⽔⽂分析）6、可视性分析7、DEM数字地形分析研究与应⽤进展基于ArcGIS的数字地形分析操作地形提取⽅法反地形max-dem&Abs(dem-2000)正负地形dem-mean正地形zhengfu>0负地形zhengfu<0因⼦提取⽅法坡度表⾯分析>坡度坡向表⾯分析>坡向表⾯分析>曲率平⾯曲率表⾯分析>曲率坡度变率坡度>坡度坡向变率坡向>坡度【（（SOA1+SOA2）-Abs（SOA1-SOA2））/ 2】地形起伏度max-min地表切割深度mean-min地表粗糙度1/cos(slope*3.14159/180)⾼程变异系数std/mean地形特征提取⽅法⼭顶点max-dem==0⼭脊线zhengfu>0&SOA>70 / flowacc0_neibor_rec*zhengdixing（重分类）⼭⾕线zhengfu<0&SOA>70 / flowaccfan0_neibor_rec*fudixing（重分类）鞍部点(flowac0*flowaccfan0)*zhengdixing（重分类）径流节点slope(streamnet_raster)>0（栅格转⽮量中点）(dem - dem_smooth)>0（栅格转⽮量、⾯转线）DEM的建⽴1 栅格表⾯的创建（1）由点创建栅格表⾯（插值）插值⼯具：点要素图层反距离权重插值法点要素插值结果栅格表⾯（2）地形转栅格插值2 TIN的创建可以⽤点、线和多边形要素作为创建TIN的数据源由⽮量数据创建TIN由栅格数据创建TIN由TIN创建栅格原始dem3 等⾼线的创建间距：200间距：10004 Terrain（地形数据集）的建⽴terrain数据集是⼀种多分辨率的基于TIN的表⾯数据结构，它是基于作为要素存储在地理数据库中的测量值构建⽽成的。
ARCGIS 地类分析1.打开arcmap图1 arcmap 界面2.添加数据：可以点击，或者点击图层右键-添加数据，来选择你要的数据。
图2 添加数据3.找到所要分析的数据，之前做好的CAD文件，双击且只打开polygon（面）文件。
4.把CAD文件转为shp文件：右键点击刚才添加的数据，选择数据-导出数据，选择要存储的位置即可，点击确定。
图3 导出shp文件5.添加现状图层，并把它移到最底层，删去面状的CAD文件。
6.裁剪图层：把我们需要的数据与现状图层裁剪到一个图层上。
点击ArcToolbox-叠加（overlay）-intersect，首先拖入现状图层，再拖入贺兰段教学图层，并选择输出要素类的存放路径。
图4 裁剪图层7.配色：根据二调符号库的颜色给裁剪的图层配色。
右击裁剪的贺兰段教学-属性，点击符号化（symbolic）-类别-匹配样式库中的符号，其中值字段选择DLBM，匹配到样式中的符号选择二调符号库.Style，然后点击匹配符号点击确定即可。
可以看到不同的地类有不同的颜色匹配。
8.添加字段：右键点击裁剪贺兰段教学-打开属性表，点击选项-添加字段，输入名称<面积米>，类型选择float，精度15，比例尺4。
再次添加另一字段<面积公顷>，字段属性同上。
右键点击<面积米>-计算几何体，单位选择平方米，就把所有块的面积计算出来。
右键点击<面积公顷>-计算字段，面积公顷=面积米/10000。
在属性表里面可以看到所有地块的地类编码、权属范围等等基本信息。
图5 打开属性表图6 计算几何体图7 计算字段图8计算好的字段9.转换成CAD在ArcToolbox-转换工具（conversion tools）-to CAD，选择裁剪的图层，并选择保存位置。
图9 导出到CAD10.如果想要标注要素，则右键点击裁剪图层-属性-标注，在<标注这个图层中的要素>打对勾，标注字段选择DLBM，字体样式和大小可以选择。
实验三、地形分析-----TIN及DEM的生成及应用一、实验目的DEM是对地形地貌的一种离散的数字表达，是对地面特性进行空间描述的一种数字方法、途径，它的应用可遍及整个地学领域。
通过对本次实习的学习，我们应：a)加深对TIN建立过程的原理、方法的认识；b)熟练掌握ArcGIS中建立DEM、TIN的技术方法。
c)掌握根据DEM或TIN 计算坡度、坡向的方法。
d)结合实际，掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备软件准备：ArcGIS Desktop 9.x ---ArcMap(3D分析模块)实验数据：矢量图层：高程点Elevpt_Clip.shp，高程Elev_Clip.shp，边界Boundary.shp，洱海Erhai.shp三、实验内容及步骤1. TIN 及DEM 生成1.1由高程点、等高线矢量数据生成TIN转为DEM在ArcMap中新建一个地图文档(1)添加矢量数据：Elevpt_Clip、Elev_Clip、Boundary、Erhai（同时选中：在点击的同时按住Shift）(2)激活“3D Analyst”扩展模块（执行菜单命令[工具]>>[扩展]，在出现的对话框中选中3D分析模块），在工具栏空白区域点右键打开[3D分析] 工具栏(3)执行工具栏[3D分析]中的菜单命令[3D分析]>>[创建/修改TIN]>>[从要素生成TIN]；(4)在对话框[从要素生成TIN中]中定义每个图层的数据使用方式；在[从要素生成TIN中]对话框中，在需要参与构造TIN的图层名称前的检查框上打上勾，指定每个图层中的一个字段作为高度源（Height Source），设定三角网特征输入（Input as）方式。
可以选定某一个值的字段作为属性信息（可以为None）。
在这里指定图层[Erhai] 的参数：[三角网作为：]指定为[硬替换] ，其它图层参数使用默认值即可。
基于ArcGIS进行地理空间数据分析与可视化地理空间数据分析与可视化是利用ArcGIS等地理信息系统（GIS）软件进行地理数据处理和展示的重要工作。
通过这种方法，可以对地理空间数据进行深入分析，揭示数据背后的潜在模式和关联性，并将结果以可视化方式呈现出来，使得数据更易于理解和应用。
一、ArcGIS概述ArcGIS是由美国Esri公司开发的一款功能强大的GIS软件，其中包括ArcMap、ArcCatalog和ArcToolbox三个主要组件。
ArcMap用于地图制作和数据分析，ArcCatalog用于组织和管理地理数据，ArcToolbox提供了多种地理数据处理工具。
ArcGIS具有广泛的功能和应用领域，包括地理空间数据的采集、整理、存储、分析和可视化等。
二、地理空间数据采集与整理地理空间数据采集是地理空间数据分析与可视化的基础。
通过各种手段（如全球定位系统、卫星遥感技术等）获取地理数据，并将其整理成适合ArcGIS处理的格式。
这包括数据清洗、几何修正、属性标准化等过程。
正确、完整和高质量的地理数据对后续的分析和可视化具有重要意义。
三、地理空间数据分析地理空间数据分析是ArcGIS最重要的功能之一。
ArcGIS提供了强大的分析工具，可以对地理空间数据进行多维度的统计和空间分析。
其中，统计分析包括数据聚合、分布分析、相关分析等；空间分析包括缓冲区分析、叠加分析、路径分析等。
通过这些工具，用户可以从地理空间数据中提取有价值的信息，并进行深入的数据挖掘和研究。
四、地理空间数据可视化地理空间数据可视化是将数据以图形化方式呈现出来，以便用户更好地理解和应用数据。
ArcGIS提供了多种可视化方式，包括2D和3D地图展示、图表制作、热力图分析等。
这些工具使得用户可以直观地观察和比较地理空间数据的特征和变化趋势，帮助他们更好地分析和决策。
五、地理空间数据分析与可视化的应用领域地理空间数据分析与可视化广泛应用于各个领域。
基于ArcGIS下的地形分析报告—以寨场山森林公园的地形为例摘要：ArcGIS是处理空间数据的特殊信息系统，能进行高级空间分析，进行数据发布和输出。
具有易于修改、更新、查询、分析和表达地理数据等优点。
本文以惠东县寨场山森林公园的地形为例，阐述了如何用ArcGIS这个软件从自然和环境等生态因素的角度对地形的高程、坡度、坡向进行详细的说明，并对正射模型、鸟瞰图以及立面图的生成过程作出具体分析。
图文并茂，简单易懂，直观地表现了ArcGIS的强大的矢量化数据处理能力以及空间分析能力。
关键字：空间分析; 坡向图;坡度图;鸟瞰图;Terrain analysis report based on ArcGIS -Take the terrain of Zhai Changshan Forest Park for exampleAbstract：ArcGIS is a special information system which can process spatial data , it can analyze advanced space , publish and output data . It is easy to modify, update, query, analysis and presentation of geographic data,etc. In this paper,taking the terrain of Huidong County Zhai Changshan Forest Park for example, describes the detailed steps on how to use this software for elevation, slope, aspect and environmental factors , and to make a detailed analysis on orthophoto generation process model , aerial view of the terrian and elevations.It is illustrated and easy to understand, it also has a powerful vector data processing capability and spatial analysis capabilities of ArcGIS.Key words：Spatial Analysis; Aspect Map;Slope Map; Aerial View;1.整理CAD根据要求，只要对寨场山森林公园整个地形中的红线范围里面的部分进行分析，为了保持红线内的内容清晰、完整，同时节约内存和空间，因此要删除红线外的部分，隐藏或者删除不必要的其他图层。
ARCGIS地形分析实例ARCGIS是一款功能强大的地理信息系统软件，可以进行各种地理分析和空间数据可视化。
地形分析是其中的一项重要功能，可以帮助我们了解和探索地表的形态和特征。
下面将以ARCGIS为工具，介绍几个地形分析的实例。
一、降水分析1.数据准备：获取地区的降水数据以及地形数据（DEM）。
2.数据处理：将DEM数据导入ARCGIS，通过提取工具提取地形的坡度和坡向信息，利用插值和空间差值方法处理降水数据。
3.分析结果：通过生成栅格图层和矢量图层，能够直观地展示降水分布和形成原因，从而进行水资源的合理利用和管理。
二、洪水模拟1.数据准备：获取洪水事件的历史数据以及地形数据。
2.数据处理：将洪水事件的历史数据与DEM数据结合，利用水文模型进行洪水模拟，得到不同时间段的洪水淹没范围和深度信息。
3.分析结果：通过制作淹没范围和深度的等值线图、三维地图和栅格图层，能够对洪水灾害的潜在风险进行评估，从而为防洪和减灾提供决策支持。
三、地质地貌分析1.数据准备：获取地质地貌的相关数据，如地质地貌图、地下水位、岩石类型等。
2.数据处理：将地质地貌图导入ARCGIS，通过DEM数据计算地形的高程、坡度和坡向信息，并与其他地质地貌数据进行相互分析。
3.分析结果：通过生成等高线、三维地形和地质地貌分布图等，能够对地区的地质地貌特征进行定量和定性的描述，从而为环境保护、土地利用和城市规划提供参考。
四、地表动态变化分析1.数据准备：获取地表动态变化的现场调查数据或遥感影像数据。
2.数据处理：将现场调查数据或遥感影像数据导入ARCGIS，利用图像处理和特征提取工具，计算地表的变化率和变化趋势。
3.分析结果：通过生成变化向量图、变化热点图和变化面积图等，能够定位地表动态变化的重点区域和趋势，从而为环境监测和资源管理提供科学依据。
以上实例展示了ARCGIS在地形分析中的应用。
通过ARCGIS的功能和工具，我们可以方便地进行各种地形分析，揭示地表的形态、特征和变化。
ARCGIS地形分析实例解析ArcGIS是一个强大的地理信息系统（GIS）软件，其提供了丰富的地形分析工具和功能，可用于处理和分析地形数据。
下面以一个实例来解析ArcGIS地形分析的应用。
假设我们要分析一个城市的地形特征，以了解城市的高地和低地分布情况，并找出可能的洪水风险区域。
首先，我们需要获取城市的地形数据。
可以从地理数据提供商或政府部门获取高程数据集，通常以数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）的形式提供。
将DEM数据导入ArcGIS，并对数据进行预处理，如去除噪声和填充空缺。
然后，我们可以使用ArcGIS的地形分析工具来获取城市地形的基本特征。
其中一个常用的工具是“坡度（Slope）”工具，它可以计算每个地形单元格的坡度值。
通过将坡度值以颜色图层的形式显示在地图上，我们可以直观地了解到地形的陡峭程度。
陡峭的地区通常是水流集中和洪水风险较高的地方。
除了坡度，我们还可以使用“高程（Elevation）”工具来显示城市的高度分布。
通过将高度值以等高线的形式绘制在地图上，我们可以更清楚地了解到城市的山脉，山谷和平原等地貌特征。
此外，我们还可以使用“视域（Viewshed）”工具来模拟地形视野范围。
这对于城市规划和可视性分析非常有用。
通过指定一个观测点和观察高度，可以计算出从该点可见的地面区域，并将结果显示在地图上。
这可以帮助确定城市中的哪些区域受到了地形的遮挡，如建筑物，山脉等。
最后，我们可以使用ArcGIS的洪水模型工具来模拟可能的洪水风险区域。
通过模拟洪水水位的变化，可以确定地形中可能遭受洪水影响的区域，并将结果显示在地图上。
这对城市规划和灾害管理非常重要。
通过上述地形分析工具和功能，我们可以更好地了解城市的地形特征，并找到可能的洪水风险区域。
这有助于城市规划，灾害管理和环境保护等领域的决策制定。
总结起来，ArcGIS地形分析提供了丰富的工具和功能，可用于处理和分析地形数据，帮助我们更好地了解地形特征并做出决策。
实验五基于文本数据的地形分析
一、实验背景
克里金插值法，又称空间自协方差最佳插值法，它是以南非矿业工程师D.G.Krige的名字命名的一种最优内插法。
克里金法广泛地应用于地下水模拟、土壤制图等领域，是一种很有用的地质统计格网化方法。
它首先考虑的是空间属性在空间位置上的变异分布.确定对一个待插点值有影响的距离范围，然后用此范围内的采样点来估计待插点的属性值。
根据样品空间位置不同、样品间相关程度的不同，对每个样品品位赋予不同的权，进行滑动加权平均，以估计中心块段平均品位。
克里金方法是基于这样的一个假设，即被插值的某要素（例如地形要素），可以被当做是一个区域化的变量来看待，所谓区域化的变量就是介于完全随机的变量和完全确定的变量之间的一种变量，它随所在区域位置的改变而连续地变化，因此，彼此离得近的点之间有某种程度上的空间相关性，而相隔比较远的点之间在统计上看是相互独立无关的。
克里金方法就是建立在一个预知定义的协方差模型的基础上通过线性回归方法把估计值的方差最小化的一种差值方法。
克里金方法具体分成许多种，主要有：普通克里金、简单克里金和通用克里金等等。
二、实验目的
1.熟练掌握克里金差值法，掌握利用高程点要素生成等值线的方法，点的内插是GIS数据处理常用的方法之一，广泛应用于生成等值线。
点的内插是用于建立具有连续变化特征现象（例如地面高程、地形、气温）的数值方法。
2 按照点数据samp_pt.txt（坐标和高程数据单位均为m），画出以5m为等高距的等高线，并求在bound图层边界范围内坡度>=25的区域面积。
学会ArcToolBox中的栅格计算器、裁剪、坡度以及克里金法。
三、实验数据
1.bound.shp
2.samp_pt.txt
3.高程点数据。
Xls
四、实验步骤
1.加载数据
打开ArcMAP软件，右键点击“内容列表”中的“图层”，在弹出的下拉框中点击“添加数据”，在弹出的“添加数据”对话框中，将文件夹连接到湖北省行政区划边界所在的文件夹，选中所要添加的数据，点击“添加”。
2右键点击“内容列表”中的“samp_pt.txt”，在弹出的下拉框中点击“显示xy数据”，此时会弹出一个“显示xy数据”的对话框，x字段选择“x”,y 字段选择“y”,z字段选择“elve”,点击“确定”。
此时生成的点数据“samp_pt.txt 个事件”只是临时数据，关闭软件就会消失，因此需要导出，右键数据“samp_pt.txt个事件”，在下拉框中点击“数据”，继续点击“导出数据”，在弹出的“导出数据”对话框中，设置一个储存路径，命名为“文本导出点”，保存类型为“shapefile”点击确定。
然后就可以将之前的数据“samp_pt.txt个事件”移除了。
3由于等值线的编辑输入的是栅格数据，而此时文本导出点是矢量数据，因此需要用克里金法进行转换，打开ArcToolBox，打开“3D Analyst工具”——“栅格插值”——“克里金法”，双击“克里金法”，在“克里金法”的对话框中，输入点要素为“文本导出点”，z值字段选择“elve”,输出表面栅格命名为“克里金插值”并为其设置一个存储路径。
输出像元大小为5，点击确定。
4.打开ArcToolBox——“3D Analyst工具”——“栅格表面”——“等值线”，双击“等值线”，在“等值线”对话框中，输入栅格是“克里金插值”，输出折线要素命名为“5米等高线”，并为其设置一个存储路径，“等值线间距”设为“5”，起始等值线设为“0”，点击“确定”。
5.打开ArcToolBox——“3D Analyst工具”——“栅格表面”——“坡度”，双击“坡度”，在“坡度”对话框中，输入栅格是“克里金插值”，输出栅格命名为“slope”，并为其设置一个存储路径，“输出测量单位”设为“DEGREE”，z因子设为“1”，点击“确定”。
6.打开ArcToolBox——“Spatial Analyst工具”——“地图代数”——“栅格计算器”，双击“栅格计算器”，在“栅格计算器”对话框中，双击“图层和变量”中的“slope”图层，点击“>=”,在后面输入25，输出栅格命名为“slope25”，并设置一个储存路径，点击“确定”。
7.打开ArcToolBox——“数据管理工具”——“栅格”——“栅格处理”——“裁剪”，双击“裁剪”，在“裁剪”对话框中，输入栅格为“slope25”，输出范围为“bound”数据图层，勾选“使用输入要素裁剪几何”，输出栅格数据集命名为“slope最终”，并设置一个储存路径，点击“确定”。
8.右键点击“内容列表”中“slope最终”，在下拉框中点击“打开属性表”，在属性表中添加一个类型为“双精度”的“面积”字段，具体操作是在非编辑状态下，点击“表选项”，在下拉框中点击“添加字段”，在“添加字段”的对话框中，名称设为面积，类型设为双精度，点击确定。
9.右键点击“面积”那一列字段，在下拉框中点击“字段计算器”，在弹出的“字段计算器”对话框中，双击“字段”中的“COUNT”,在点击“*”，在其后输入“25”，点击确定。
此时计算出了在bound图层边界范围内坡度>=25的区域面积为84125.
五、实验总结
在本次实验中，我学会了如何利用高程点数据进行等高线的制作，如何利用栅格计算器进行坡度的选择和如何利用剪裁进行两个图层的编辑。
了解了在户外记录数据之后进行的数据处理以及制图步骤，而且，理解每一步的操作是非常重要的，只有理解了每一步操作的作用和理论依据，才会在一个新实验中知道如何熟练运用自己学过的操作，而只靠死记硬背来记忆学过的实验步骤是非常错误的，这样只会做学过的实验，对于新实验，完全不知道怎么做，甚至不知道第一步做什么，所以，在今后的每一个实验，我都应该理解每一步的实验操作，才能在面对新实验时做到游刃有余。
