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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地形分析DEM提取坡度(1)新建地图文档，加载【ArcGIS地形分析--TIN及DEM的生成，TIN的显示】经验教程中得到的DEM数据：huainan(2)在【ArcToolbox】中，执行命令[3D Analyst工具]——[栅格表面]——[坡度]，参照下图所示，指定各参数：执行后，得到坡度栅格Slope_tingri1：坡度栅格中，栅格单元的值在[0 -60] 度间变化右键点击图层[Slope_TinGrid]，执行[属性命令]，设置图层[符号系统]，重新调整坡度分级。
将类别调整为5，点[分类]按钮，用手动分级法，将中断值调整为：10，20，30，40，60。
DEM提取山顶点1.添加dem数据，制作15m和75m等高线。
2.制作阴影阴影图像【空间分析】----【表面分析】----【地表阴影】，生成地表阴影图像hillsha。
3.提取栅格数据的有效区域。
【空间分析】----【地图制图】----【栅格计算器】。
“要提取的文件名”=“huainan54”>=0，（注意：红色等号是1个=，而不是栅格计算器中的2个==）。
“back”=“huainan54”>=0，生成back文件。
5.按照等高线75m等高线15m，back，hillsha叠放。
1.提取dem数据中的最大值。
【空间分析工具】----【邻域分析】----【块统计】，生成maxpoint文件参数设置如下：Maxpoint7.提取山顶点。
【空间分析】----【地图制图】----【栅格计算器】。
输入命令：sd=（[axpoint]-[淮南54]）==0,生成sd文件。
8.山顶点栅格文件二值化。
【空间分析工具】----【重分类】----【重分类】。
生成re-sd9.生成山顶点栅格数据转换为shapefile。
【转换工具】----【栅格转换】----【栅格数据转点】，生成山顶点矢量文件。
ArcGIS利用水文分析方法提取山脊、山谷线提取方法大致可以分为以下五种：1) 基于图像处理技术的原理；2) 基于地形表面几何形态分析的原理；3) 基于地形表面流水物理模拟分析原理；4) 基于地形表面几何形态分析和流水物理模拟分析相结合的原理；5) 平面曲率与坡形组合法。
地形鞍部的提取地形鞍部的提取1.背景相邻两山头之间呈马鞍形的低谷凹部分称为鞍部.鞍部点是重要的地形控制点,它和山顶点，山谷点以及山脊线，山谷线等构成地形特征点，对地形具有很强的控制作用。
因此，对这些地形特征点，线的分析研究在数字地形分析中具有很重要的意义。
同时，由于鞍部点的特殊地貌形态，使得鞍部点的提取方法较山顶点和谷底点更难，目前还都存在一定的技术局限性。
2.目的：利用水文分析的方法提取地形鞍部点，通过多种GIS空间分析方法的应用，提高对知识的综合运用能力。
3.要求：利用水文分析模块和空间分析模块相应功能提取样区地形鞍部点。
4.数据：25米分辨率的DEM数据，面积约为59平方公里。
5算法思想：鞍部具有独特的形态特征，可被认为是原始地形中的山脊和反地形中的山脊会合的地方，因此可以通过提取正反地形的山脊线并求其交点，获取鞍部点。
6.操作步骤：（1）正地形、等高线和晕渲图的提取：同山脊线和山谷线的提取中一样，由于鞍部点的整体位置是处于山脊上的，需要提取出地形以过滤那些在负地形上的错误的点。
正地形的提取过程与第一个例子完全相同，提取过程分别是：利用11*11的窗口进行平均值的邻域分析，结果为meandem，原始DEM 与meandem相减并以0为界进行重分类，大于0的属性值赋值为1，小于0的赋值为0，结果命名为zhengdixing。
利用SpatialAnalyst菜单下的SurfaceAnalysis菜单中的Contour 和Hillshade工具分别提取样区等高距为40米的等高线数据ctour和样区晕渲图hillshade（2）山脊线的提取山脊线的提取与练习1（见“小傻帽吧”文库中的“山脊线、山谷线的提取”，就是用到Hydrology水文分析工具的那个word文档）中山脊线的提取过程完全相同。
分别是进行洼地填充—水流方向提取—汇流累计量计算—汇流累积量等于0的提取。
提取过程产生的各个数据分别为：filldem、flowdir、flowacc以及flowacc0好吧，为了方便大家，我还是在重复下山脊线提取的过程吧O(∩_∩)O~ a洼地填充：使用Hydrology工具中的fill工具b无洼地水流方向计算：Hdrology中的flow Dirfillc：汇流累积量计算：Hdrology中的flowAccumulation工具d汇流累积量为0的提取:spaitialAnalyst模块的下拉箭头,单击RasterCalculator,计算:e邻域处理:f重新分类:g将二值化的neiborfacc00进行重分类为reneibor,将属性值接近1的那一类的属性值赋值为1,其余赋值为0h用spatialAnalyst菜单下的RasterCalculator将重分类后的reneibor 数据与正地形数据zhengdixing相乘,消除那些存在于负地形区域中的错误山脊线,然后将计算结果进行重分类,所有值不为1的栅格赋值为nodata,记得到山脊线.（3）反地形山脊的提取反地形山脊的提取与练习1中山谷的提取过程完全相同，分别是基于原始DEM计算出反地形DEM数据（计算中是利用原始DEM减去常熟3000）；基于反地形DEM数据提取水流方向数据；基于水流方向数据进行汇流累积量数据；提取汇流累积量数据等于0的栅格。
山脊线、山谷线和鞍部点的提取山脊线、山谷线和鞍部点的提取一．实习背景山脊线、山谷线是地形特征线，它们对地形、地貌具有一定的控制作用。
它们与山顶点、谷底点以及鞍部点等一起构成了地形及其起伏变化的骨架结构。
因此在数字地形分析中，山脊线和山谷线以及地形特征点等的提取和分析是很有必要的。
相邻两山头之间呈马鞍形的低凹部分称为鞍部，鞍部是两个山脊和两个山谷会合的地方。
鞍部点是重要的地形控制点，它和山顶点、山谷点以及山脊线、山谷线等构成的地形特征点线，具有对地形具有很强的控制作用。
因此，对这些地形特征点、线的分析研究在数字地形分析中具有很重要的意义。
同时，由于鞍部点的特殊地貌形态，使得鞍部点的提取方法较山顶点和山谷的提取更难，目前没有什么有效的方法来提取鞍部点，利用水文分析的方法可以来提取一些鞍部点，但是它还是具有一定局限性。
二．实习目的（1）熟练掌握基于DEM利用ArcGIS进行提取相关地形特征的方法与原理；（2）深入认识山脊线、山谷线和鞍部点3个基本地形特征；三．实习内容１.提取ｄｅｍ数据的ＳＯＡ２基于地形表面的几何形态分析方法提取山脊线山谷线3.基于DEM水文分析方法提取山脊线山谷线4.鞍部点的提取四．实习数据DEM五．实习工具Surface Analyst，model工具六．实习步骤1.提取DEM的SOA数据A．求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H；通过Spatial Analysis 下的栅格计算器 Calculator，公式为（H－DEM），得到与原来地形相反的 DEM数据层，即反地形DEM数据；B．基于反地形 DEM数据求算坡向值；C．利用 SOA 方法求算反地形的坡向变率，记为 SOA2，由原始DEM数据求算出的坡向变率值为 SOA1；D.在 Spatial Analysis下使用栅格计算器 Calculator，公式为 SOA ＝（（[SOA1]+[SOA2]）-Abs（[SOA1]-[SOA2]））/ 2，即可求出没有误差的 DEM 的坡向变率，2.利用基于地形表面的几何形态分析方法提取山脊线山谷线（1）山脊线的提取其中在focal statistics中选择3*3的窗口，类型选择为mean,在minus中再次导入DEM，进行计算。
Arcgis从DEM中提取高程点
数据的二种方法
（吴现兴2020年11月9日）
一、自动从DEM中提取高程数据
1、启动ArcMap软件，添加DEM数据
2、用ArcToolbox工具中“数据管理工具”-“栅格”-“栅格处理”-“重采样”进行重采样。
设置X、Y间距为15米，采用CUBIC重采样技术。
重采样可以减少点数量
3、用ArcToolbox中“转换工具”-“由栅格转出”-“栅格转点”对重采样后的DEM数据进行栅格转点，也可以用原DEM数据。
4、对重采样后的DEM数据进行栅格转点结果及点的属性表
二、手动从DEM中提取高程数据
1、用新建点文件命名为gaochen，并进行坐标系定义
2、导入相应区的DOM图编辑想要的高程点
3、停止编辑，打开gaochen属性表，添加X、Y字段用于计算高程点坐标。
4、计算X、Y点坐标。
5、停止编辑后，用ArcToolbox中“Spatial Analyst工具”-“提取分析”-“值提取至点”高程提取。
5、用“Spatial Analyst工具”-“提取分析”-“值提取至点”高程提取结果。
Arcgis地形分析DEM提取坡度(1)新建地图文档，加载【ArcGIS地形分析--TIN及DEM的生成，TIN的显示】经验教程中得到的DEM数据：huainan(2)在【ArcToolbox】中，执行命令[3D Analyst工具]——[栅格表面]——[坡度]，参照下图所示，指定各参数：执行后，得到坡度栅格Slope_tingri1：坡度栅格中，栅格单元的值在[0 -60] 度间变化右键点击图层[Slope_TinGrid]，执行[属性命令]，设置图层[符号系统]，重新调整坡度分级。
将类别调整为5，点[分类]按钮，用手动分级法，将中断值调整为：10，20，30，40，60。
DEM提取山顶点1.添加dem数据，制作15m和75m等高线。
2.制作阴影阴影图像【空间分析】----【表面分析】----【地表阴影】，生成地表阴影图像hillsha。
3.提取栅格数据的有效区域。
【空间分析】----【地图制图】----【栅格计算器】。
“要提取的文件名”=“huainan54”>=0，（注意：红色等号是1个=，而不是栅格计算器中的2个==）。
“back”=“huainan54”>=0，生成back文件。
5.按照等高线75m等高线15m，back，hillsha叠放。
1.提取dem数据中的最大值。
【空间分析工具】----【邻域分析】----【块统计】，生成maxpoint文件参数设置如下：Maxpoint7.提取山顶点。
【空间分析】----【地图制图】----【栅格计算器】。
输入命令：sd=（[axpoint]-[淮南54]）==0,生成sd文件。
8.山顶点栅格文件二值化。
【空间分析工具】----【重分类】----【重分类】。
生成re-sd9.生成山顶点栅格数据转换为shapefile。
【转换工具】----【栅格转换】----【栅格数据转点】，生成山顶点矢量文件。
ArcGIS利用水文分析方法提取山脊、山谷线提取方法大致可以分为以下五种：1) 基于图像处理技术的原理；2) 基于地形表面几何形态分析的原理；3) 基于地形表面流水物理模拟分析原理；4) 基于地形表面几何形态分析和流水物理模拟分析相结合的原理；5) 平面曲率与坡形组合法。
ArcGIS：从DEM数据提取对应点的⾼程
通过Extract Value to Points从DEM数据中提取所需点的⾼程。
⽅法/步骤
1. 将DEM数据⽂件和⼀个shapefile点⽂件（分别命名为“DEM”和“Point”）加载到ArcMap中。
2. 右击ArcMap⼯具栏，选择“Editor”。
选中“Point”层后单击弹出窗⼝中的“Editor”，选择“Start Editing”，这时在右侧上⽅窗⼝中选择“Point”。
然后就可以将所需点画上了。
3. 将所需点画好后（或者直接从CAD⽂件等导⼊所需提取⾼程的点），点击“Editor”⼯具中的“Stop Editing”。
4. 在“ArcToolbox”中找到“Extract Value to Points”，双击打开，按下图所⽰：点图层选择Point，栅格选择DEM）选择对应层后点击OK
开始提取⾼程。
5. 提取完成后会⾃动加载“Elevation”图层，在该图层名字上右击选择“Open Attribute Table”后就能从“RASTERVALU”字段中读取出对应
点的⾼程。
【百度百科】。
实例与练习练习1. 利用水文分析方法提取山脊、山谷线1．背景：山脊线、山谷线是地形特征线，它们对地形、地貌具有一定的控制作用。
它们与山顶点、谷底点以及鞍部点等一起构成了地形及其起伏变化的骨架结构。
因此在数字地形分析中，山脊线和山谷线以及地形特征点等的提取和分析是很有必要的。
2．目的：理解基于DEM结合水文分析的方法提取出研究区域的山脊线和山谷线的原理；掌握水流方向、汇流累积量的提取方法以及它们的提取原理；能将水文分析的方法和其它的空间分析方法相结合以解决应用问题。
3．要求：（1）利用水文分析思想和工具提取研究区域的山脊线；（2）利用水文分析思想和工具提取研究区域的山谷线。
4．数据：一幅25m分辨率的黄土地貌DEM数据，数据的区域大概有140 km2。
数据存放于…/ChP11/Ex1中，请将其拷贝到E：/ChP11/Ex1。
结果数据保存在…/ChP11/Ex1/Result 中。
5．算法思想：对于水文物理过程研究而言，由于山脊、山谷分别表示分水性与汇水性，山脊线和山谷线的提取实质上也是分水线与汇水线的提取。
因此，对于山脊线和山谷线就可以利用水文分析的方法进行提取。
基于DEM的这种地形表面流水物理模拟分析的原理是：对于山脊线而言，由于它同时也是分水线，那么对于分水线上的那些栅格，由于分水线的性质是水流的起源点，通过地表径流模拟计算之后这些栅格的水流方向都应该只具有流出方向而不存在流入方向，也就是其栅格的汇流累积量为零。
通过对零值的汇流累积值的栅格的提取，就可以得到分水线，也就得到了山脊线；对于山谷线而言，由于其具有汇水的性质，那么对于山谷线的提取，可以利用反地形的特点，即是利用一个较大的数值减去原始的DEM数据，而得到了与原始地形完全相反的地形数据，也就是原始的DEM中的山脊变成负地形的山谷，而原始DEM中的山谷在负地形中就变成了山脊，那么，山谷线的提取就可以在负地形中利用提取山脊线的方法进行提取。
