Model Builder 土壤侵蚀危险性建模分析

实验6 M odel Builder 土壤侵蚀危险性建模分析
实验目的：
1.熟悉空间分析的基本操作，以及ModelBuilder的应用；
2.掌握高程点数据转换DEM的基本方法；
3.掌握利用DEM生成坡向的基本方法；
4.掌握利用利用坡向图进行重分类的操作。

实验内容：
1.利用ArcMap查看高程数据；
2.利用ArcToolbox工具，将1）中的SHP数据转换生成DEM数据；
3.对DEM数据生成坡向图；
4.利用3）生成的坡向图，对土地侵蚀危险性进行分析与评价；
5.利用Model builder工具创建分析模型，完成述操作过程。

操作提示：
1.将高程点生成DEM的过程，首先要将SHP数据生成TIN：3D Analyst Tools ->Data Management ->
Tin -> Create TIN
2.将TIN数据转换生成RASTER数据：3D Analyst Tools ->Conversion -> From TIN -> TIN to
Raster
3.生成坡度图：
4.重分类：
调整相应坡度数值，将土地侵蚀等级分为5类。

土壤侵蚀模型研究综述周正朝上官周平(中国科学院水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 ,712100, 陕西杨凌摘要近年来 , 人们对土壤水蚀形成过程及其模拟进行了广泛研究 , 并针对不同研究对象与目的 , 建立了土壤水蚀的经验预报模型、物理过程模型和分布式模型。

在对国内外一些主要的土壤水蚀模型进行评述的基础上 , 讨论土壤侵蚀模型研究与 GIS 技术和 BP 神经网络理论结合的发展趋势 , 同时结合土壤水蚀模型的开发和应用情况 , 提出了土壤侵蚀预报模型研究亟待解决的一些问题和我国土壤侵蚀预报模型研究的设想。

关键词土壤侵蚀 ; 模型 ; 预报 ; 参数收稿日期 :200309修回日期 :1016项目名称 :国家 973项目 (2002C B111502 ; 教育部博士点专项科研基金(20030712001作者简介 :周正朝 (1980—, 男 , 研究生。

主要从事植物生态与水土保持方向研究。

E 2mail :eco @ms. iswc. ac. cn 3刘宝元等 . 中国土壤侵蚀预报模型研究 . 第 12届国际水土保持大会 , 北京 ,2002土壤侵蚀预报模型的研发 , 是土壤和地理学科的前沿领域 , 也是引导和集成土壤侵蚀试验研究、促进土壤侵蚀和水土保持科研定量化的重要手段。

近 30年来 , 各国都投入了大量的人力和物力 , 研发土壤侵蚀预报模型 , 并取得了长足的进展。

根据模型建立的途径和模拟过程 , 模型通常可以分为经验模型、物理过程模型和分布式模型。

我们结合自己在黄土高原土壤侵蚀过程与预报方面的研究工作 , 对土壤水蚀过程模拟模型研究动态进行评述 ,提出了水蚀预报模型亟待解决的关键问题 , 以促进我国土壤侵蚀预报模型的建立 , 为生态环境改善提供科学依据。

1经验模型 (Empirical Model111国外土壤侵蚀经验模型研究动态国外土壤侵蚀经验模型 , 主要以通用土壤流失方程 (Universal S oil Loss Equation ,US LE 和修正的通用土壤流失方程 (Reversed Universal S oil Loss Equa2tion ,RUS LE 为代表。

GIS实验指导书张明媚地质测绘工程系2017年5月目录实验一、使用ARCMAP浏览地理数据 (1)一、实验目的 (1)二、实验准备 (1)三、实验步骤及方法 (3)第1步启动ArcMap (3)第2步检查要素图层 (5)第3步显示其它图层 (6)第4步查询地理要素 (7)第5步检查其它属性信息 (9)第6步设置并显示地图提示信息 (11)第7步根据要素属性设置图层渲染样式 (14)第8步根据属性选择要素 (18)第9步使用空间关系选择地理要素 (20)第10步退出ArcMap (22)四、实验报告要求 (23)实验二、空间数据库管理及属性编辑 (24)一、实验目的 (24)二、实验准备 (24)三、实验内容及步骤 (25)第1步启动ArcCatalog打开一个地理数据库 (25)第2步预览地理数据库中的要素类 (26)第3步创建缩图，并查看元数据 (28)第4步创建个人地理数据库(Personal Geodatabase-PGD) (29)第5步拖放数据到ArcMap中 (37)第6步编辑属性数据及进行1：M的空间查询 (38)第7步导入GPS数据，生成图层 (40)四、实验报告要求 (44)实验三、影像配准及矢量化 (46)一、实验目的 (46)二、实验准备 (46)三、实验内容及步骤 (46)第1步地形图的配准－加载数据和影像配准工具 (46)第2步输入控制点 (47)第3步设定数据框的属性 (49)第4步矫正并重采样栅格生成新的栅格文件 (52)第5 步分层矢量化－在ArcCatalog中创建一个线要素图层 (53)第6步从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中 (58)第7步根据GPS观测点数据配准影像并矢量化的步骤 (59)四、实验报告及要求 (65)实验四、空间数据处理 (66)一、实验目的 (66)二、实验准备 (66)三、实验内容及步骤 (68)空间数据处理 (68)第1步裁剪要素 (68)第3步要素融合 (71)第4步图层合并 (72)第5步图层相交 (74)定义地图投影 (75)第6步定义投影 (75)第7步投影变换――地理坐标系－>北京1954坐标系转换－>西安80坐标系 (76)四、实验报告要求 (77)实验五、空间分析基本操作 (79)一、实验目的 (79)二、实验准备 (79)三、实验内容及步骤 (80)空间分析模块 (80)1. 了解栅格数据 (81)2. 用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据) (83)3. 栅格重分类(Raster Reclassify) (86)4. 栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator) (87)5. 面积制表（Tabulate Area） (88)6. 分区统计(Zonal Statistic) (90)7. 缓冲区分析(Buffer) (92)8. 空间关系查询 (95)9. 采样数据的空间内插(Interpolate) (96)10. 栅格单元统计（Cell Statistic） (100)11. 邻域统计（Neighborhood） (102)四、实验报告要求 (104)实验六、缓冲区分析应用(综合实验) (105)一、实验目的 (105)二、实验准备 (105)三、实验内容及步骤 (105)1. 距离制图－创建缓冲区 (105)1.1 点要素图层的缓冲区分析 (105)1.2 线要素图层的缓冲区分析 (107)1.3 多边形图层的缓冲区分析 (109)2．综合应用实验 (110)2.1 水源污染防治 (110)2.2 受污染地区的分等定级 (112)2.3 城市化的影响范围 (115)四、实验报告要求 (118)实验七、地形分析-----TIN及DEM的生成及应用(综合实验) (119)一、实验目的 (119)二、实验准备 (119)三、实验内容及步骤 (119)1. TIN 及DEM 生成 (119)1.1由高程点、等高线矢量数据生成TIN转为DEM (119)1.2 TIN的显示及应用 (122)2. DEM的应用 (133)2.1坡度：Slope (133)2.2 坡向：Aspect (136)2.3提取等高线 (138)2.4计算地形表面的阴影图 (139)2.5可视性分析 (142)2.6地形剖面 (144)四、实验报告要求 (145)实验八、MODEL BUILDER 土壤侵蚀危险性建模分析(综合实验) (146)一、实验目的 (146)二、实验准备 (146)三、实验内容及步骤 (146)1. 认识ModelBuilder操作界面 (146)2. 确定目标，加载数据 (147)3. 创建模型 (147)4. 编辑模型 (150)5. 执行模型，查看结果 (164)四、实验报告要求 (165)实验九、水文分析-DEM应用 (169)一、实验目的 (169)二、实验准备 (169)三、实验内容及步骤 (172)1. 数据基础：无洼地的DEM (172)2. 关键步骤：流向分析 (173)3. 计算流水累积量 (174)4. 提取河流网络 (175)5．流域分析 (178)6. 其它应用--降水分析(选做) (180)四、实验报告要求 (181)实验十、网络分析 (182)一、实验目的 (182)二、实验准备 (182)三、实验内容及步骤 (183)1．寻找最佳路径 (183)2. 确定最近设施 (187)3. 创建服务区域 (189)四、实验报告要求 (192)实验十一、3D 可视分析 (193)一、实验目的 (193)二、实验准备 (193)三、实验内容及步骤 (193)1．GIS数据三维显示 (193)2. 三维飞行动画制作 (199)四、实验报告要求 (201)实验十二、ARCMAP制图－地图版面设计 (202)一、实验目的 (202)二、实验准备 (202)三、实验内容及步骤 (202)第1步渲染图层要素－唯一值符号 (202)第2步标注图层要素 (207)第3步渲染图层要素—分类渲染 (209)第4步渲染图层要素—点密度渲染 (213)第5步渲染图层要素—图表渲染 (215)第6步创建地图版面 (216)第7步添加各种元素到地图版面中 (221)第8步打印输出地图 (227)四、实验报告要求 (230)实验十三、基于GIS的城镇土地分等定级(综合实验) (231)一、实验目的 (231)二、实验准备 (231)三、实验内容及步骤 (231)四、实验报告要求 (232)参考文献： (233)实验一、使用ArcMap浏览地理数据一、实验目的1.了解地理数据是如何进行组织及基于“图层”进行显示的。

ArcGIS操作ModelBuilder⼟壤侵蚀危险性建模分析实验⼋、Model Builder ⼟壤侵蚀危险性建模分析⼀、实验⽬的模型⽣成器(ModelBuilder) 为设计和实现空间处理模型提供了⼀个图形化的建模环境。

模型是以流程图的形式表⽰，它通过⼯具将数据串起来以创建⾼级的功能和流程。

你可以将⼯具和数据集拖动到⼀个模型中，然后按照有序的步骤把它们连接起来以实现复杂的GIS 任务。

通过对本次练习，我们可以认识如何在ModelBuilder环境下通过绘制数据处理流程图的⽅式实现空间分析过程的⾃动化，加深对地理建模过程的认识，对各种GIS分析⼯具的⽤⼆、实验准备1. 认识ModelBuilder操作界⾯1: 添加硬盘上的数据或⼯具到模型中，数据也可以从ArcMap或ArcCatalog从直接拖到模型中，⼯具可以直接从Arctoolbox直接拖到模型中2: 显⽰全部模型要素，并充满ModelBuilder窗⼝3: ⾃由缩放，点击此按钮后，按住⿏标不放可，向上或向下移动⿏标可以⾃由缩放ModelBuilder中的流程图4: 选择，⽤以选择模型中的数据图框，⼯具图框5: 添加连接，将数据和⼯具连接起来6: 运⾏选中的处理过程或整个模型2. 问题分析，数据说明⽬标：获取[⼟壤侵蚀危险性分布图] 因⼦确定：坡度、⼟壤类型、植被覆盖数据：⽮量数据：研究区界线(Study Area)、植被(Vegetation)，栅格数据：⼟壤类型栅格(Soilsgrid)三、实验内容及步骤1. 加载数据(1) 在ArcMap 中新建⼀个地图⽂档(2) 添加⽮量数据：StudyArea、Vegetation、栅格数据Soilsgrid（同时选中：在点击的同时按住Shift）(3) 打开Arctoolbox，激活Spatial Analyst 空间分析扩和3D 分析扩展模块（执⾏菜单命令[⼯具]>>[扩展]，在出现的对话框中选中“空间分析模块”和“3D 分析”）(4) 根据Vegetaion 中的属性[VegTYPE]设置植被图层的符号为[唯⼀值渲染]，根据SoilsGrid图层中属性[S_Value]设置⼟壤类型栅格的符号为[唯⼀值渲染]，设置图层StudyArea 的边界和填充，并调整各图层的顺序得到如下下效果：2. 创建模型在上⼀步操作的基础上进⾏(1) 在Arctoolbox中，在右键菜单中执⾏[添加⼯具箱]命令，将会在[d:\arcgis]创建⼀个⼯具箱，将新建⼯具箱改名，⽐如[geosptials](2) 右键点击新建的⼯具箱[geosptial], 在右键菜单中，执⾏命令：[新建]>>[模型]，将打开[ModelBuilder] 应⽤程序窗⼝：注意：对已存在的模型，右键点击模型后，选择[编辑]也可以打开[ModelBuilder]窗⼝，对已存在的模型进⾏编辑。

空间信息应用实践（中级）实验指导书空间建模——基于 RUSLE 的土壤侵蚀建模分析一．实验背景Soil erosion and gullying in the upper Panuco basin, Sierra Madre Oriental, eastern Mexico 土壤侵蚀是地球表面物质运动的一种自然现象，全球除永冻地区外，均发生不同程度的土壤侵蚀。

人类社会出现后，土壤侵蚀成为自然和人为活动共同作用下的一种动态过程，构成了特殊的侵蚀环境背景，并伴随着人类对自然改造能力的增强，逐渐成为当今世界资源和环境可持续发展所面临的重要问题之一。

土壤侵蚀被称为“蠕动的灾难”，每年因土壤侵蚀造成的经济损失较诸如滑坡、泥石流和地震等地质灾害更大, 土壤侵蚀已成为我国乃至全球的重大环境问题之一。

土壤侵蚀及其产生的泥沙使土壤养分流失、土地生产力下降、湖泊淤积、江河堵塞，并造成诸如洪水等自然灾害，泥沙携带的大量营养物和污染物质加剧了水体富营养化，水质恶化，不断严重威胁到人类的生存。

据估计全球每年因土壤侵蚀损失300 万公顷土地的生产力，造成的损失以百亿美元计。

我国人口众多、农耕历史悠久，加之历史上战乱频仍，以黄土高原为代表的华夏文明发源地是世界上土壤侵蚀最严重的区域之一，1990 年遥感普查结果，全国水土流失面积达367 万km 2，占国土总面积的38.2％，其中 50%为水蚀地区，土壤侵蚀以黄土高原、四川紫色土地亿 t 。

水区和华南红壤地区尤为突出，仅黄土高原地区一处，平均每年流失泥沙就达到16.3 土流失已成为中国重要的环境问题，土壤侵蚀研究已成为目前环境保护中的一个重要课题。

土壤侵蚀预报是有效监测水土流失和评价水保措施效益的手段，侵蚀模型则是进行土壤流失监测和预报的重要工具。

然而传统预测方法需要在量经费、时间和人力的投入，因此，在一定精度范围内通过有限的数据输入，得到满足要求的土壤侵蚀预测结果成为趋势。

ArcGIS ModelBuilder在地质灾害易发性评价中的应用摘要：地质灾害易发性评价是地质灾害调查评价的一项重要任务，文章探索了ArcGIS ModelBuilder在地质灾害易发性评价中的应用，以加权信息量模型为例，实现了评价因子的分级、信息量计算、图层加权叠加，可减轻地质灾害易发性评价工作的计算量，节约时间和成本。

关键词：地质灾害易发性；信息量模型；ArcGIS ；ModelBuilder1 引言地质灾害易发性评价是以地质环境条件为基础，研究地质灾害现状的影响因素来预测一定区域内发生地质灾害的可能性[1]。

可保障人们的生命财产安全、减少灾害损失、提高防灾减灾工作效率[2]。

2021年，全国共发生地质灾害4772起，造成80人死亡、11人失踪，直接经济损失32亿元，成功预报地质灾害905起，涉及可能伤亡人员25528人，避免直接经济损失13.5亿元。

随着GIS 技术的发展，GIS在地质灾害易发性评价中的应用越来越广泛[3]。

将地形地貌特征、地质信息以及与灾害有关的气象和历史灾害等数据导入 GIS平台，建立相应的预测模型，能有效对灾害进行评价和预测[4]。

张钟远等[5]基于GIS和加权信息量法进行了地质灾害易发性评价；屠水云[6]等则基于GIS选用 CF 模型和 CF-LR 模型进行了地质灾害易发性评价对比。

为地质灾害防治与风险评价做出参考、重大工程规划建设提供科学依据。

本文以加权信息量模型为例，利用ArcGIS ModelBuilder为地质灾害易发性评价工作开展提供便利，可以极大的节约单一的重复性操作的时间和人力成本。

2加权信息量模型信息量模型是指通过研究已发生或已变形的地质灾害地区实际情况，分析相关影响因子，并对影响因子进行合理的区间划分，通过一定的数学模型计算因子内部不同区间的信息量值，信息量值客观上代表了此区间对地质灾害发生的贡献率，各评价因子提供的信息量值叠加即为评价区域总信息量值。

基于地理信息技术的土壤侵蚀模拟与建模研究基于地理信息技术的土壤侵蚀模拟与建模研究摘要：土壤侵蚀是农业生产中一个重要的环境问题，也是全球范围内的一个重要研究课题。

本论文基于地理信息技术，以土壤侵蚀的模拟与建模为研究重点，探讨了地理信息技术在土壤侵蚀研究中的应用，并利用地理信息技术开发了一套土壤侵蚀模拟与建模系统。

通过对系统的测试与验证，验证了系统在模拟与建模土壤侵蚀方面的准确性和可靠性。

该系统可为农业生产中的土壤侵蚀监测与管理提供参考。

关键词：地理信息技术、土壤侵蚀、模拟、建模、农业生产1. 引言土壤是农业生产中最重要的生产资料，土壤侵蚀严重影响了农业生产和生态环境的可持续发展。

因此，研究土壤侵蚀的模拟与建模是十分必要的。

地理信息技术作为一种综合利用遥感、地理信息系统和全球定位系统等技术的方法，可以有效地获取、管理和分析地理信息数据，为土壤侵蚀模拟与建模提供了有力的支持。

2. 地理信息技术在土壤侵蚀研究中的应用地理信息技术在土壤侵蚀研究中的应用主要体现在以下几个方面：2.1 地表覆盖分类通过地理信息技术可以对土地的地表覆盖进行分类和划分，如水体、植被、耕地等。

这些分类信息对于土壤侵蚀的模拟和建模起到了重要的作用。

2.2 遥感数据获取地理信息技术使用遥感技术获取土地利用、土地覆盖等数据，在土壤侵蚀研究中，可以通过遥感技术获取土地利用变化和土地覆盖变化的时空信息，为土壤侵蚀的模拟与建模提供数据支持。

2.3 地理信息系统分析地理信息系统可以通过对空间数据的分析，提取出有关土壤侵蚀的特征和规律。

通过地理信息系统的分析，可以实现土壤侵蚀模型的建立和预测。

3. 土壤侵蚀模拟与建模的方法土壤侵蚀的模拟与建模需要利用多种方法和技术，以生成精确的模拟结果。

3.1 数值模型数值模型是一种基于物理原理和数学模型的方法，可以通过计算机模拟土壤侵蚀的过程和影响因素。

数值模型的准确性和可靠性较高，但需要大量的参数和数据支持。

土壤侵蚀模型土壤侵蚀是指自然力和人类活动引起的土壤表面层的破坏和迁移的过程，是一种严重的环境问题。

为了研究土壤侵蚀的过程和控制侵蚀的方法，科学家们开发了不同的土壤侵蚀模型。

下面是土壤侵蚀模型的一般步骤。

1.数据收集和处理土壤侵蚀模型的建立首先需要收集并处理相关的数据。

这些数据包括地形、土壤类型、土地利用和植被状况、降水和径流等。

这些数据可以通过遥感技术、地面调查和实地测量等方法获得。

收集到的数据需要经过处理和整合，以提供模型所需的输入。

2.地形分析地形起伏是土壤侵蚀的重要因素，因此地形分析是土壤侵蚀模型的重要一步。

地形分析可以通过数字高程模型（DEM）进行，DEM可以从高程数据中获取地势的三维信息。

地形分析包括计算坡度和坡向等参数，为后续的侵蚀模拟做准备。

3.降雨和径流分析4.土壤侵蚀模拟在收集和处理好相关数据后，可以使用土壤侵蚀模型来模拟土壤侵蚀的过程。

土壤侵蚀模型可以根据不同的侵蚀机制和影响因素，通过数学模型和计算方法来预测土壤侵蚀的速率和强度。

常用的土壤侵蚀模型包括USLE模型（通用土壤流失方程）、RUSLE模型（改进的通用土壤流失方程）和WEPP模型（水土保持评价程序）等。

5.土壤侵蚀控制措施评估土壤侵蚀模型还可以用于评估不同土壤侵蚀控制措施的效果。

通过改变土地利用方式、实施植被恢复和建设护坡等措施，可以减少土壤侵蚀的发生和程度。

土壤侵蚀模型可以模拟不同措施对土壤侵蚀的影响，评估措施的效果，并为实施土壤侵蚀控制提供科学依据。

总之，土壤侵蚀模型的步骤包括数据收集和处理、地形分析、降雨和径流分析、土壤侵蚀模拟以及土壤侵蚀控制措施评估。

这些步骤旨在理解土壤侵蚀的过程和机制，预测和评估土壤侵蚀的程度，为土壤侵蚀控制提供科学依据。