arcgis地形因子提取步骤

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。

实验二地形因子的提取与三维可视化一、实验目的掌握三维分析中的表面分析（地形因子的提取及各种指标的量算）及在ArcScene 中进行数据的三维可视化。

二、实验准备PC、ArcGIS软件三、实验内容1、地形因子的提取：坡度、坡向、坡长、变坡率、地形粗糙度、起伏度、高程变异系数等。

2、表面积体积计算、断面分析、表面阴影显示；3、三维可视化及飞行漫游。

四、实验步骤地形因子的提取1.坡度（坡向）的提取在Spatial Analyst下拉菜单中选择表面分析, 在弹出的下一级菜单中点击坡度（坡向），出现坡度（坡向）对话框，完成坡度提取（坡向）坡度坡向2，计算坡度与坡向变率对坡度和坡向分别再求取坡度坡度变率坡向变率3，平面曲率、剖面曲率的提取平面曲率、剖面曲率的提取过程为：打开ArcGIS的Toolbox，在Spatial Analyst Tools底下选择表面分析,在表面分析的下一级菜单中选择曲率。

打开曲率对话框，完成平面及剖面曲率的提取平面曲率剖面曲率4，提取地形剖面1，在ArcMap中添加数据，然后在3D Analyst工具条上选择该数据。

2，使用线插值工具创建线，以确定剖面线的起终点。

3. 使用创建剖面图工具生成剖面图。

4，在生成的剖面图标题栏上点击右键，选择属性（Properties）项，进行布局调整与编辑。

5，提取表面阴影与DEM叠加显示6，三维阴影显示在ArcScene三维场景中，设置栅格表面自身的高程值为其基准高程后，在属性对话框的渲染选项卡中，选中相对于光照位置显示阴影复选框，使表面具有阴影显示。

同时可以使用光滑阴影工具使阴影表面更光滑7，使用动画旋转激活之后，可以使用场景漫游工具（Navigate）将场景左右拖动之后，即可开始进行旋转，旋转的速度决定于鼠标释放前的速度，在旋转的过程中也可以通过键盘的Page Up键和Page Down键进行调节速度。

点击场景即可停止其转动。

改变其背景色、照明度等属性，再次观察其显示效果。

基于ArcGIS的地形特征提取基于ArcGIS的地形特征提取刘小庆辽宁工程技术大学，辽宁阜新 (123000)E-mail:****************摘要：特征地形要素是构成地表地形与起伏变化的基本框架，ArcGIS具有一个能为三维可视化、三维分析以及表面生成提供高级分析功能的扩展模块3D analyst，基于ArcGIS进行地形特征提取可以更好地实现对地形地貌空间数据的可视化和分析处理。

关键词：ArcGIS；特征地形要素；山脊线；山谷线1．引言随着信息社会的到来，人类社会进入了信息大爆炸的时代。

面对海量信息，人们对于信息的要求发生了巨大变化，对信息的广泛性、精确性、快速性及综合性要求越来越高。

随着计算机技术的出现及其快速发展，对空间位置信息和其他属性类信息进行统一管理的地理信息系统也随之快速发展起来，在此基础上进行空间信息挖掘和知识发现是当前亟待解决的问题。

在常见的GIS系统中，美国ESRI公司的ArcGIS以其强大的分析能力得到用户的青睐，成为主流的GIS系统。

ArcGIS9是美国环境系统研究所（Environment System Research Institute）开发的新一代GIS软件，是世界上最广泛的GIS软件之一。

自从1978年以来，ESRI 相继推出了多个版本系列的GIS软件，其产品不断更新扩展，构成适用各种用户和机型的系列产品。

ArcGIS是ESRI在全面整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其他多方面的计算机主流技术之后，成功地推出了代表GIS最高技术水平的全系列GIS产品。

ArcGIS是一个全面的，可伸缩的GIS平台，为用户构建一个完整的GIS系统提供完整的解决方案。

ArcGIS9的软件特色主要为：1）主图编辑的高度一体化；2）便捷的元数据管理；3）灵活的定制与开发；4）ArcGIS9的新功能：增加了两个基于ArcObject的产品：面向开发的嵌入式ArcGIS Engine和面向企业用户居于服务器的ArcGIS Server。

arcgis数据处理arccgisnaruto2020/4/29第一章软件的安装和课程设置软件安装设置自定义——扩展模块，全部打钩；地理处理——地理处理选项——后台处理，勾选掉；将arctoolbox拖动到左侧内容列表处，这样二者可以随意切换；?在菜单栏右侧点击右键，可将编辑器添加到常用的位置；课程介绍数据的获取数据的处理地形因子的提取水文分析地图可视化操作技巧第二章数据的获取2-1 栅格数据的获取（DEM）地理空间数据云，是个网站；迅雷批量下载，使用通配符；2-2 矢量数据的获取1.矢量数据包括点线面三个；2.常用的是线、面之间的互转；3.也可以将一个图层的内容进行部分保存，以点文件为例；2-3 地图的地理配准1.鼠标右击菜单栏下方空白处，选择：地理配准——添加控制点；2.在控制点上右击：输入x和y；3.点击：查看链接表，显示已插入的控制点；4.配准完毕后，点击：更新地理配准；2-4 地图的矢量化1.打开栅格图形或者矢量图，双击即可；2.打开图片格式，不要双击；3.矢量化的流程：加载位置—开始编辑—创建要素—选择想要矢量化的图层—保存编辑内容；2-5 地图的自动矢量化1.双击图片，把3个图层都添加；2.一般而言，第2个图层的区分度最高；3.新建shapefile文件，折线；4.arcscan-开始编辑；5.在图片图层上右击，属性，符号系统，已分类，是，分类，类别，2类；6.调整左侧直方图位置，使线条最清晰；7.矢量化追踪，单击线条某个位置，隔段距离接着单击；保存编辑内容；2-6 利用google earth获取矢量数据1.google earth，选择“添加路径”，划定范围之后，即可导出。

“将位置另存为”，保存kml/kmz。

2.搜索“kml转图层”，选择导出的路径；2-7 矢量数据的编辑（1）要素转面，可以将线图层转面图层，同时交叉处被缝合；2-8 矢量数据的编辑（2）1.想要对线图层进行微调，启动编辑-选中线-双击线-编辑折点；2.不想将特定的封闭区域转换为面图层，可将线图层中间截断：选中线-右击-分割工具；2-9 利用FME转化KML格式文件（1）+（2）1.KMZ转图层-设置输入、输出位置、名称-确定；2.选中points图层-导出数据，设置为shp格式；3.右击导出的图层-打开属性表，可看到各种属性，也可能有部分属性丢失；4.FME Desktop 2018，是个软件，选中FME Data Inspector，导入数据，支持kml格式，可以获取经纬度坐标等完整的属性；5.FME workbench 2018-add reader-导入KML文件-选中placemark-点设置图标-选中kml_altlonaltbox_north等；6.add writer-search-选shp格式-点设置图标-设置名称和数据类型-拉动箭头-点击运行图标；7.添加数据到arcgis；第三章地图投影及图层编辑3-1 地图投影（1）+（2）1.不同投影的图层，大概率不能同时显示；2.右击图层-属性-源，可查找投影类型；3.坐标类型包括：a）投影坐标系；b）地理坐标系，如54,80,2000，wgs等；4.设置地理坐标系即可同时显示；5.arctoolbox-投影和变换-定义投影-地理坐标系-Asia-Beijing 1954-点添加坐标系图标-导入；6.arctoolbox-投影和变换-投影-投影坐标系；7.栅格文件的投影，arctoolbox-投影和变换-投影栅格；3-3 矢量数据的长度、面积计算1.要素转面-要素转线，这个操作可以消除交叉的线；2.计算长度和面积，需要地理坐标系和投影坐标系；3.图层属性-右击len-计算几何，计算出面积，如果没有某个属性，可以自己添加；3-4 图层的裁剪、拼接1.只能使用面图层裁剪；2.extract by mask-设置输入栅格、面图层路径、输出栅格路径；3.mosaic to new-选择需要拼接的栅格、设置输出位置、命名、选择像素类型（图层中查看）、波段数-确定；4.设置输出位置的时候，尽量设置为英文路径，无特殊字符；5.栅格数据的命名：小于13个字符；第四章特征点、线、面的提取4-1 坡度、坡向、等高线的生成1.工具箱-3D分析-栅格表面-坡向/坡度/等值线，设置完即可计算出结果；2.右击等高线图层-属性-标注-标注字段contour，即可显示等高距；4-2 变率和曲率的计算1.首先计算坡度，再对计算结果进行坡度计算，可得坡度的变率；2.首先计算坡向，再对坡向结果进行坡度计算，可得坡向的变率；3.空间分析-表面分析-曲率，依次可得到综合、坡面、平面曲率，3个图层；4-3 地形起伏度和地形粗糙度计算1.spatial analyst-邻域分析-焦点统计，计算出统计类型中的最大值、最小值；2.spatial analyst-地图代数-栅格计算器，最大值减去最小值（双击），确定，得到地形起伏度；3.工具箱-3D分析-栅格表面-坡度，计算出坡度，spatial analyst-地图代数-栅格计算器，1/Cos(坡度*3.14/180)，得到地形粗糙度；4-4 地表切割深度和高程变异系数计算1.spatial analyst-邻域分析-焦点统计，统计类型MEAN；2.spatial analyst-邻域分析-焦点统计，统计类型MINIMUM；3.spatial analyst-地图代数-栅格计算器，MEAN-MINIMUM，输出，得到切割深度；4.spatial analyst-邻域分析-焦点统计，统计类型STD（标准差）；5.spatial analyst-地图代数-栅格计算器，STD-MEAN，输出，得到高程变异系数；4-5 山顶点（1）1.spatial analyst-邻域分析-焦点统计，统计类型MAXIMUM；2.spatial analyst-地图代数-栅格计算器，MAXIMUM-原始图层=差值；3.spatial analyst-地图代数-栅格计算器，差值==0；4-6 山顶点（2）1.3D分析工具-栅格重分类-重分类；2.重分类：0设置为nodata，1不变，nodata不变；设置输出路径，确定；3.栅格转面-选图层、输出路径；4.要素转点-勾选内部-确定；4-7 山顶点（3）1.spatial analyst-地图代数-栅格计算器，原始地形*（-1），得到反地形；2.spatial analyst-水文分析-流向-D8算法，确定；3.spatial analyst-水文分析-汇，求出洼地；4.栅格转面；5.要素转点，内部；6.3D分析工具-栅格表面-等值线，导入原始DEM图层，等高距=20；7.要素转面；顶点附近可转化为面；8.只保留当前图层，选择-按位置选择，空间选择方法为“与源图层要素相交”，应用；9.编辑器-开始编辑-找到山顶点所在图层，-打开属性表，-切换选择，可选中冗余点，delete；第五章流域水文分析5-1 流域提取（1）+（2）1.地理处理-环境-并行处理（设置为0）；2.spatial analyst-水文分析-填洼；3.spatial analyst-水文分析-流向；选择填洼图层，D8算法，确定；4.spatial analyst-水文分析-流量；选择流向图层，确认；5.spatial analyst-数学分析-逻辑运算-大于等于，选择流量图层，10000，确定；6.3D分析工具-栅格重分类-重分类；7.重分类：0设置为nodata，1不变，nodata不变；设置输出路径，确定；8.spatial analyst-水文分析-河流链接-输入重分类以后的栅格图层、流向图层、输出栅格，确定；9.spatial analyst-水文分析-集水区-输入流向数据、河流链接，确定；10.右击图层属性-符号系统-唯一值-确定；11.栅格转面，将栅格流域转为矢量流域-右击属性-显示-透明度50%-编辑器-开始编辑；12.按住shift，多选区-右击属性-表-切换选择，删除多余的面，保存；13.右击属性-显示-透明度0%-按掩膜提取，确定；5-3 建模流域提取（1）+（2）+（3）1.新建一个工具箱，命名水文分析1-右击此工具箱，新建一个模型；2.单击填洼不放，拖入模型-双击输入框-设置图层，应用，确定；3.单击流向不放，拖入模型-链接2步骤的结果到流向（单击）；4.单击流量不放，拖入模型-链接3步骤的结果到流量（单击）；5.选择-双击流量框，设置图层和路径，确认；6.spatial analyst-数学分析-逻辑运算-大于等于，拖入模型-链接5的结果到大于等于；7.双击大于等于，设置阈值，应用，确定；8.3D分析工具-栅格重分类-重分类，拖入模型-链接7的结果到重分类，输入栅格；9.选择，双击重分类，添加条目，应用，确定；10.将河流链接拖入模型，链接后双击，设置；应用，确定；11.将集水区拖入模型，链接后双击，设置；12.重新排版，运行；右击结果，选择添加至显示；13.调整模型后，需要：模型-删除中间数据；5-6 河流分级（1）1.填洼-重分类，操作统5-1节；2.水文分析-河网分级，输入重分类、流向数据，分级方法选STRAHLER；5-7 河流分级（2）1.河流分级的方法，常用的有Strahler（1953）、Shreve （1967）；2.设置完确定，得到分级结果；3.水文分析-栅格河网矢量化，简化线不要勾选，可得矢量图；4.右击结果图层属性-符号系统-类别-唯一值-值字段grid_code-添加到所有值；得到各个级别不同颜色的线条；5.右击结果图层属性-符号系统-数量-分级符号-字段值grid_code，可得到每一级别不同宽度的矢量线条；5-8 鞍部点提取（1）1.所谓鞍部点，即是一个方向上的最低点，另一个方向的最高点；2.填洼-流向-流量-阈值-重分类-河流链接-集水区，这样即可求出栅格流域；3.栅格转面，得到矢量流域；4.要素转线；得到流域线边界；5.要素转栅格；6.栅格计算器，令>=0；7.栅格计算器，*原始栅格，得到具有高程属性的DEM；8.邻域分析-焦点统计，统计类型MINIMUM，求出最小值；9.栅格计算器，原始高程减去上述最小值，即是最低值的栅格；10.栅格计算器，令9的结果图层==0；11.邻域分析-焦点统计，统计量MEAN；12.栅格计算器，用原始DEM-MEAN；13.重分类，分类，类别2，中断值0，<0的nodata，>0的1，确定；得到正地形所在区域；14.栅格计算器，8*13，重分类，nodata,1,nodata,可得到鞍部点；15.栅格转面；要素转点；得到矢量鞍部点；16.值提取至点，给鞍部点赋高程值；第六章地图可视化6-1 分层设色地形渲染图1.色带第三组效果可能最好；2.3D分析-栅格表面-山体阴影，方位角315，高度角45，Z因子默认1；得到山体阴影；3.右击原始DEM属性-显示-透明度，50%；4.文件-导出地图-保存；6-2 三维地形示意图制作1.arcscene-点击导航图标-选择色带；2.右击原始DEM-属性-基本高度-在自定义表面浮动，添加原始DEM-应用、确定；3.基本高度，调整系数，可以调节立体效果；4.栅格范围（raster to domain）-输出要素类型，LINE;5.右击线边界图层-基本高度，自定义表面，原始DEM，拉伸系数=上面的图层；6.右击线边界图层-拉伸，拉伸方式：将其添加到各要素的最小高度；拉伸值或表达式：1；7.文件-导出场景-2D；6-3 3D地形制作（1）+（2）+（3）1.安装3D map generator terrain插件，到PS上；2.加载DEM-创建面-裁剪；3.在空白处右击-数据框属性-调整背景为黑色-导出图片；4.在google earth中保存对应DEM的遥感图片；5.PS中，将两个图片重叠在一起，选框工具-裁剪；6.打开插件，隐藏遥感图片-创建新地形-设置拉伸系数3，方向左；确认；7.返回6中的界面，隐藏DEM图层，复制遥感图层到6的结果图层所在界面；保存；8.添加等高线、水位、灯光、底座高程；放置图标；6-6 研究区出图（1）1.点击左下布局视图-文件，页面和打印设置，可更改页面设置；6-7 研究区出图（2）1.插入-数据框，右击数据框，可对齐位置；对齐的时候，参照物最后选取；2.右击数据框-添加数据，可加载角图到框中；3.右击角图-属性-框架-背景；4.平移（手型工具），可移动角图内的内容；6-8 研究区出图（3）1.工具-插入，添加指北针、比例尺、图例、2.双击比例尺，可以进行细节设置；右击，转化为图形，打散、分组也可进行细节设置；6-9 研究区出图（4）1.图框右击-绘图工具-添加文本；2.右击图框-属性-隔网-新建隔网-经纬度，添加经纬度；细节都可以在属性中修改；第七章其它7.1 文件夹链接和数据库建立1.添加数据图标-链接到文件夹，这样可以在右侧显示链接文件夹的大纲信息；2.输出栅格的路径默认是在C盘，.gdb数据库；3.在2中，想要一劳永逸的设置自定义路径，需要：右上角选项图标-目录选项-主目录文件夹；应用，确定；关闭软件后重启生效；4.新建数据库：右击文件夹-新建-文件地理数据库，或个人地理数据库；5.在arcgis中复制文件，优先在目录中复制，不容易丢失；7.2 建模数据快速处理（1）打开模型：右击工具箱-编辑；7.3 建模数据快速处理（2）1.模型计算完成之后，需要删除中间数据；然后再保存，以便下次使用；2.模型设置完之后，右击选择-添加至显示，可以将结果直接显示在左侧内容列表；3.右击模型中每一步的计算图块-获取变量-从参数；可将各个对话框中设置的内容反映在模型中，提供了便利；7.4 默认属性值的更改1.栅格图层中右击-打开属性表，这一栏有时候可能是灰色的，原因是其中有浮点型数据；2.栅格计算器，int（“图层名”），取整；3.使用自定义属性替代默认属性显示效果，以坡度为例：重分类-重分类字段VALUE，分类；确定；4.接3，表-添加字段aa；编辑器-开始编辑-选择重分类之后的坡度-保存-停止编辑；5.栅格转面-字段aa，简化面不勾选，确定；6.要素转栅格-字段grid code（aa转矢量之后的名称），像元大小30，确定；7.5 栅格点线面的相互转化（1）1.points to line(点集转线)，闭合线勾选；2.圆滑线：制图工具-制图综合-平滑线，算法FAEK，容差0.5m，勾选保留闭合线的端点；7.6 栅格点线面的相互转化（2）1.分割面：需要在转面之前对线进行编辑；编辑器-开始编辑-创建要素-选择线，划线；-停止编辑-要素转面；2.合并面：编辑器-开始编辑-框选所有面，编辑器-合并；3.要素转点：要素转点-勾选内部；4.要素转点的使用场景：空间插值；这种情况下的转点为：要素折点转点-输入等高线，点类型ALL；7.7 空间插值简介（1）1.地统计分析-直方图偏度：如果是正态分布，0；峰度：如果是正态分布，0；2.地统计分析-正态QQ图：如果是正太分布，为斜率一定的直线；3.地统计分析-Voronoi图（泰森多边形图）：多边形任意地方距离点的位置最近；7.8 空间插值简介（2）1.地统计分析-趋势分析；2.geostatistical analyst-子集要素3.地统计分析-克里金法；7.9 空间插值简介（3）按掩膜提取-输入栅格图层、polygon，确定；相当于mapgis中的裁剪；7.10 外部数据点的导入（1）+（2）1.excel导入arcgis：X代表经度、Y代表纬度；数据是小数点格式的；2.file-add data-add xy data- 将excel文件另存为.xls格式-添加；3.右击图层-导出数据-加载数据；即可进行数据分析；7.11 拓扑分析处理1.拓扑规则的建立：右击文件夹-新建-个人地理数据库；2.右击数据库-新建-要素数据集-设置地理坐标系，没有投影坐标系可以先空着；3.右击数据集-导入-要素类（单个）-生成矢量数据；4.右击3中生成的矢量图层-新建-拓扑-添加规则，规则：不能相交，确定；5.将拓扑结果拖入视图，显示相交的位置；。

数据提取、裁剪、拼接1．背景：由于空间数据（包括地形图与DEM）都是分幅存储的，造成某一特定研究区域跨越了不同的图幅。

而当我们要获取有特定边界的研究区域时，就要对数据进行裁切、拼接、提取等操作，有时还要进行相应的投影变换。

2．目的：通过练习，掌握数据提取、裁剪、拼接及投影变换的方法。

3．要求：通过两幅给定的DEM数据，提取出土地利用图的土地围的DEM数据，并将数据转换成高斯克吕格投影系统。

4.操作步骤：1）加载原始地图：打开ArcGIS软件，建立空白工作空间，设置图层的坐标系统为80（Xian_1980_3_Degree_GK_CM_120E），如图1。

图1 设置坐标投影图框2）配准：对加载进来的图片数据进行配准处理。

在菜单栏上右键，打开配准工具栏“地理配准”，如图2.A.选择工具栏上的按钮。

然后在栅格图上选择若干点，并输入正确的坐标，进行地理配准，选择变换形式为‘二阶多项式’如图3.B.对配准后的文件进行保存，分别取名为配准1和配准2，其过程如图4所示。

图2 地理配准工具栏图3 地理配准图4 配准保存C．加载配准1和配准2文件，其结果如图5所示。

3）对图片配准1和配准2进行加图框：在CASS中图形进行加载图框处理，并命名为009077图框和010077图框，如图6.4）裁剪：通过图框对配准后的图幅进行裁剪。

打开工具箱，选择Apatial Analyst Tools | 提取分析| 按掩膜提取工具，打开按掩膜提取对话框，分别填上对应的信息，如图7所示。

图5 配准结果图6 图框加载过程图7 按掩膜提取文本框按确定键，完成操作。

分别得到009077和010077，其结果如图8所示。

图8 裁剪结果4）拼接：对文件009077和010077进行拼接处理。

选择数据管理工具| 栅格| 栅格数据集| 镶嵌至新栅格。

填入相对应的信息，并命名为完成好的。

如图9所示。

单击确定键，完成操作（完成好的如图10）。

图9 镶嵌至新栅格文本框图10 结果图。

ArcGIS实验操作（八）地形特征信息提取数据：在data/Ex8/文件下·dem：分辨率为5米的栅格DEM数据。

·Result文件夹：·shanji：提取的山脊线栅格数据；·shangu：提取的山谷线栅格数据；·hillshade：地形晕渲图。

要求：利用所给区域DEM数据，提取该区域山脊线、山谷线栅格数据层。

操作步骤：1.加载DEM数据，设置默认存储路径，使用空间分析模块下拉箭头中的表面分析工具，选择坡向工具（Aspect），提取DEM的坡向数据层，命名为A。

该DEM的坡向数据如下图所示：提取A的坡度数据层，命名为SOA1。

3.求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H：由此可见该最大高程值H为1153.79 使用栅格计算器，公式为（H－DEM），求反地形DEM数据如下：反地形DEM数据层calculation如下（可与原始DEM相比较）：4.基于反地形DEM数据求算坡向值反地形DEM数据层calculation的坡向数据如下：5.提取反地形DEM坡向数据的坡度数据，记为SOA2，即利用SOA方法求算反地形的坡向变率。

6.使用空间分析工具集中的栅格计算器，求没有误差的DEM的坡向变率SOA，公式为SOA=(([SOA1]+[SOA2])－Abs([SOA1] －[SOA2]))/2其中，Abs为求算绝对值，可点击右下侧将其查找出来。

没有误差的DEM的坡向变率SOA如下图所示：7.再次点击初始DEM数据，使用空间分析工具集中的栅格邻域计算工具（NerghborhoodStatistics）；设置统计类型为平均值（mean）邻域的类型为矩形（也可以为圆），邻域的大小为11×11（这个值也可以根据自己的需要进行改变），则可得到一个邻域为11×11的矩形的平均值数据层，记为B。

8.使用空间分析工具集中的栅格计算器，求算正负地形分布区域，公式为C = [DEM]－[B]。

第九章三维分析练习1：地形指标提取一、背景地形指标是最大体的自然地理要素，也是对人类的生产和生活阻碍最大的自然要素。

地形特点制约着地表物质和能量的再分派，阻碍着土壤与植被的形成和发育进程，阻碍着土地利用的方式和水土流失的强度，也阻碍着城市打算中工农业生产布局的方方面面。

地形指标的提取对水土流失、土地利用、土地资源评判、城市打算等方面的研究起着重要的作用。

依照研究区域尺度的不同，地形指标有许多因子。

基于ArcGIS的地形指标的提取，大多均是基于DEM数据完成。

二、目的通过本实验，使读者加深对各大体地形指标的概念及其应用意义的明白得。

熟练把握利用ArcGIS软件提取这些地形指标的方式和步骤。

三、要求利用所提供DEM数据，提取得出该区域坡度变率、坡向变率、地形起伏度、地面粗糙度等四个大体地形指标的栅格图层。

四、数据本实验采纳某区域栅格DEM（..\Chp9\Ex1\）,是一个区域的分辨率为5米的DEM数据，图例是依照其高程值采纳渐变色来显示。

下文中关于地形指标的提取都是以那个数据为基础。

五、操作步骤一、坡度变率地面坡度变率，是地面坡度在微分空间的转变率，是依据坡度的求算原理，在所提取的坡度值的基础上对地面每一点再求算一次坡度。

即坡度之坡度（Slope of Slope, 简称SOS）。

坡度是地面高程的转变率的求解，因此，坡度变率表征了地表面高程相关于水平面转变的二阶导数。

坡度变率在必然程度上能够专门好反映剖面曲率信息，其提取方式如下：(1) 激活DEM主题，选择Spatial Analysis － Surface Analysis － Slope命令，提取DEM主题的坡度，取得主题Slope of DEM（图1），取得结果如图2所示；图1 提取DEM主题的坡度图2 坡度数据(2) 激活主题Slope of DEM，再对其用上述的方式提取坡度，取得DEM主题坡度的坡度，即坡度变率主题（图3）图3 坡度变率二、坡向变率地面坡向变率，是指在地表的坡向提取基础之上，进行对坡向转变率值的二次提取，亦即坡向之坡度（SOA），进程如图4、五、六、7。

地形因子LS制图过程DEM （1:5万）填充后生产河流流向图填充后生成坡度图90m格网DEM 非累计流量分析生成坡度图S=10.8sin B+0.036 0<5 °S=16.8sin 0-0.5 5 °«90S=21.9sin 0-0.96 0 祀°m=0.2 0<1 °m=0.3 1 °冬3 m=0.4 3 °V5 m=0.5 0蓉°坡度因子S图坡长因子L图根据上图及公示生成坡度因子图自L*r*rc-@ EE3■° - J.WSWTWcon( [Slope] < 5,10.8 * Sin( [Slope]) + 0.036,c on ([Slope] < 10,16.8 Sin ([Slope]) - 0.5,21.9 * Sin ([Slope]) - 0.96))计算坡度因子过程图con( [Slope] < 5,10.8 * Sin([Slope] * 3.1415926 / 180) +0.036,con([Slope] >= 10,21.9 * Sin([Slope] * 3.1415926 / 180)-0.96,16.8 * Sin([Slope] * 3.1415926 / 180) - 0.5))•P轧/»和畑Icfftlir.hJi缶1ASn ICbi I Jl&l ITtfi■XT”-□ #i3 iSSMtlW - 9 -jr^S&gJI] 巾他因曲・用WTE2SS口23 MCKtt ■列珂聲8?■胸M SHU1U4J 和5L/H9L3W3Fi]].a»qua 时.三 O *3-tVhU U2T«iW- .IL*■■Mild二盟KUHW- - 3 ]»»TII■W JJWFW -弭■■ ■MBTH - KI 33EKMB■ti UBIK4 - P KM 咖■专.HVIX1M " >M KWIIW!■ ewscmw - 9El FilL_dmiiO丄丄|oW|融P H•:耳悯』叶［I八卄卜创叶:h II.叭・加吟M H攀13 ■-1KQ□KK -! w■ 0* ! »-・a3I□ DinvILKZ— -■骨I■•暮nmvusL n t - 3宦£!■a・Ki 3K -3■» 4■» ££J » . -_ H -二.X 35 ; D _■祐 suhT:¥f x t s■H9-9-Ss Ful —do£lJ■ B ^. -sb*亍亍-•,□■ K £-- r&EI E E -H H S H --• •r _・・n ^T £L1 17匕・cniRTWT!r=?・wTt-d v T ..r ■ K E Y S E S r _v f x -»f £ =EI ・r ・r f巨 LIEJCMlJMLy "I_L ■-£F^B-H E -i T・・11"■r L .U J> M .a L t o CWJb-iTImlF s z ^ V -=E ■p A r b c i * 仲 -・V 7E ?% FE&>-r I L-a -e—*r .B rr m>Fin- U A V .&-V -\n E f t - F "E J E v »r i r t - 督 F 31- F --T -^f f -31 J B -4+』g-H-FA豐Fj 占血I £_令■ E p •--V-V +二▼亍・H暮J - VhsgrFlzr・・・iJ-- V r A ^-S M--V M -w on -・&・・|0■v F ni m•el -Z E -S・ Q E i ES 3 S S 4J Hconasope;lo.2bonas-ope;3o3conas-ope〕A 5040.5)))c F 3a _-aI 3J fluWO ER -L :■F■中I s■K.4Hgll・■ Ln- - 0M - SJ S B />»£H-Ish s x-■:旳KXu 刃! B N -2.H UMKK1T ■ 's ^£1■ ILS a s . ■a s s -u - □ w U S 25E ・ s L s f i J - — - > c *-L T M - I B 三LTM-■ F 7--EHJ r u 4K 7«£ff-f u v .H "HA A M U .r4-kLvn-xr• -^^3? Jfth-•*!=■■mBnT<<-•・ilu4wT.M1E.r »F b i £-E 4 EmLeT r «r -"-F »-?L - F rir-• XP.TA^IrrillnLT .M F-L + 直・KM2(T5a.■J4-巴易%f E>H l y r wr w l -V -3-1 u £c~、ff d -1 £<■V v u -x f _.>y ■%-?L4rllA4L M E L UEF L g■l p =m l"=-iM i u J l fnv a -s uEarM r t K-£ M r i -n x r»Li'-・■ l L m ・--・■ u2Taa_ Tr・E .3言 5*riEL3 ■： □ 诅强《2V^uHijjK asY^u.Hi#.:金餉■洛 Q m-Cd ； nla'i^.■o -1 ■s* ■ssifi'm■氐 RZKZJE* zin 口 li k^lCliH- ZJ I5< 12KA51E-■皱*1.1畑 ■曲 1M7IHJ(i 也HMITII 1MM«E I 弓J3a 机巒] i« iswm Z3 IllLTWil 曲细価 •MKhxaSMi T2 EC«5«II «3dnLi4<itiLL al-vr«LL求得流向图，为了算是否为根二con( [flowdir] == 2 | [flowdir] == 8 | [flowdir] == 32 | [flowdir]==128,1.414,1)■ L4nhffi!i - ]Calnla'.i^t^H-iK I 4H■ L H tlnljr«£.E ■：Xw_n> ■I0.T ■ D.3 ■ M■-□ Cklrjlkii-Md¥d.u■，由吐.0 £Is■E HF - Q W■Zalriiilhl itfi¥d.u_ »>**. 19 ms ■1 0妙■D - s. msEim■ 2. SMEITS! - E> BEEHZ2IT ■ L VS ^22I $ - ■ M订咖祸-jEi.l]u9L53l Oft UI0I5®亠14诡碾丹 ■ H LHfiCTB -血 4LLL7MIPow(90 * [xiu] / (Cos([Slope] * 3.1415926 / 180)* 22.1),[mfac])Silk t 屈蹈 Ik- I. fl ■ In>^ilUUC ：< ■ I■i kUDUBi - i nim 拈WE 謝曲con( [slope] < 5,10.8 * Sin([slope] * 3.1415926 / 180) +0.036,con([slope] >= 10,21.9 * Sin([slope] * 3.1415926 / 180)-0.96,16.8 * Sin ([slope]* 3.1415926 / 180) - 0.5))T-U.W■ IF□Sa 4 □ 3同詁!*^W- ■血 4i*-P EJfJalii Tdw一』屮 皿亞耳 I I。

实验五地形模型提取一实验目的（ENVI）利用ENVI软件从DEM数据中提取地貌特性和地形特征，作为通视域分析和三维地形可视化的基础数据并熟练掌握处理步骤。

二实验环境安装ENVY软件的计算机一台。

三实验步骤使用8米的DEM数据和4米的正射影像图，数据情况如下：DEM.tif：8米空间分辨率的DEM数据Orthoimagery.tif：4米空间分辨率的航空正射影像数据Orthoimagery.hdr：头文件（一）地形模型的提取——工具ENVI地形模型工具作用在图像格式的DEM文件1.在Toolbox中，启动/Terrain/Topographic Modeling，选择DEM.tif文件，然后单击OK2.在Topo Model Parameters对话框中，选择地形核大小Topographic Kernel Size为5(分辨率低，地形核大。

）3.在Select topographic Measures to Compute列表中点击，选择要计算的地形模型4.如果选择了“Shaded Relief”，需要输入或计算太阳高度角和方位角。

单击Compute Sun Elevation and Azimuth，输入日期和时间，ENVI会自动地计算出太阳高度角和方位角。

5.选择输出路径及文件名，单击OK按钮，执行地形模型计算。

6.得到的结果是一个多波段图像文件，每一个地形模型组成一个波段在Select topographic Measures to Compute列表中，既可以选择一个地形模型，也可选择多个模型生成一个文件7.在使用时可以打开其中任何一个地形模型，并进行分类。

以下是地形模型的提取结果（二）地形模型的提取——结果1.坡度（Slope）2. 坡向（Aspect）3. 阴影地貌图像（Shaded Relief）4. 剖面曲率（Profile Convexity）5.水平曲率（Plan Convexity）6. 纵向曲率（Longitudnal Convexity）7.横向曲率（Cross Sectional Convexity）8.最小曲率（Minimum Curvature）9. 最大曲率（Maximum Curvature）10. 均方根误差（RMS Error）MAPGIS实验五坡面地形因子的提取一、实验目的了解坡面地形因子的定义，掌握用MAPGIS K9软件提取坡面地形因子的方法。

如何使用地形分析工具进行地表特征提取地形分析工具在地理信息系统（GIS）领域中扮演着重要的角色，能够帮助人们更好地理解地球地表和地貌特征。

本文将介绍地形分析工具的基本原理和使用方法，并探讨如何利用这些工具进行地表特征的提取。

1. 地形数据的获取和处理地形数据是进行地表特征提取的基础，常用的数据来源包括卫星遥感、激光雷达、测量仪器等。

这些数据可以通过地理信息技术进行处理和整合，以生成数字高程模型（DEM）或数字地形模型（DTM）。

利用GIS软件，我们可以对这些地形数据进行编辑、裁剪和拼接，以满足研究或应用的需求。

2. 地形参数的计算地形参数是地表特征分析的基础，它们可以揭示地形形态和地貌特征。

常见的地形参数包括高程、坡度、坡向、地形曲率、流域等级等。

通过地形分析工具，我们可以方便地计算这些参数，并将结果可视化展示。

例如，在ArcGIS软件中，可以利用“Spatial Analyst”工具包中的“Environment”，配合“Surface”工具，进行基本地形参数的计算。

3. 地形特征的提取地表特征提取是地形分析的重要应用之一。

具体操作包括选择合适的提取方法和阈值，并结合地形参数进行地表特征的分类、分割和识别。

例如，利用河流提取工具可以根据地形参数中的坡度和流量信息，快速识别出河流网络，并根据特定算法进行河流的分级和路径提取。

类似地，可以通过不同的提取算法和工具，实现山地、湖泊、平原、山脉等地表特征的提取和分类。

4. 基于地形分析的应用案例地形分析工具的应用非常广泛，涵盖了土地利用规划、水资源管理、环境保护等众多领域。

以土地利用规划为例，可以利用地形分析工具综合考虑地形特征和其他自然和人文因素，进行土地适宜性评价和用地规划。

通过对不同地形参数进行加权分析，可以确定适宜种植农作物的地区、适宜建设居民区的区域等。

5. 地形分析的局限性和挑战尽管地形分析工具在地表特征提取中具有很大的优势，但也面临一些局限性和挑战。

用ArcGis进展地形因子提取和水文分析的方法(2021-07-24 14:40:16)▼标签：分类：ARCGISgis教育这里介绍的是用dem数据，利用ArcGis进展地形因子提取和水纹分析的方法。

首先，地形因子提取：提取等高线：Spatial Analysis → surface analysis → contour 〔这是ArcGis的Spatial Analysis工具，在做分析之前要将菜单栏中Tool菜单下的extension中的Spatial Analysis选项勾上，否那么不能进展空间分析。

〕提取坡度：Spatial Analysis → surface analysis → slope 重分类：Spatial Analysis →Reclassify 增加山体阴影：spatial analysis → surface analysis → hillshd……掩膜：spatial analysis → raster calculator〔对话框中输入back = [dem] >= 0〕山顶点的提取：这个过程比拟复杂，最后我会附上一个地址，那篇文章里有例子以及具体的介绍。

三维：三维效果图的建立：3D analysis → create/modify tin/Create Tin from features 提取断面、三维可视化等操作需要一些图例，这个在文章中也有，图很漂亮哦~ 水文分析：这个主要用到ArcToolBox中的工具了。

水流方向提取：ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Flow Direction 洼地提取：ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Sink 洼地奉献区域计算：ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Watershed 每个洼地所形成的奉献区域的最低高程：ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Zonal → Zonal Statistics 每个洼地奉献区域出口的最低高程即洼地出水口高程ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Zonal → Zonal Fill 洼地深度：加载Spatial Analyst，Spatial Analyst → Raster Calculator 基于无洼地的水流方向计算ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Flow Direction 汇流累积量ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Fill Accumulation 计算水流长度ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Flow Length 还有栅格河网的生成等，上面这些知识针对要实现的功能能够利用到的工具，具体的操作一下子也讲不清，需要自己慢慢琢磨，这里我放篇文章，里面每个步骤都有图例的，只要有一副dem，看着这篇文章就能照着做的，我试过，和教科书一样清楚。

坡面地形因子提取数据准备：“规则格网DEM、散点DEM、TIN、等高线”文件夹中的“dem-grid”数据。

一、坡度√操作按P32中的“1.坡度”进行。

二、坡向√操作按P34中的“2.坡向”进行。

三、变率（坡度变率、坡向变率）操作按P35中的“1.变率”进行。

三、四、曲率（综合曲率、平面曲率、剖面曲率）√操作按P38中的“2.曲率”进行。

四、坡形√1、打开arctoolbox，spatial analyst工具—邻域分析—焦点统计，弹出如下窗口：单击确定，得到邻域均值计算结果图。

2、spatial analyst工具—地图代数—栅格计算器，弹出如下窗口：输入公式"dem-grid" - "mean"，点确定，得到下图。

3、对该图进行分类，双击得到的坡向图打开其属性对话框，符号系统—已分类—分类，将其分为两类，＞0和＜0，＞0的是凸形坡，＜0的是凹形坡。

五、坡长由于坡长是指在地面上沿水流方向逆流而上，到其水流起点间的最大地面距离在水平面上的投影长度。

所以对于坡长提取的操作将放于水文分析的章节中进行。

六、坡位A\沟间地1、对坡度进行重分类。

坡度大于25°的标记为0，小于25°的标记为1. Spatial Analyst 工具—重分类—重分类，弹出窗口，设置可参考下图：单击确定，得到坡度重分类计算结果图。

2、进行邻域分析，分割正负地形。

spatial analyst工具—邻域分析—焦点统计，弹出窗口，设置参考下图：点击确定，得到邻域平均值计算结果图，如下：3、栅格计算正负地形，原始DEM减去求平均值后的DEM。

spatial analyst工具—地图代数—栅格计算器，弹出窗口，设置可参考下图：点击确定，得到正负地形结果图，如下：1、对正负地形进行重分类，大于0的为1，小于0 的为0。

spatial analyst工具—重分类——重分类，设置参考下图：点击确定，得到地形重分类结果图，如下：5、进行栅格计算，判定候选沟间地。

arcgis地形因子提取步骤1. 简介地形因子是地理信息科学中的一个重要概念，它描述了地表形态特征对环境和生态系统的影响。

arcgis是一款强大的地理信息系统软件，可以用于提取地形因子。

本文将介绍在arcgis中提取地形因子的步骤。

2. 数据准备在进行地形因子提取之前，需要准备相应的数据。

常用的数据包括数字高程模型（DEM）和其他辅助数据，如坡度、坡向、流向等。

这些数据可以从各种渠道获取，如遥感影像、测绘数据等。

3. DEM预处理在进行地形因子提取之前，通常需要对DEM进行一些预处理操作，以确保数据的质量和准确性。

常见的预处理操作包括去除噪声、填充空白像元、平滑处理等。

3.1 去除噪声DEM数据中常常存在一些噪声，如孤立的高值或低值像元。

这些噪声会影响后续的地形因子提取结果。

可以使用滤波算法，如中值滤波或均值滤波，对DEM进行去噪处理。

3.2 填充空白像元在DEM数据中，有时会存在一些空白像元，即没有高程值的像元。

这些空白像元会影响地形因子的计算结果。

可以使用插值算法，如反距离权重插值或克里金插值，对空白像元进行填充。

3.3 平滑处理DEM数据中的高程值可能存在一些突变或不连续的情况。

这些不连续的地形特征会影响地形因子的计算结果。

可以使用平滑算法，如均值滤波或高斯滤波，对DEM进行平滑处理。

4. 地形因子提取在进行地形因子提取之前，需要根据具体的研究目的选择相应的地形因子。

常见的地形因子包括高程、坡度、坡向、流向、流量等。

4.1 高程高程是地形因子的基本属性，代表了地表的海拔高度。

可以直接从DEM数据中提取高程信息。

在arcgis中，可以使用”Extract Values to Points”工具将高程值提取到点要素中。

4.2 坡度坡度描述了地表的陡峭程度，是地形因子中的重要指标之一。

可以通过计算DEM数据的导数来得到坡度信息。

在arcgis中，可以使用”Slope”工具计算坡度。

4.3 坡向坡向描述了地表的朝向，即地表水流的方向。