ArcGIS提取斜坡單元步驟詳解要點

1、斜坡單元 地質(zhì)災害危險性區(qū)劃中常用的單元類型有網(wǎng)格單元、地域單元、均一條件單元、子流域 單元、斜坡單元等。其中：網(wǎng)格單元形狀較規(guī)則，便于實現(xiàn)快速剖分，離散后得到的矩陣形式 的數(shù)據(jù)有利于進一步運算，但是不能完全反映地勢起伏，與地質(zhì)環(huán)境條件聯(lián)系不夠緊密；均一 條件單元沒有考慮不同區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境條件差異；子流域單元適用于泥石流災害危險性區(qū)劃， 對滑坡、崩塌等則不適用。斜坡單元是滑坡、崩塌等地質(zhì)災害發(fā)育的基本單元，并且在各類 控制或影響因素中，河流和溝谷的發(fā)育階段對滑坡、崩塌的形成具有明顯的控制作用，因此 采用基于幼年期溝谷劃分的斜坡單元作為評價單元，可以與地質(zhì)環(huán)境條件緊密聯(lián)系，綜合體現(xiàn) 各類控制或影

2、響因素的作用，使評價結(jié)果更貼近于實際。因此，在滿足DEM精度要求的前 提下，斜坡單元劃分較適用于地質(zhì)災害危險性區(qū)劃【1 o 斜坡單元劃分原理 斜坡單元劃分的實質(zhì)是 基于DEM的地表水文分析，包括正反地形無洼地DEM的生 成、水流方向的提取、匯流累積量的計算、河網(wǎng)的生成、集水流域的生成等關鍵步驟，其基本 原理是利用正反地形分別提取山谷線和山脊線（分別對應于匯水線和分水線），把生成的 集水流域與反向集水流域融合，再經(jīng)后期處理人工修改不合理的單元，最終得到的由匯水線 與分水線所組成的區(qū)域即為斜坡單元。斜坡單元劃分流程見圖【1 o ArcGIS劃分斜坡單元操作步驟 K生成無洼地DEM 原理：DEM是一

3、種比較光滑的地形表面模型，由于DEM誤差以及一些真實地形的存在， 使DEM表面存在一些凹陷的區(qū)域，在進行水流方向計算時往往會導致不合理的甚至錯誤的水 流方向，因此計算前應先對原始DEM數(shù)據(jù)進行洼地填充，得到無洼地的DEM o基 本過程是：首先，利用水流方向數(shù)據(jù)計算出DEM數(shù)據(jù)中的洼地區(qū)域和洼地深度；其次，依據(jù) 洼地深度并參考真實地形，確定填充閾值對洼地進行填充；再次，一次洼地填充完畢后又會產(chǎn) 生新的洼地，因此需要重復上述過程，反復填充【11 o 操作：填洼 11 ArcToolbox +Network Analyst +Schematics 工具 工貝 0 Spatial Analyst 創(chuàng)0

4、區(qū)域分析 工具 * 疊加分析 十氐地下水分析 4也多元分析 十太陽輻射 *気,密度分析 S局部 *抵提取分析 ti電插值 a 0數(shù)學 十冬條件分析 創(chuàng)抵柵格創(chuàng)建 +心刪格綜合 -転水文分析 氣分水嶺 埴洼 捕捉傾瀉點 刪格河網(wǎng)矢量化 水流長度 氣匯 .河謊連接 氣河網(wǎng)分級 f流向 UU 気流量 x,金域分析 知f表面分析 抵距離分析 創(chuàng)鄰域分析 S &重分類 + Tracking Analyst 工具 令分析工具 2 &制圉工具 +野地理編碼工具 4 AM. -vA 0 選擇空間分析工具/水文分析/填挖 輸入DEM ,輸出填挖后的DEM 注：如果要保證結(jié)果盡量精確的話，請參照【2 u 11.1

5、無洼地DEM生成”進行操作 2、水流方向提 取 原理：對于每個格網(wǎng)，水流方向是指水流離開此格網(wǎng)時的指向。在ArcGIS中，水流的 流向是通過計算中心格網(wǎng)與鄰域格網(wǎng)的最大距離權落差來確定的，因此可通過無洼地DEM直 接提取水流方向【1】。 操作：提取水流方 向 選擇空間分析工具/水文分析/流 向 輸入表面刪格數(shù)據(jù) iiii 強制所有邊緣像元向外流動冋選） Idem集水區(qū)提取 遼1&的5 1上 輸岀謊向柵格數(shù)據(jù) D：我的文檔ArcGISDefault. gdbfloDir_dm5已| 輸岀流向柵格數(shù)據(jù) 確定 mi環(huán)境二隱藏幫助 工具幫助 輸入填洼后的DEM ,輸出流向 流向圖 顯示從每個像元到其最

6、 陡下坡相鄰點的流向的 輸岀柵格。 3、流量提取 按照水流從高處流往低處的 自 原理：在DEM的每個網(wǎng)格節(jié)點處賦予不同深度的水 位，然規(guī)律，根據(jù)區(qū)域地形和水流方向計算每個節(jié)點處流 過的水量，量【1 o 操作： 選擇空間分析工具/水文分析/流量 輸入流向柵格，輸出流量柵格（注：輸出數(shù)據(jù)類型要選擇u INTEGER ” ,否則后面的河網(wǎng)無 4、河網(wǎng)生成 原理：河網(wǎng)是基于匯流累積量數(shù)據(jù)生成的。根據(jù)試驗結(jié)果和地形等資料輔助檢驗，設定 匯流累積量的閾值，其中不同級別的溝谷對應于不同的閾值，級別相同而所處區(qū)域不同的溝 谷閾值也不相同，將大于閾值的柵格屬性賦值為1,小于或等于閾值的柵格屬性設置為無數(shù) 據(jù)（空

7、值），即可獲得河網(wǎng)的柵格文件，再通過柵矢轉(zhuǎn)換生成河網(wǎng)圖。 閾值設置越小繪 制的 河網(wǎng)越精細，因此可根據(jù)不同的精度要求來設置閾值【1 O 操作： 選擇空間分析工具/條件分析/設為空函數(shù) 1 設為空函數(shù) 匸）回區(qū)I 輸入流量柵格； 表達式為u value 選 擇多個不同的閾值，如1000. 5000 X 10000等，生成河網(wǎng)后與實際比較，河網(wǎng)越接近實地的 閾值肯定越合適。經(jīng)驗之談：最好有一張配準的分辨率比較高的遙感地圖，如 spot5,這樣 可以直接將生成的河網(wǎng)疊加到遙感圖上，逐片比較一下河網(wǎng)與遙感圖上的沖溝和河流是否重疊 的比較好）； 輸入條件為false時所取的柵格數(shù)據(jù)或常量：如果要保留va

8、lue5000以上像元的原值的 話，就輸入流量柵格；如果要讓va I ue5000的所有像元都取值1,請輸入“ T。注：輸 入1時是帶雙引號的1,即“ 1,不能直接單獨輸入1,否則報錯。 輸出河網(wǎng)柵格。 上述設為空函數(shù)界面輸入的參數(shù)含義為: 所有流量值小于5000的柵格都設為空，其余流量大于等于5000的則設為值“。 （實際含義就是大于等于5000的柵格在實際地貌中可能對應沖溝或者河流；當然可以進 -步給河網(wǎng)分級，實際依據(jù)的也是每個柵格單元的不同流量數(shù)據(jù)）。 1 河網(wǎng)柵格和遙感地圖疊加后確定河網(wǎng)劃分是否合理，借此調(diào)節(jié)流量閾值的設定。 5、生成河流連接(Stream Link ) 原理：Stre

9、am I ink是記錄著河網(wǎng)中的一些節(jié)點之間的連接信息，主要記錄著河網(wǎng)的結(jié) 構 信息。如下圖所示，Stream link的每條弧段連接著兩個作為出水點或匯合點的結(jié)點，或 者連接著作為出水點的結(jié)點和河網(wǎng)起始點。因此通過Stream link的計算，即得到每一個河 網(wǎng)弧段的起始點和終止點。同樣，也可以得到該匯水區(qū)域的出水點。這些出水點具有很重要 的水文作用，對于水量、水土流失等研究具有重要意義。而且，這些出水口點的確定，也為進 步的流域分割準備了數(shù)據(jù)【2o 操作: 選擇空間分析工具/水文分析/河流連 接 11 河濟連接 河網(wǎng)分級 口回區(qū)I 河涼連接 輸入河流柵格；輸入流向柵格；輸出河流連接柵格 河

10、流連接柵格 圖 6、集水流域生成(Watershed ) 原理：對于低級的集水區(qū)的生成，可以使用hydrology工具集中的watershed工具生 成。其思想如下：先確定一個出水點，也就是該集水區(qū)的最低點，然后結(jié)合水流方向數(shù)據(jù)， 分析 搜索出該出水點上游所有流過該出水口的柵格，直到所有的該集水區(qū)的柵格都確定了位 置， 也就是搜索到流域的邊界，分水嶺的位置【2 o 操作： 選擇空間分析工具/水文分析/分水嶺 （3回區(qū)I 分水嶺 輸入流向柵格，輸入要素傾瀉點數(shù)據(jù)（實際就是上一步生成的河流連接柵格）；選擇傾瀉點 字段為“VALUE ；輸出集水流域柵 格 集水流域柵格 圖 7、集水流域面矢量生成 原

11、理：柵矢轉(zhuǎn)換功能獲得集水流域的矢量文件，以便于和反向集水流域合并生成最后的 斜坡單元。 操作: 選擇轉(zhuǎn)換工具/由柵格轉(zhuǎn)出/柵格轉(zhuǎn)面 格轉(zhuǎn)面口叵I岡 2 8、反轉(zhuǎn)DEM 原理：通過對正DEM以上步驟的水文分析，實際是提取了山脊線；通過反轉(zhuǎn)DEM ,再 經(jīng)過以上相同步驟提取集水流域，實際就是提取了山谷線；將兩次分析生成的山脊線和山谷 線合并，就生成了我們需要的斜坡單元。反轉(zhuǎn)DEM就是高的變低的，低的變高的，將DEM反 過來。 操作： 選擇空間分析工具/地圖代數(shù)/柵格計算器 2 條件分析 A Con Pick SetNull JR學 Abs Fwn V 用正DEM的最高高程（通過正DEM的高程分布范圍可知，見下圖）減去DEM。輸出反轉(zhuǎn) DEM o 反轉(zhuǎn)后的DEM 9、依樣畫葫蘆，獲得反集水流域面文件 用反轉(zhuǎn)DEM重復步驟1-7 ,直到最后獲得反集水流域面文件。 反集水流域面文件 10 x生成斜坡單元 原理：將正反兩個集水流域面文件合并。當然，為確保與實際相吻合，有些不合理的部 分肯定需要人工修改。 操作： 選擇菜單“地理處理/合 并” 輸入正集水流