GS柵格數(shù)據(jù)空間分析

1、地理信息系統(tǒng)課程實(shí)習(xí)地理信息系統(tǒng)課程實(shí)習(xí)gis柵格數(shù)據(jù)空間分析-以地形分析為例作者：羅年學(xué) 李振武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院2009.4實(shí)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)目目標(biāo)標(biāo)：以地形分析為例，讓大家了解gis柵格空間分析的基本內(nèi)容。實(shí)習(xí)內(nèi)實(shí)習(xí)內(nèi)容：容：（1）計(jì)算坡度slope（2）計(jì)算坡向aspect（3）計(jì)算山體陰影hillshade（4）創(chuàng)建等值線contours（5）制作地形剖面圖（6）測(cè)量面積和體積（7）可視性分析地形分析步驟實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)步步驟驟（1）調(diào)用arctoolbox。（2）3d analyst tools-raster surface-aspect/contour/contor list/curva

2、ture/cut file/hillshade/observaer points/slope/viewshed一、一、計(jì)計(jì)算坡度算坡度slope地面上某點(diǎn)的坡度表示了地表在該點(diǎn)的傾斜程度坡度與坡向的計(jì)算通常在33的dem柵格窗口（如圖）中進(jìn)行坡度有兩種表示方法：度或百分比坡度的應(yīng)用非常廣泛，例如：根據(jù)坡度起伏變化，確定崩塌、泥石流區(qū)域或嚴(yán)重的土壤侵蝕區(qū)，作為災(zāi)害防治與水土保持工作的基礎(chǔ)。提取平坦區(qū)域，為大型商業(yè)中心或房屋建筑選址。坡度可在dem或tin的基礎(chǔ)上提取。坡度應(yīng)用坡度應(yīng)用 根據(jù)dem計(jì)算得到的坡度柵格二、二、計(jì)計(jì)算坡向算坡向aspect坡向定義為坡面法線在水平面上的投影與正北方向的夾

3、角。在arcgis中aspect表示每個(gè)柵格與它相鄰的柵格之間沿坡面向下最陡的方向。在輸出的坡向數(shù)據(jù)中，坡向值有如下規(guī)定：正北方向?yàn)?度，正東方向?yàn)?0度，以次類推。 在一個(gè)區(qū)域內(nèi)提取所有朝南的坡面，為房地產(chǎn)建設(shè)選址提供最佳位置。計(jì)算研究區(qū)域內(nèi)的每一點(diǎn)的太陽光照量，從而測(cè)定每一點(diǎn)的生物量。坡向可在數(shù)字高程模型dem或tin數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提取。坡向應(yīng)用坡向應(yīng)用基于dem計(jì)算坡向分布圖，坡向柵格單元中的值表示當(dāng)前柵格相對(duì)正北方向的的坡向（從0-360變化）三、三、計(jì)計(jì)算山體算山體陰陰影影hillshade分析或模擬地面的光照情況，產(chǎn)生地形表面的陰影圖。hillshade 可測(cè)定研究區(qū)域中給定位置的太

4、陽光強(qiáng)度和光照時(shí)間，并且對(duì)實(shí)際地面進(jìn)行逼真的立體顯示，增強(qiáng)地面的起伏感。要計(jì)算山影，需要給定太陽方位角和太陽高度角 山體山體陰陰影的影的應(yīng)應(yīng)用有：用有： 對(duì)地形起伏進(jìn)行生動(dòng)的表示，從而顯示不同土地利用類型在地形上的分布情況。 研究陽光的照射位置與公路上發(fā)生的車禍?zhǔn)录l(fā)生率之間的相關(guān)性。 分析農(nóng)作物與太陽光照的關(guān)系山體陰影應(yīng)用山體陰影應(yīng)用根據(jù)dem計(jì)算得到的山影圖注意事注意事項(xiàng)項(xiàng)create a hillshade or slope using data in geographic coordinatessummary:when performing a hillshade or slope f

5、unction in arcgis, the z units are presumed to be the same as the horizontal (x,y) units. when working with data in geographic coordinates, this is a problem because the linear distance of a degree of latitude varies. in some cases, a value of 0.00003 was suggested as the z factor to account for the

6、 actual z unit in meters. while that value can still be used, this article presents a more accurate method of determining the z factor when the z units are in meters.procedure:the following procedure assumes the z units of the raster being used to generate the hillshade or slope are meters. if the z

7、 units of the data being used is feet, first use the raster calculator to multiply the raster by the conversion factor 0.3048, so that the z units are meters.(1)determine what the middle latitude of the area of interest is. (2)convert that degree value to radians. 1 degree = 0.0174532925 radians (3)

8、use the value in radians in the following equation:z factor = 1.0 / (113200 * cos() (4)use this calculated z factor in the hillshade or slope tool. 四、四、創(chuàng)創(chuàng)建等建等值線值線contours在arcgis中contours功能生成一個(gè)新的矢量圖層，每條線表示了具有相同高度、數(shù)量或者濃度的連續(xù)的位置的集合。生成的等值線經(jīng)過平滑處理，真實(shí)地再現(xiàn)了表面等值線。有三種方法：（1）將dem或tin生成為線要素矢量主題（2）創(chuàng)建一個(gè)新的線主題 ，并從dem主

9、題或tin中提取等值線，提取的等值線成為新主題中的要素（3）提取單條等值線五、制作地形剖面五、制作地形剖面圖圖在工程方面(如在公路、鐵路、管線等的設(shè)計(jì)過程中)，常常需要制作剖面圖。剖面圖的制作是以dem數(shù)據(jù)(grid數(shù)據(jù))或tin數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的 基于dem數(shù)據(jù)進(jìn)行“線插值” ，得到一條具有高程值的線段計(jì)算具有高程值的線段的剖面圖六、六、測(cè)測(cè)量表面面量表面面積積和體和體積積使用三維分析可以測(cè)量表面面積和體積，同時(shí)還可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)表面之間容積的差異-進(jìn)行開挖、填埋分析。表面面積是沿表面的曲面進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出的面積總要大于二維平面測(cè)量的面積。體積是計(jì)算tin表面和某一指定高程所在的水平面之間的立體空間，

10、可以是平面之上的，也可以是平面之下的。測(cè)量體積，在實(shí)際應(yīng)用中一般用來計(jì)算土石方量 給定一條等高線，計(jì)算其上或以下的的表面面積和體積挖填分析 通過分析比較兩個(gè)表面模型前后的變化，還可以計(jì)算填埋及挖掘土石方量?？梢曅苑治鰧?shí)質(zhì)上屬于對(duì)地形進(jìn)行最優(yōu)化處理的范疇。例如：設(shè)置雷達(dá)站、電視臺(tái)的發(fā)射站、道路選擇、航海導(dǎo)航等、移動(dòng)電話基站選址，在軍事上如布設(shè)陣地（炮兵陣地、電子對(duì)抗陣地）、設(shè)置觀察哨所、鋪架通信線路等。主要的兩可視性分析： 通視性分析line of sight，通過此功能可以顯示兩點(diǎn)之間的通視情況，從而判斷從一個(gè)觀察點(diǎn)是否可以看到目標(biāo)物，回答了“從這里我可以看到哪個(gè)目標(biāo)？” 。 可視域分析viewshed analysis，確