地形指标提取
使用数字高程模型进行地形分析的步骤和技巧
使用数字高程模型进行地形分析的步骤和技巧使用数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）进行地形分析可以帮助我们更深入地了解地球表面的形态和特征。
在这个过程中，我们需要遵循一系列的步骤和技巧，以确保我们能够获得准确和可靠的分析结果。
首先，进行地形分析的第一步是获取合适的DEM数据。
DEM数据可以从多个渠道获取，包括地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）数据提供机构、地方政府和学术机构等。
我们可以根据自己的需求选择合适的DEM数据集，确保数据的分辨率和精度能够满足我们的要求。
在获得DEM数据后，我们需要对数据进行预处理，以便使其更适合用于地形分析。
这包括数据的清理和修复，以去除潜在的错误或缺失值。
同时，我们还可以对DEM数据进行滤波平滑以去除噪声，并进行坡度校正，以便更准确地表示地形特征。
一旦我们获得了处理后的DEM数据，我们就可以开始进行地形分析了。
其中最常见的一项分析是计算地形坡度。
坡度是地形表面上某一点的下降速率，通常以百分比或度数表示。
我们可以使用坡度计算公式来计算不同地点的坡度，并根据坡度值的分布来理解地形的陡峭程度和地形特征。
另外，地形坡向是另一个重要的地形分析指标。
它指示了地表的方向，即水流的路径。
为了计算地形坡向，我们可以使用计算水流路径的算法，如D8流向算法或D-inf流向算法。
通过分析地形坡向，我们可以更好地了解地表水流的分布和汇集情况。
此外，地形曲率也是一个常见的地形分析指标。
地形曲率表示地表曲线在某一点的曲率程度，可以帮助我们理解地形特征的起伏和起伏的连续性。
为了计算地形曲率，我们可以使用基于邻域统计的计算方法，例如偏导数方法或滑动窗口方法。
通过分析地形曲率，我们可以更好地理解地形的起伏和地貌特征。
除了这些常见的地形分析指标之外，我们还可以根据自己的需求选择其他合适的地形分析方法和技术。
例如，我们可以使用地形剖面来展示地形剖面线上的高程变化情况，或者使用地形阴影来模拟地表在不同光照条件下的阴影效果。
arcgis地形位指数的计算步骤
arcgis地形位指数的计算步骤一、数据准备需要准备高程数据，可以是数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）或高程点数据。
在ArcGIS中，常用的DEM 格式有Grid、TIN和ASCII。
如果使用高程点数据，则需要将其转换为DEM格式。
二、创建TPI表面1. 打开ArcGIS软件，新建一个地理处理工具箱。
2. 在工具箱中，选择“Spatial Analyst Tools”-“Surface”-“Topographic Position Index”。
3. 在弹出的对话框中，选择输入DEM数据，并设置输出路径和文件名。
4. 点击“运行”按钮，开始创建TPI表面。
三、计算TPI值1. 在ArcGIS软件中，打开刚刚创建的TPI表面。
2. 在“空间分析”菜单中，选择“提取值”-“提取多点值”。
3. 在弹出的对话框中，选择要提取TPI值的点数据，设置输出路径和文件名。
4. 点击“运行”按钮，开始计算TPI值。
四、可视化TPI结果1. 在ArcGIS软件中，打开刚刚计算得到的TPI值数据。
2. 在“图层”菜单中，选择“新建图层”。
3. 在弹出的对话框中，选择TPI值字段作为符号化属性，设置符号化方法和颜色渐变方案。
4. 点击“确定”按钮，生成TPI结果的可视化图层。
五、分析TPI结果1. 在ArcGIS软件中，打开TPI结果的可视化图层。
2. 在“工具”菜单中，选择“统计”-“汇总统计”。
3. 在弹出的对话框中，选择TPI值字段作为统计字段，设置统计方法和输出路径。
4. 点击“确定”按钮，生成TPI结果的统计数据。
六、解读TPI结果1. 根据TPI结果的可视化图层，可以直观地观察到地形的高低和坡度变化情况。
2. 根据TPI结果的统计数据，可以计算出地形的平均高度、最大高度、最小高度等指标。
3. 根据TPI结果的统计数据，可以绘制频率分布直方图，进一步分析地形的特征。
ArcGIS地形位指数的计算步骤包括数据准备、创建TPI表面、计算TPI值、可视化TPI结果、分析TPI结果和解读TPI结果。
ArcGIS实验-Ex12-地形指标提取
A r c G I S实验-E x12-地形指标提取-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第九章三维分析练习1：地形指标提取一、背景地形指标是最基本的自然地理要素，也是对人类的生产和生活影响最大的自然要素。
地形特征制约着地表物质和能量的再分配，影响着土壤与植被的形成和发育过程，影响着土地利用的方式和水土流失的强度，也影响着城市规划中工农业生产布局的各个方面。
地形指标的提取对水土流失、土地利用、土地资源评价、城市规划等方面的研究起着重要的作用。
根据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，使读者加深对各基本地形指标的概念及其应用意义的理解。
熟练掌握使用ArcGIS软件提取这些地形指标的方法和步骤。
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、地面粗糙度等四个基本地形指标的栅格图层。
四、数据本实验采用某区域栅格DEM（..\Chp9\Ex1\）,是一个区域的分辨率为5米的DEM数据，图例是按照其高程值采用渐变色来显示。
下文中关于地形指标的提取都是以这个数据为基础。
五、操作步骤1、坡度变率地面坡度变率，是地面坡度在微分空间的变化率，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）。
坡度是地面高程的变化率的求解，因此，坡度变率表征了地表面高程相对于水平面变化的二阶导数。
坡度变率在一定程度上可以很好反映剖面曲率信息，其提取方法如下：(1) 激活DEM主题，选择Spatial Analysis － Surface Analysis － Slope命令，提取DEM主题的坡度，得到主题Slope of DEM（图1），得到结果如图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，再对其用上述的方法提取坡度，得到DEM主题坡度的坡度，即坡度变率主题（图3）图3 坡度变率2、坡向变率地面坡向变率，是指在地表的坡向提取基础之上，进行对坡向变化率值的二次提取，亦即坡向之坡度（SOA），过程如图4、5、6、7。
DEM坡面地形因子提取技术文档
DEM坡面地形因子提取技术文档一、引言坡面地形因子（Terrain Factors）是描述地形地貌特征的一种指数，它在地质、地形、水文及环境科学研究中扮演着重要的角色。
地形因子通常由数字高程模型（DEM）数据中提取而得，其中包括坡度、坡向、高程等。
在本文中，我们将介绍一种提取DEM坡面地形因子的技术。
二、技术原理1.DEM数据预处理首先，需要对DEM数据进行预处理。
预处理包括裁剪、填充、平滑等操作，以去除无效数据和噪声干扰。
这样可以得到一份清洁、准确的DEM数据供后续分析使用。
2.坡度计算坡度是地形表面在一个给定点处的曲率。
坡度可以通过计算DEM中两个相邻像元之间的高度差来获得。
大致可以使用以下公式计算坡度：坡度= arctan(√(（∂z/∂x）^2 + (∂z/∂y)^2))其中，z是DEM中其中一像元的高程，x和y是该像元与其相邻像元的水平位置。
通过计算所有像元的坡度，即可获得整个地形表面的坡度分布。
3.坡向计算坡向是地表倾斜的指向，即地面水流流向的方向。
坡向可以通过计算DEM中每个像元的局部水平面斜率及其方向来获得。
常用的计算方法有以下两种：-最大坡向：将DEM视为一个等高线，计算累积坡度最大的方向作为坡向。
-朗巴特坡向：根据DEM的高程变化来计算坡向。
该方法利用光学效应的原理，将DEM分成若干小块，分别计算每个块中的坡向，再通过插值方法将坡向合并为整体。
4.高程计算高程是地表在垂直方向上的绝对高度。
在DEM数据中，高程信息已经包含在每个像元的值中。
因此，只需简单地读取DEM数据中的高程值即可获得地形表面的高程分布。
三、技术流程1.获得并预处理DEM数据，去除无效数据和噪声干扰。
2.计算坡度：计算DEM中每个像元的坡度值。
3.计算坡向：根据所选择的坡向计算方法，计算DEM中每个像元的坡向值。
4.计算高程：读取DEM数据中每个像元的高程值。
四、技术应用坡面地形因子对地质、地形、水文及环境科学研究具有广泛的应用。
arcgis海拔提取
arcgis海拔提取1. 简介在地理信息系统（GIS）中，海拔提取是一项重要的任务。
通过使用ArcGIS软件，我们可以从数字高程模型（DEM）数据中提取地表的海拔信息。
海拔提取对于许多领域都具有重要意义，包括地理分析、环境研究、城市规划等等。
本文将详细介绍如何使用ArcGIS进行海拔提取的步骤和方法。
2. 数据准备首先，我们需要准备用于海拔提取的数据。
最常用的数据类型是数字高程模型（DEM）。
DEM是一种用于表示地表高程信息的栅格数据集。
我们可以从多个来源获取DEM数据，例如卫星遥感、激光雷达等。
在ArcGIS中，我们可以使用自带的工具或导入外部数据来加载DEM数据集。
加载完成后，我们可以利用ArcGIS软件对DEM进行预处理操作，例如去除噪声、填补空白值等。
3. 海拔提取方法接下来，我们将介绍几种常用的海拔提取方法。
3.1 基于栅格计算器ArcGIS中内置了一个功能强大的工具——栅格计算器。
通过使用栅格计算器工具，我们可以执行复杂的栅格运算，包括海拔提取。
具体步骤如下：1.打开ArcGIS软件，并加载DEM数据集。
2.在ArcGIS的工具箱中找到栅格计算器工具，双击打开。
3.在栅格计算器对话框中，输入表达式以提取海拔信息。
例如，可以使用公式altitude = DEM - sea_level来计算每个像元的海拔值，其中DEM为输入的DEM数据集，sea_level为海平面高度。
4.设置输出路径和文件名，并点击运行按钮开始计算。
5.等待计算完成后，在地图上显示提取的海拔结果。
3.2 基于等高线提取除了使用栅格计算器外，我们还可以利用等高线来进行海拔提取。
等高线是连接相同高程点的曲线，通过绘制等高线并进行插值操作，我们可以得到地表各点的精确海拔信息。
具体步骤如下：1.打开ArcGIS软件，并加载DEM数据集。
2.在ArcGIS的工具箱中找到等高线生成工具，双击打开。
3.在等高线生成对话框中设置参数，例如间隔距离、输出路径等。
地形系数计算范文
地形系数计算范文地形系数是指地形对径流形成的影响程度的一个衡量指标，它是水文学中的重要参数。
地形系数的计算是通过对地形的几何特征进行分析和求解，从而确定不同地形条件下径流形成的大小和速度。
地形系数的计算方法主要有以下几种：1. Manning公式法：地形系数可以通过Manning公式来计算，Manning公式是典型的流量公式之一，它描述了流体在河道或开放水流中的流动速度与水深、河床摩擦系数等因素的关系。
地形系数可以通过Manning公式中的水面坡度和摩阻系数来计算。
2. Smith方法：Smith方法是一种常用的地形系数计算方法，它是通过通过对地形高程进行插值计算来确定地形系数。
首先，通过对地形高程数据进行分析和处理，可以得到一系列地形高程值。
然后，通过对这些地形高程值进行插值计算，可以得到地形系数。
3. DEM方法：DEM（Digital Elevation Model）方法是一种基于数字高程模型的地形系数计算方法。
DEM数据是由测量或雷达遥感获取的地表高程数据，通过对DEM数据进行处理和分析，可以得到地形的各种特征，包括地形系数。
DEM方法是一种较为常用和精确的地形系数计算方法。
4. Harvey方法：Harvey方法是一种常用的地形系数计算方法，它是通过对地形各个点的河道横截面积进行计算来确定地形系数。
首先，通过对地形数据进行处理和分析，可以得到地形各个点的河道横截面积。
然后，通过对这些河道横截面积进行计算，可以得到地形系数。
地形系数的计算对于水文学研究和工程设计具有重要的意义。
它能够帮助研究人员和工程师更好地了解地表径流形成的机理和过程，为相关的水资源管理和环境保护工作提供科学依据和技术支持。
因此，地形系数的计算是一个非常重要的工作。
dem 地形因子计算公式
dem 地形因子计算公式地形因子是描述地表地形特征的数值指标，可以反映地势的陡峭程度、坡度、坡向等信息。
在地理科学中，地形因子的计算对于土地利用规划、水文模拟、生态研究等领域具有重要意义。
下面我们将介绍几个常用的DEM地形因子计算公式。
1. 坡度（slope）：坡度是地表在某一点上的陡峭程度，常用角度或百分比来表示。
坡度的计算公式为：坡度 = arctan(sqrt((dz/dx)^2 + (dz/dy)^2))其中，dz表示高程差，dx和dy表示在水平方向上的水平距离。
坡度的计算结果可以反映地表的陡峭程度，对于土地利用规划、泥石流预警等具有重要意义。
2. 坡向（aspect）：坡向是地表在某一点上的方向，通常使用角度来表示。
坡向的计算公式为：坡向 = arctan(dz/dy) / arctan(dz/dx)其中，dz表示高程差，dx和dy表示在水平方向上的水平距离。
坡向的计算结果可以反映地表的方向特征，对于太阳辐射、水文模拟等具有重要意义。
3. 山体阴影（hillshade）：山体阴影是根据地形的坡度和坡向，模拟太阳光照射地表产生的阴影效果。
山体阴影的计算公式为：阴影值 = cos(坡度) * cos(太阳高度角) + sin(坡度) * sin(太阳高度角) * cos(太阳方位角 - 坡向)其中，坡度和坡向是通过上述公式计算得到的。
山体阴影可以帮助我们直观地了解地表地形特征，对于可视化地理数据和地形分析有很大的帮助。
除了上述常用的DEM地形因子，还有其他一些因子，如曲率、流向、流量等，都是通过DEM数据计算得到的。
这些地形因子可以帮助我们深入了解地表地形特征，揭示地理现象的规律和影响因素。
DEM地形因子的计算可以使用地理信息系统（GIS）软件来实现，如ArcGIS、QGIS等。
这些软件提供了丰富的工具和函数，可以方便地进行DEM地形因子的计算和分析。
在地理研究中，DEM地形因子的应用非常广泛。
坡位的提取方法
坡位的提取方法一、引言坡位是地形和地貌的重要特征之一，对于地理环境的分析和研究具有重要意义。
在地形数据处理中，提取坡位是一个常见的任务。
本文将介绍几种常用的坡位提取方法，并对其原理和适用范围进行分析。
二、高程差法高程差法是一种简单直接的坡位提取方法。
它基于地形起伏的高程差，通过计算两点之间的高程差来确定坡位。
具体步骤如下：1. 选择两个相邻点A和B，计算它们之间的高程差，即ΔH = HB - HA。
2. 根据地理坐标系，计算两点之间的水平距离d。
3. 计算坡度tanα = ΔH / d。
4. 根据坡度划分坡位等级。
高程差法的优点是简单易行，适用于小范围地形的坡位提取。
然而，它忽略了地形曲率和地形变化的复杂性，对于大范围地形的坡位提取效果较差。
三、倾斜度法倾斜度法是一种基于地形曲率的坡位提取方法。
它通过计算地形的倾斜度来确定坡位。
具体步骤如下：1. 在地形数据上选择一个点P，计算该点的倾斜度。
2. 倾斜度的计算可以使用数值方法或近似计算方法。
数值方法通过计算地形数据的导数来确定倾斜度，而近似计算方法则通过邻域点的高程差来估计倾斜度。
3. 根据倾斜度划分坡位等级。
倾斜度法考虑了地形曲率的影响，适用于复杂地形的坡位提取。
然而，倾斜度法对地形数据的分辨率和精度要求较高，且计算复杂度较大。
四、流向法流向法是一种基于水流流向的坡位提取方法。
它通过模拟水流的流向来确定坡位。
具体步骤如下：1. 在地形数据上选择一个点P，确定该点的流向。
2. 流向的确定可以使用流向算法，如D8算法或D∞算法。
这些算法基于地形数据的梯度和方向来模拟水流的流向。
3. 根据流向划分坡位等级。
流向法考虑了地形的水文特征，适用于水文模拟和水资源管理。
然而，流向法对地形数据的精度要求较高，且对水流的分布和路径有一定的假设。
五、斜度阈值法斜度阈值法是一种基于斜度阈值的坡位提取方法。
它通过设定斜度阈值来确定坡位。
具体步骤如下：1. 在地形数据上选择一个点P，计算该点的斜度。
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地形指标提取
1.背景:
地形指标是最基本的自然地理要素，也是对人类的生产和生活影响最大的自然要素，地形特征广泛应用于诸多研究领域和应用领域。
地形指标的提取对水土流失、土地利用、土地资源评价、城市规划等方面的研究起着重要的作用。
根据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数据完成的。
2.目的：
通过本实验，使读者加深对各基本地形指标的概念及其应用意义的理解，熟练掌握使用ArcGIS软件提取这些地形指标的方法和步骤。
3.要求：
利用所提供的DEM数据，提取该区域坡度变率、坡向变率、地形起伏度、地面粗糙度等四个基本地形指标的栅格图层。
4.实验步骤:
（1）坡度变率
地面坡度变率，是地面坡度在微分空间的变化率，是依据坡度的求算原则，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。
坡度是地面高程的变化率的求解，因此，坡度变率表征了地面高程相对于水平面变化的二阶导数。
坡度变率在一定程度上可以很好的反映剖面曲率信息，其提取方法如下：
1）选中DEM图层数据，选择表面分析中的坡度工具，提取坡度，得到坡度数据层，命名为Slope
2）选中坡度数据层Slope，对其再用上述的方法提取坡度，得到坡度变率数据，命名为SOS
（2）坡向变率
地面坡向变率，是指在提取坡向基础上，提取坡向的变化率，亦即坡向之坡度（SOA），它可以很好的反应等高线弯曲程度。
地面坡向变率在所提取的地表坡向矩阵的基础上沿袭坡度的求算原理，提取地表局部微小范围内的最大变化情况。
需要注意：SOA在提取过程中在背面坡将会有误差产生。
北面坡坡向值范围为0~90度和270~360度，在正北方向附近，如15度和345度两个坡向之间坡向差只是30度，而计算结果却是330度。
所以要将北坡地区的坡向变率误差进行纠正，具体方法如下：
1）求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H，通过SpatialAnalyst下的栅格计算器Raster Calculator公式为H=0-DEM，得到与原来地形相反的DEM数据层，即反地形DEM数据。
2）基于反地形DEM数据求算坡向值。
3）利用SOA方法求算反地形的坡向变率，即为SOA2，由原始DEM数据求算出的坡向变率值为SOA1。
4）在SpatialAnalyst下使用栅格计算器RasterCalculator，公式为
（3）地形起伏度
地形起伏度是指特定地区域内，最高点海拔高度与最低点海拔高度的差值，它是描述一个区域地形特征的宏观性指标。
地形起伏度的计算，可先求出一定范围内海拔高度的最大值和最小值，然后对其求差值即可。
可以使用SpatialAnalyst中的栅格邻域计算工具NeihborhoodStatistics求得最大值和最小值，邻域的设置可以为圆，也可以为矩形，邻域的大小可根据自己的要求来确定。
地形起伏的提取方法如下：
1）选中DEM数据，在SpatialAanlyst下使用栅格领域工具NeighborhoodStatistics。
设置Statistictype为最大值，邻域的类型为矩形（也可以为圆），邻域的大小为11*11,，则可得到一个邻域为11*11的矩形的最大值层面，记为A。
2）重复第一步，只是把StatisticType值设置为最小值，即可得到DEM数据的最小值层面，记为B
3）在SpatialAnalyst下使用栅格计算器Raster Calculator，公式为A-B。
即可得到一个新的层面，其每个栅格的值是以这个栅格为中心确定邻域的地形起伏度。
提取结果如图。
（4）地面粗糙度
地面粗糙度是特定的区域内地球表面积与其投影面积之比，它也是反映地表形态的一个宏观指标。
地面粗糙度的提取步骤如下：
1）点击DEM数据层，选择表面分析中的坡度（slope）工具，提取得到坡度数据层，命名为Slope。
2）点击Slope数据层，在SpatialAnalyst下使用栅格计算器RasterCalculator公式: 1/cos(slope*3.14159/180),即可得到地面粗糙度数据层。
需要注意的是，在ArcGIS中，Cos使用弧度值作为角度单位，而利用表面分析工具提取得到的坡度是角度值，所以在计算时必须把角度转换为弧度。
此外，地形指标还包括一些常用的水文因子，如坡长、沟壑密度等，该因子的提取一般通过水文方法实现。