基于ArcGIS的坡度分析

基于ArcGIS 的坡度分析

杜朝正

(山东师范大学人口 资源与环境学院,山东济南250014)

摘要:坡度对土壤侵蚀的影响最大,是水土保持工作中首先要考虑的因素之一。用传统方法计算研究区坡度组成和平均坡度的效率低、精度低;而应用ArcGIS 软件的空间分析功能对研究区进行坡度分析的效率高、精度高,减少了人为主观因素的影响,为水土保持工作提供一种新技术、新方法。

关键词:ArcGIS;空间分析;坡度;水土保持

中图分类号:S157 文献标志码:A 文章编号:1005-8141(2009)01-0017-02

Slope Analysis Based on ArcGIS

DU Chao -zheng

(College of Population,Resources and Environment,Shandong Normal Universi ty,Ji nan 250014,China)

Abstract:The slope had the bigges t influence on the soil erosion,and it was one of the primary factor in soil and water conservation.The tradi ti onal method was low efficiency,low accuracy in the esti mation of slope constitution and average slope,i f we carried on the slope analysis based on ArcGIS to the study area,the efficiency and the accuracy was high,reducing the influence of the artificial factors,making use of the ArcGIS to carry on the slope analysis was a new kind of technique,new method for the water and soil conservation

Key words:ArcGIS;spatial analysis;slope;water and soil conservation

收稿日期:2008-11-17;修订日期:2008-12-25

作者简介:杜朝正(1984-),男,山东省菏泽人,硕士研究生,研究方向为GIS 设计与应用。

高程、坡度和坡向是小班中非常重要的因子,坡度对水土保持规划设计具有决定性的作用,是土地利用规划和治理措施配置首先要考虑的因素[1]。用传统方法对这些因素进行统计和分析,耗时长、工作量大、精度低。尤其是对坡度组成的计算,用人工方法精度低、效率低。为解决这些弊端,我们利用地理信息系统软件,通过建立DE M 数字高程模型进行坡度组成的计算和分析,可得到任意精度下的相关数据,方法简便,可满足日常学习和工作的需要。1 基本资料搜集和基本工作流程

基础资料搜集:基础资料搜集包括研究区轮廓图、地形图等。

基本工作流程:通过扫描地形图首先得到光栅图像,再进行矢量化得到矢量化的等高线数据;然后利用ArcGIS 的空间分析功能生成坡度,再导出属性数据,在Excel 下进行处理得到平均坡度。2 计算坡度组成和平均坡度2.1 传统方法

选择几个典型坡向线(或地形剖面),分别量测该线上的每段坡度和坡长,并求出各段坡长占全部坡长的权重fi(即坡度分布面积占全流域面积的比例数),

再用下式计算出典型坡面的平均坡度。同理,测算出所有典型坡面的平均坡度,然后依据每一典型坡面所占流域总面积的份额(由面积大小决定),再与其求得的各个平均坡度相乘累加求出研究区的总平均坡度

[2]

,研究区平均坡度的计算公式为:s = n

i =1s i f i 。式

中,s 为研究区平均坡度;s i 为量测的坡度值;f i 为该坡度分布面积占总研究区的比例数,即权重;n 为划分坡度的个数。

由此可以看出,传统方法存在着以下几个弊端: 分析结果精确度低。典型坡向线的确定存在着很大的人为主观因素,即操作结果随操作人员素质、经验的不同而异,操作结果具有随机性和多样性,从而导致操作结果的精确度较低。!工作效率低。细化测量单元面积、提高测量精度虽然可减小操作结果的误差,但同时也带来大量的计算工作,这项工作如果用人工的方法来完成,所要消耗的工作时间非常多

[3]

。

2.2 利用ArcGIS 分析功能计算平均坡度

利用ArcGIS 软件的Spatial Analyst(空间分析模块)功能模块,先由矢量等高线数据生成DE M 栅格表,再由Slope 函数提取出坡度,对坡度进行重分类,然后对该数据层的属性数据进行统计和分析。

操作流程如下: 加载等高线数据。!加载Spa tial Analyst(空间分析模块)功能模块,运行Spatial Ana lyst/Interpolate to Raster/Spline 命令,生成DE M 栅格表。?图形裁减。利用Arc Toolbox/Spatial Analyst Tools/Ex

17 资源开发与市场Res ource Devel opment &M arket 200925(1)

实验与技术

traction/Extract by Mask 工具,对栅格图像进行裁剪,依据研究区轮廓图将研究区的DE M 图裁剪出来,结果见图1。#提取坡度。运行Spatial Analyst/Surface Analy sis(面分析)/Slope(坡度分析),生成研究区的坡度图,栅格图形中每一个点的像素单元值(Pixel Value)即为改点的坡度值,结果见图2。?坡度重分类。运行Spatial Analyst/Reclassify(重分类)工具,将坡度按表1进行分类,结果见图3。%坡度分类统计。将重分类后生成的栅格图形属性表导出为.dbf 文件,通过E xcel 软件进行汇总和统计,计算出研究区坡度组成以及平均坡度,见表1。

图1 研究区的DEM

图

图2

研究区的坡度图

图3 研究区的坡度重分类栅格图

由此可见,与传统方法相比,利用ArcGIS 的空间分析功能分析研究区的坡度组成情况和平均坡度的优点为: 分析结果误差较小。分析结果可满足用户对

精度、尺度的要求,减少了分析结果的随机性、多样性所产生的误差,减少了人为主观因素的影响。!工作效率较高。计算和分析的整个过程都由计算机来处理,效率高、速度快、结论精确、可用性强,减少了人为因素对数据分析造成的误差影响。

表1 坡度组成及平均坡度计算坡度分级坡度

si(&)像素统计坡度比例(%)

权重fi (%)si fi ?3&

11026122 3.8900610.0389012140601013.44 5.3302280.1066053

1113180 4.2201000.1266033&(5&

48202045718290 5.83 3.1094190.1243772.7230600.1361535&(8&6

712728

2.7019740.16211877157578.26

2.7134570.1899428750984 2.8470040.2277608&(15&

9788220 2.9881670.26893510832440 3.1558060.31558111

884873 3.3545810.3690041292025624.20 3.4887200.41864613952601 3.6113400.46947414996058 3.7760870.528652********* 3.8278420.57417615&(25&

16101350417

10130811899345619976657209296202189751922

83991623786117247229762565530033.47 3.8422260.6147563.8406220.6529063.7662230.6779203.7025370.7034823.5242190.704844204025230.7145303.1841480.7005132.9801940.6854452.7408250.6577982.4842630.621066>25&

26

599456 2.272557

0.590865))14.79))59

590.000224

0.000132总计

23075094

小流域平均坡度s

11.381183

3 结语

利用ArcGIS 软件对数据处理和空间分析功能可算出研究区的最高、最低海拔和平均海拔等各项属性数据。该技术具有数据存储、查询、图形计算、统计分析、属性和图形数据输出、模型应用等功能。ArcGIS 图形空间叠加和分析功能为水土保持工作提供一种新技术、新方法。

参考文献:

[1]王勇,鄢铁平,刘岩松.GIS 在水土保持规划设计中的应用[J].中国

水土保持,2005,(10)?35-36.

[2]李智广.水土流失测验与调查[M].北京:中国水利水电出版社,2005?148.

[3]滕利强,王亮.ArcGIS 空间分析功能在流域坡度分析中的应用[J].中

国水土保持,2008,(4)?40-41.

18 实验与技术 资源开发与市场Res ource Devel opment &M arket 200925(1)

ArcGIS中坡度、破向的计算过程

地理信息系统作业报告 一、作业内容概述 使用课程文档中提供的DEM数据，进行以下分析: 1.计算坡度，并按照坡度的划分标准进行分级（请查阅坡度分级标准）。统计各坡度分级所占的面积比例 2.计算坡向，并根据坡向划分结果，统计阴坡、阳坡、半阴坡、半阳坡所占的面积比例 3.统计各海拔区段中（以1000m间隔为分段）的各坡度及坡向级别所占的面积比例。 二、工作方法及技术流程 工作方法： 打开ArcGIS软件，导入课程文档中提供的DEM数据，将其地理坐标转换为投影坐标；进行坡度计算，并根据坡度分级标准进行重分类，统计各坡度分级所占的面积比例；进行坡向计算，并根据坡向划分标准进行重分类，统计阴坡、阳坡、半阴坡、半阳坡所占的面积比例；对投影转换后的DEM数据按照0-1000、1000-2000、2000-3000米的标准进行重分类；把DEM重分类数据与坡度重分类数据进行地图代数相加运算；把DEM重分类数据与坡向重分类数据进行地图代数相加运算，统计各海拔区段中（以1000m间隔为分段）的各坡度及坡向级别所占的面积比例。 技术流程： 第一步：打开ArcMap软件，导入gis_121数据，将原有的地理坐标体系转换为投影坐标体系；

第二步：根据投影坐标转换后的DEM数据进行Slope坡度计算；

第三步：将坡度计算结果进行重分类，共分为六级，微坡0°-5°，较缓坡5°-8°，缓坡8°-15°，较陡坡15°-25°，陡坡25°-35°，急陡坡>35°；

第四步：根据投影坐标转换后的DEM数据进行Aspect坡向计算；

第五步：将坡向计算结果进行重分类，共分为八级，平面-1为NoData，阴坡0-45为1，半阴坡45-90为2，半阳坡90-135为3，阳坡135-225为4，半阴坡225-270为2，半阳坡270-315为3，阴坡315-360为1； 第六步：将投影坐标转换后的DEM数据进行重分类，分为三级，间隔为1000m

利用CAD地形图在ARCGIS中做坡度分析的步骤

利用CAD地形图在arcgis 中做坡度分析主要分为 3 个步骤： . 提取等高线； . 利用等高线生成TIN 或DEM； . 利用TIN 或DEM 做坡度分析，坡向分析等。 详细操作步骤：（版本arcgis 9.3 英文版） 一提取等高线文件 1. 启动arcmap ，添加CAD 数据文件 Layer（右键）——Add Data

>∣OOJ JiX∣r√v 6uoρcjχ ??^ι WlOO丄 S 比M>S IW d S ??R O oI 沖。叱PSdS ?S 耳OO丄用33 ?S *P<>1 ?R3M>S 0 A) 叩s$ . 6) SloO lI昶XleV UgdN φ W 勺OO 丄JOr?32PQn咒φ H ?PoL ?IRO∏ @ φ ^oOI Bupuaa丹T φ 1) SlOol tfX?cvy ^aSUUOdO ?*)?ρoχ βu∣po>04?>. 协) ?QO」'4MgOST 砂匕* ?ηooχ Q∣yqτ"dOm ejea φ T SPOX UC^2ΛJO)侖生) Sl^Ol ?∣dcjbouc^ ??j ?po 丄?qpoι>∕y <Γι HXWde仆r 36上班H ? wo6Λp c S??o?oG3H, 3 T 3<^X∣Oy 6*VQ601N， —冶a<∣v X H r6MEΨ a 皿1 d?ajc) ω?p??o 6M>P B 弓 皿E仔日 ￠,做P" I ?m∏ I討"Wmr zλ Y □ ■ ?沪ΓI 令 5 < a :> f? H ?J □^rS **0P^jM ?∣00I 8!U?∣eξ WUi ?^Uf l OOa *?JΛ φi FjS

ArcGIS教程34种ArcGIS常用操作技巧大汇总04栅格数据坡度坡向分析

20、ArcGIS延长线工具(批量处理未闭合线) 对于本应闭合的多义线或者线段终点本应于另一个线段相交，但是由于误差导致没有相交。可以对要素图层进行批量延长，需要设置容差值。 21 、ArcGIS地图表达之建筑物阴影效果（百度地图） 需要把面图层放到个人数据库mdb中才可以。右击多边形要素—转换为制图表达convert symbology representation，然后对打开制图表达的属性对话框，设置其颜色和偏移量即可。但是必须保存该工程后设置的地图阴影才会保存，因为该制图表达并不是存在数据库中，而是可以理解为一种渲染，保存在mxd文件中。（当然也可以对多边形复制一份，然后对其进行移动editortool—>move 达到阴影效果，但是这样增加了数据量。） 22、ArcGIS DEM(TIN)生成等高线文件 例如如果输入数据为img，可以通过3D analyst toolsàconversionàfromraster àrasterto TIN转成TIN；然后通过3D analyst toolsàterrain and TIN surface àsurfacecontour转为等值线；由于等值线间隔比较棱角，可以通过advancedediting高级编辑工具中的平滑工具(光滑线)进行平滑处理。如果等高线的点过少可以进行editingtools--加密density方法加密。 23、ArcGI中DEM生成等高线文件 在生成等高线文件时，建议使用3Danalyst toolsàrastersurfaceàcontour工具，对栅格图形提取等高线。该方法生成的等高线稍微圆滑些，精度也稍微高些。

如何利用ArcGIS10.0通过cad数据制作地表高程、坡度、坡向分析图

如何利用ArcGIS10.0软件通过cad 数据制作高程、坡度、坡向分析图

Arcgis的应用 ----地表高程、坡度、坡向分析 如今科技高速发展，而3S技术也正在我们的规划设计中发挥着它巨大的力量，本文以遂平县嵖岈山温泉小镇农业观光园的规划为例，利用arcgis软件，通过对测量数据的处理，来制作地表高程、坡度、坡向分析，使所规划场地的地形现状直观地呈现在我们面前。 1.打开cad原始数据，用qselect命令，选择我们需要的ZDH图层，并复制

2.在湘源控规里利用地形命令，通过字转高程，把输入的点文本，转为点数据，这时候，点击任意一个点，可以看到它已经具有标高，把数据另存文件 3.打开Arcmap10，通过添加数据把cad数据导入 4.把图层里除了Polygon以外的其他数据移除，并将数据右键导出

5.打开导出的数据，用ArcTool Box→数据管理工具Data Management→投影和变换→定义投影→选择Projected Coordinate Systems文件下Gauss Kruger→Xian1980→114E坐标系 6.由于现在数据要素都是以面域形式出现，所以需要用ArcTool Box→数据管理工具Data Management→要素→要素转点。 7.利用刚得到的数据创建TIN，生成tin数据

8.右键tin数据，点击属性，在符号系统里，添加显示内容（以表面高程为例） 9.调整色带颜色，并定义分类，这里采用定义的间隔分类方法，间隔大小为2米。

10.调整到布局视图，调整打印页面局部和页面大小，插入图例，编辑图例和标题，调整比例尺和指北针，然后导出地图，形成图纸文件（保存BMP位图） 11.符号分类里分别显示坡度、坡向，然后布局视图，插入标题、图例，比例尺，指北针。后附遂平县嵖岈山温泉小镇农业观光园高程、坡度、坡向分析图。

自编城市规划Arcgis10.0做地形高程、坡度、坡向分析图--超细致版

一、处理cad地形图 在CAD里把带有标高的地形线保留，其余删除；或者保留高程点（gcd）； 也可通过湘源将标高数字转化成高程点。导入GISMAP的时候只需地形线或高程点。 以下以等高线为例： 二、根目录存放 处理好的cad地形存放在硬盘根目录里文件夹名称不要含数字，避免不测，如： 三、在ArcMap里添加数据 打开ArcMap------“添加数据” 四、选择“连接到文件夹”，指定到地形所在的文件夹五、双击载入线要素CAD地形线里Polyline要素,“添加” 过程中会蹦出未知参考空间，不用管，点确定就好。 六、点开Arctoolbox工具箱，里面一堆的各种工具 七、点选3Analyst工具箱里的“TIN管理”---“创建TIN”

输出TIN一栏里新建TIN生成后存放的位置和名称，这里依旧选取DX 文件夹,取名为TIN1,保存 输入要素类里点击黑箭头，选取要做地形分析的地形线要素，双击确 定 然后稍加等待（视地形复杂程度），右下角会显示正在创建TIN.,并且 最终弹出创建TIN成功√或者失败×的提示。 生了高程图 八、调整地形色彩： 新生成的地形默认的色彩模式，要调整其颜色，就回到左侧边栏“内容列 表”中，在“tin1”图层中选择“高程”，“图层属性”中选“符号系统”， 在“色带”里选择适合的颜色。地形变现过于生硬，可将“边类型”可勾 消。

原来DX线要素图层也可勾消生成适合的彩色高程图：九、生成坡度、坡向图: 在图层属性中左侧有“添加”，里面有关于坡度、坡带的选项，对应分别 会生成带有分级色带的坡度和坡向。 TIN图层中生成的坡度、坡向以及高程图是层叠关系，可通过是否勾选， 来确定显现哪个图层。 十、色带分级 图层属性的符号系统中默认的色带分级为9，如下图右边。 可点击黑箭头选择色彩分级精度。 十一、高程图的输出 Arcmap窗口的左下角有两个小的模式符号，默认都是在“数据模式”中 制图，点取旁边就转到“布局视图”。 或者在工具栏上通过“视图“----选择”布局视图“

41用已矢量化的等高线在arcgis里做坡度、坡向、起伏度的分析

在arcgis中中，进行如下操作： 1、创建TIN 打开3d analyst模块，利用creat /modify TIN---creat TIN from features命令（height source 选择高程字段），先将等高线转为TIN； 2、从TIN中创建栅格表面 打开3d analyst模块，利用convert---TIN to raster命令（attribute选择elevation，cell size自定义，若为大比例尺数据可以选择5或10，可以参考相关研究文献），生成栅格表面，即DEM； （备注：矢量化的等高线必须比研究区的范围大些，创建TIN并生成Raster后，再用研究区边界来裁切，这样的DEM数据才能满足精度要求） 3、地形因子分析 打开3d analyst模块，利用surface analysis---slope命令，生成坡度数据； 打开3d analyst模块，利用surface analysis---aspect命令，生成坡向数据； 打spatial analyst模块，利用neighborhood tatistics命令进行邻域分析，先将statistic type设为最大值，输出栅格为A，再将statistic type设为最小值，输出栅格为B，利用raster calculator 生成地形起伏度数据，公式为[A]-[B]； 以上的地形数据，可以根据需要进行reclassfy重分类处理，分类标准参考相关文献，就可以获取所需的地形因子统计数据。 制图时，用view---layout view，添加比例尺、指北针、图例，就可以整饰出图

利用CAD地形图在ARCGIS中做坡度分析的步骤

利用CAD地形图在arcgis中做坡度分析主要分为3个步骤： 一. 提取等高线； 二. 利用等高线生成TIN或DEM； 三. 利用TIN或DEM做坡度分析，坡向分析等。 详细操作步骤：（版本arcgis 9.3 英文版） 一提取等高线文件 1. 启动arcmap ，添加CAD数据文件 Layer（右键）——Add Data

2. 只提取具有高程属性的等高线 （1）右键 polyline 图层——属性——Drawing Layer 选项卡——只勾选DGX 图层； OK！ （2）菜单 Selection——Select By Attributes 在弹出框中，layer 下拉选择polyline ，在列出的属性列表中找到 Elevation 属性，双击选择。然后编辑条件表达式： "Elevation" >0 " OK ! 结果是筛选出高程大于0的等高线，关于为什么这样做：有些等高线在操作过程中导致高程丢失，默认为0。这些等高线会影响后期生成TIN，需要将其剔除。

（3）导出等高线数据为shp文件 在Polyline图层中：右键——Data——Export Data

导出数据后提示是否添加进来，选择是。

二. 利用等高线生成TIN或DEM； 1. 生成TIN文件 在 ArcGIS中，工具栏：3D Analyst——Create/Modify—— Create TIN From Features: 【参数设置】①Height source: 选择“Elevation”; 其它默认。 注意：生成TIN文件后，直接添加进来，方便后续操作。