ArcGIS提取斜坡单元步骤详解

1、 斜坡单元地质灾害危险性区划中常用的单元类型有网格单元、地域单元、均一条件单元、子流域单元、斜坡单元等。其中:网格单元形状较规则，便于实现快速剖分，离散后得到的矩阵形式的数据有利于进一步运算，但是不能完全反映地势起伏，与地质环境条件联系不够紧密;均一条件单元没有考虑不同区域的地质环境条件差异;子流域单元适用于泥石流灾害危险性区划，对滑坡、崩塌等则不适用。斜坡单元是滑坡、崩塌等地质灾害发育的基本单元，并且在各类控制或影响因素中，河流和沟谷的发育阶段对滑坡、崩塌的形成具有明显的控制作用，因此采用基于幼年期沟谷划分的斜坡单元作为评价单元，可以与地质环境条件紧密联系，综合体现各类控制或影响因素的作用，

2、使评价结果更贴近于实际。因此，在满足DEM精度要求的前提下，斜坡单元划分较适用于地质灾害危险性区划【1】。斜坡单元划分原理斜坡单元划分的实质是基于DEM的地表水文分析，包括正反地形无洼地DEM的生成、水流方向的提取、汇流累积量的计算、河网的生成、集水流域的生成等关键步骤，其基本原理是利用正反地形分别提取山谷线和山脊线（分别对应于汇水线和分水线），把生成的集水流域与反向集水流域融合，再经后期处理人工修改不合理的单元，最终得到的由汇水线与分水线所组成的区域即为斜坡单元。斜坡单元划分流程见图【1】。ArcGIS划分斜坡单元操作步骤1、生成无洼地DEM原理：DEM是一种比较光滑的地形表面模型，由于DE

3、M误差以及一些真实地形的存在，使DEM表面存在一些凹陷的区域，在进行水流方向计算时往往会导致不合理的甚至错误的水流方向，因此计算前应先对原始DEM数据进行洼地填充，得到无洼地的DEM。基本过程是：首先，利用水流方向数据计算出DEM数据中的洼地区域和洼地深度;其次，依据洼地深度并参考真实地形，确定填充阈值对洼地进行填充;再次，一次洼地填充完毕后又会产生新的洼地，因此需要重复上述过程，反复填充【1】。操作：填洼选择空间分析工具/水文分析/填挖输入DEM，输出填挖后的DEM注：如果要保证结果尽量精确的话，请参照【2】“11.1无洼地DEM生成”进行操作2、水流方向提取原理：对于每个格网，水流方向是指

4、水流离开此格网时的指向。在ArcGIS中，水流的流向是通过计算中心格网与邻域格网的最大距离权落差来确定的，因此可通过无洼地DEM直接提取水流方向【1】。操作：提取水流方向选择空间分析工具/水文分析/流向输入填洼后的DEM，输出流向流向图3、流量提取原理：在DEM的每个网格节点处赋予不同深度的水位，按照水流从高处流往低处的自然规律，根据区域地形和水流方向计算每个节点处流过的水量，从而得到该区域的汇流累积量【1】。操作：+NetworkAnalystTM+Schematics工具-SpatialAnalystTM+电医域分析+电叠加分析+电地下水分析+电地图代数+电雪元分析+裁太阳辐射+电密度分析

5、+癡1局部+电提取分析+裁插值+裁数学+电条件分析+电删格创連+电删格综合-电水文分析分水岭埴洼捕捉倾泻点水疣长度气汇河疣连接删格河网矢量化河网分级疣向X金域分析屹+転表面分析+転距离分析+电邻域分析+重分类+TrackingAnalyst工具+箱分析工具+静制图工具+静地理编码工具Ir选择空间分析工具/水文分析/流量输入流向栅格，输出流量栅格（注：输出数据类型要选择“INTEGER”，否则后面的河网无法生成）。流量栅格图4、河网生成原理：河网是基于汇流累积量数据生成的。根据试验结果和地形等资料辅助检验，设定汇流累积量的阈值，其中不同级别的沟谷对应于不同的阈值，级别相同而所处区域不同的沟谷阈值

6、也不相同，将大于阈值的栅格属性赋值为1，小于或等于阈值的栅格属性设置为无数据（空值），即可获得河网的栅格文件，再通过栅矢转换生成河网图。阈值设置越小绘制的河网越精细，因此可根据不同的精度要求来设置阈值【1】。操作：+NetworkAnalyst工具+Schematics工具-SpatialAnalyst工具+零区域分析+电畫加分析+电地下水分析+电地團代数+电爹元分析+裁太阳辐射+裁密度分析+鑫1局部+裁提取分析+裁插值+鶴数学-鶴条件分析选取函数+裁册格创連+屉册格综合-屉水文分析分水鹼埴洼捕捉倾泻点册格河网矢量化条件函数111*水流长度L“气汇*河流连接河网分级III-A*疣向*疣量金域分

7、析+鸞!表面分析+屉距离分析+屉邻域分析+裁重分类+TrackingAnalystTM厶dRk.+r-r*1=1选择空间分析工具/条件分析/设为空函数输入流量栅格；表达式为“value阈值”（注：阈值是一个经验值，可以在流量栅格像素范围内见下图选择多个不同的阈值，如1000、5000、10000等，生成河网后与实际比较，河网越接近实地的阈值肯定越合适。经验之谈：最好有一张配准的分辨率比较高的遥感地图，如spot5，这样可以直接将生成的河网叠加到遥感图上，逐片比较一下河网与遥感图上的冲沟和河流是否重叠的比较好）；值咼：8019669怅：D输入条件为false时所取的栅格数据或常量：如果要保留va

8、lue5000以上像元的原值的话，就输入流量栅格；如果要让value5000的所有像元都取值1,请输入“1”。注：输入1时是带双引号的1，即“1”，不能直接单独输入1，否则报错。输出河网栅格。上述设为空函数界面输入的参数含义为：所有流量值小于5000的栅格都设为空，其余流量大于等于5000的则设为值“1”（实际含义就是大于等于5000的栅格在实际地貌中可能对应冲沟或者河流；当然可以进一步给河网分级，实际依据的也是每个栅格单元的不同流量数据）。河网栅格,P河网栅格和遥感地图叠加后确定河网划分是否合理，借此调节流量阈值的设定。5、生成河流连接(StreamLink)原理：Streamlink是记录

9、着河网中的一些节点之间的连接信息，主要记录着河网的结构信息。如下图所示Streamlink的每条弧段连接着两个作为出水点或汇合点的结点，或者连接着作为出水点的结点和河网起始点。因此通过Streamlink的计算，即得到每一个河网弧段的起始点和终止点。同样，也可以得到该汇水区域的出水点。这些出水点具有很重要的水文作用，对于水量、水土流失等研究具有重要意义。而且，这些出水口点的确定，也为进一步的流域分割准备了数据【2】。+NetworkAnalyst工具+Schematics工具-毬SpatialAnalyst工具+TrackingAnalyst工具+裁医域分析+裁叠加分析+裁地下水分析+裁地图代

10、数+屉容元分析+屉丈阳辐射+裁密度分析+亀1局部+裁提取分析+裁插值+裁数学-裁条件分析*条件函数*设肯空函数*选取函数+屉删格创連+屉删格综合-电水文分析分水除埴洼捕捉倾泻点删格河网矢量化水疣长度L汽汇气河网分级处.疣向盖域分析+电表面分析+罄距离分析+屉邻域分析+罄重分类选择空间分析工具/水文分析/河流连接输入河流栅格；输入流向栅格；输出河流连接栅格河流连接栅格图6、集水流域生成(Watershed)原理：对于低级的集水区的生成，可以使用hydrology工具集中的watershed工具生成。其思想如下：先确定一个出水点，也就是该集水区的最低点，然后结合水流方向数据，分析搜索出该出水点上游

11、所有流过该出水口的栅格，直到所有的该集水区的栅格都确定了位置，也就是搜索到流域的边界，分水岭的位置【2】。操作：+NetworkAnalyst工具+Schematics工具-SpatialAnalyst工具+电区域分析+电叠加分析+电地下水分析+电地图代数+电哆元分析+电丈阳辐射+电密度分析+鑿!局部+电提取分析+裁插值+裁数学-电条件分析条件函数设为空函数“选取函数+电删格创連+裁删格综合-捡水文分析捕捉倾泻点册格河网矢星化:埴洼II1：水疣长度汇河流连接河网分级III-A疣向疣量金域分析+蛰表面分析+鶴距离分析+鶴邻域分析+転重分类+TrackingAnalyst工具选择空间分析工具/水文

12、分析/分水岭输入流向栅格，输入要素倾泻点数据（实际就是上一步生成的河流连接栅格）；选择倾泻点字段为“VALUE”；输出集水流域栅格集水流域栅格图7、集水流域面矢量生成原理：栅矢转换功能获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单元。操作：腳ArcToolbox+3DAnalyst工具+DataInteroperabi1ity工具+GeostatisticalAnalyst工具+NetworkAnalyst工具+Schematics工具+SpatialAnalyst工具+TrackingAnalyst工具+轴分析工具+珮制图工具+珮地理编码工貝+珮多錐工具+珮宗地结构工貝+劭

13、数据管理工具+劭服务器工具+劭空间统计工具+劭线性参考工具+劭編辑工具-轴转换工具+电元数据+麻！由KML转出+裁由WFS转出-裁由册格转出*册格转ASCII册格转折polyline)册格转浮点型册格转点册格转观频册格转面+裁转为+輪转为+輪转为+輪转为+輪转为+輪转为CAIi屹CulladaCoveragedBASEEMLShapefile+裁转为删格+麻!转出至地理数据库(Geodatabase选择转换工具/由栅格转出/栅格转面格转面n输出面要素输入删格VALUE输出面要素0：1我的文档1虹cGISVDefault,gdbl正集水疣域回简化面冋选取消环境VV隐曹帮助工具帮助正DEM集水区提

14、取.watershed字段冋选）包含已转换面的输出要素类。输入集水流域栅格；选择字段“VALUE”；输出集水流域面文件。8、反转DEM原理：通过对正DEM以上步骤的水文分析，实际是提取了山脊线；通过反转DEM，再经过以上相同步骤提取集水流域，实际就是提取了山谷线；将两次分析生成的山脊线和山谷线合并，就生成了我们需要的斜坡单元。反转DEM就是高的变低的，低的变高的，将DEM反过来。操作：ArcToolbox+3DAnalyst工具+DataInteroperabi1ity工具+GeostatisticalAnalyst工具+NetworkAnalyst工具+Schematics工具-Spatia

15、lAnalyst工具+裁区域分析+裁叠加分析+裁地下水分析删格计算器-裁地图代数+奇哆元分析+心丈阳辐射+心密度分析+鑿!局部+心提取分析+心插值+心数学+心条件分析+心删格创連+裁册格综合+裁水文分析+裁表面分析+裁距离分析+裁邻域分析+裁重分类+TrackingAnalyst工具+晦分析工具+轴制图工具+轴地理编码工具+轴劣錐工具+轴宗地结构工具+轴数据管理工具+轴服务器工具+轴空间统计工具+轴线性参考工具选择空间分析工具/地图代数/栅格计算器搭计算器 地閣代数表达式反DEk1集水区提取仮血m5_bazhi正DEPI集水.区提取watershed正DEPI集水区提treamLink.正DE

16、K1集水区提取treamNetSK正DERI集水.区提取flowAcc_dem5O正DEPI集水区提取flowDir_dem5正DEK1集水区提职fill_dem5_bzA案件分靳PickSetNull数学AbsFyo2850-1EdEM集水区提取虚m5_bazhi_|_输出删格D：我的文裆ArcGISDefault.gdlA反转DEM总正DEM集水区提取Yjan5bazhi取消环境隐藏帮助用正DEM的最高高程（通过正DEM的高程分布范围可知，见下图）减去DEM。-0dem5_bazhi咼:2850临：800输出反转DEM。地图代数表达式A隅要运行的地图代数表达式。通过指定输入、值、运算符和要

17、使用的工具耒构成表达式。可直接输入表达式，也可使用按钮和控件来帮助您创建表达式表代用于符您按一列图使用算。量地中。可运式和一变在式集钮和达！和可达据按值表用_层识表数些数入使.图标数的这将输可.工具帮助反转后的DEM 9、依样画葫芦，获得反集水流域面文件用反转DEM重复步骤1-7，直到最后获得反集水流域面文件。反集水流域面文件10、生成斜坡单元原理：将正反两个集水流域面文件合并。当然，为确保与实际相吻合，有些不合理的部分肯定需要人工修改。操作：D：I我的文档ArcGISDefault.gdlA斜坡单元回+lxltlJ输入数据集要台并拘新输出数据集的输入数据集。输入数据集可拘点、线或面要素类或是表。所有输入数据集的数据类型必须一致。地理处理自定义（）窗匚*、裁聖*、相交J联合气合并r气融合搜索工具EAi_