ArcGIS提取斜坡单元步骤详解（完整版）

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

2、， 综合体现各类控制或影响因素的作用， 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

3、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DEM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

4、【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+ 渤 Netwark Analyst TM + 轴 Schematics 工具-Spatial Analyst TM 十輔区域分析+転叠加分析 1屉地下水分析+地图代数+心爹元分析+电太阳幅射+曙窖度分析+竜1 .局部+心提取分析+补插值*毬?数学.匕舉件分析* %細榕创逢+豎細格综合-豎水文分析 分水爐 气壇洼 “捕捉倾泻.点“栅格河

5、网矢量化 X水速怏度；气汇 河碱连接 气河网分级流向流量“掘域分析+ &表面分析+ &距离分析+ %邻域分析+心重分类 国 Tracking Analyst 工具 田场分析工具* 制图工具+ &世理骗码工具 选择空间分析工具/水文分析/流向24涼向口叵I区I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， 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, 量【1】。按照水流从高处流往低处的自从而得到该区域的汇流累积操作:+ Netwark Analyst 工晨+ 尊 Schematics 工具-Spatial Analyst TM+峰区域

6、分析 奪?叠加分析 0地下水分析地图代数 务元分析 心太阳幅射 野窖度分折 *局部 心提取分析心数学 醪条件分析 %細榕创建册格综合 水文分析 声、分水爐 气壇洼M捕捉倾泻点 仁册格河网矢量化X流量“飞卷域分析k 表面分析距离分析 心邻域分析重分类+i田“ Tracking Analyst 工A ffi-%分析工具* 制图工具+翌地理骗码工具选择空间分析工具/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

7、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:+ Network Analyst IM S Schematics 工具-Spatial Analyst TM 区域分析 叠加分析 心地下水分析 %地图代数 直寥元分析 裁太阳龜射 窖度分析養?局部 电提取分析 峪插值心条件分析 气条件函数 仁选取函数細格创逹 备册格综合 念水交分析分水岭 气填洼捕捉倾泻点删格河网矢量化 水

8、硫桧度； 汇气河疣连接J河网分墩流向、流量X掘域分析 心表面分析 K距离分析 屉邻域分析 峪重分类t Tracki ng Aiulyst 工具 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：B019669惟：0输入条件为fals

9、e时所取的栅格数据或常量：如果要保留value5000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(Stre

10、am Link )原理：Stream link是记录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，Stream link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Stream link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+ 中 Network Analyst 工具+ 轴 Schematics 工具-Sp4ti al Analyst TM+竜区域分析+転疊加分析+心地下

11、水分祈+ 地圉代数S 參元分斬+心太阳樞射+ 密度分析+ 局部+ 提取另析+ 0插值* 数学-%案件分析 气条件函数 气设为空函数 选取函数ffl 栅格创建十册格综合 F 水立分析 气分水岭 气萌洼X捕捉倾泻点册格河网矢量化 “水蹄栈度 %汇+ 辱 Tracki ng Analyst 工具”金域分析 + 表面分析 + 1距离分析十邻域分析 + 1 0重分类选择空间分析工具/水文分析/河流连接环境_隐藏帮助工具帮助河流连接栅格图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

12、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:+ Network Analyst 工:M+Sth颔色tics工具-奇 al Analyst TM醪区域分析 田叠加分析+心地下水分析+転地图代数 田參元分畅 十太阳樞射+蛛?密度分析( 局部十提取分析+弩插值+令数学 日&条件分析十、条件函数 气设为空函数 “选取函数栅格创建十册格综合 弋水文分析分水岭气填洼R x捕捉倾泻点 裤柵格河网矢量化 水硫怪度*汇 吧河硫连接J河网分墩 流向 气流量 “金域分析+表面分析+

13、心距离分析+屉邻域分析*心重分类+ 野 Tracki ng Analyst 工具 选择空间分析工具/水文分析/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：I孕 Ar cToolbax+ 琴 3D Analyst 工具+ D&tft Interoperability 工具+ 腳| Geostatistical Analyst TW+ 令 Network Analyst 工具+ 時I Sc

14、hematics 工具+ 轄Spatiil Analyst TM+ 轴 Tracki ng工且+分析工具+奇制團工貝+令地理扁玛工具田多錐工員*O泉地结构工員IT尊数据管理工具+令服务器工具+野空间统计工具+线性参考工具 Q編辑工具-奇转换工具田元数据+裁由KNL转出+ 由WFS转出-%由栅格转出*册格转ASCII气栅格转折线(Tyline)栅格转浮点型x.册格转点*栅格转视频栅格转面+ 转为CAD 金+转为Celada+ 转为 Cover age+麻”转为dBASE+备转为KML+ 屉，转为 Shapefile+心转対栅格+転转岀至地理数露库(G/dHd裁 选择转换工具/由栅格转出/栅格转面

15、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：L ArcTaolboxa!+ 琴 3D Analyst 工具+Inttroperabili ty 工具+ 尉| Geostatistical Analyst T&+ Network Analyst 工具+ Schematics 工具-希）Spatial Analyst TM+心区域分析 十匕叠加分析+ %，地下水分祈紗格L十宜器

16、-毎地图住数+ 参元分折+ g太阳辐射十愛度分析* 局部+ %提职分析t心插值+蛰数学+鸟条件分析+細格创建S 0栅格综合*电水文分析+表面分析七蛰距离分靳+心邻域分析肉峪重分类冈 Tracking Analyst 工具 +分析工具 丰奇制團工貝+地理编玛工具+劈寥繼工具衆地结构工員 +数据管理工具 +尊服务器工具 +0空间统计工貝 耳对线性参考工具 宀, 42十冃选择空间分析工具/地图代数/栅格计算器地国此数表迂式O厦DEh喋水復提取感lemlbazhl 正DEN集水区提职.Aateried 0正C集水区提即jtemLirrt 正 ce噪?K区握眼 trianiNfttSK 正DEM集水区提

17、取.fiawAcc.cern 5 正田喋水区提职.flffACir.ctemS 6正妙集水区提即.fill_deni5_bz In卫乂L那理更卅出PMIIEEEUDEJEEI i jnrnrnrnn285a-TEDEM集水朋|取如5_bazhT -L辐岀楙格B: t我的文档Ar rtris in tfuil t. dh l反转UEli口回区地图代数表达式想箜运行的地图代勤展 达式0通过指定输入、佰、运 算符和宴使用的工具来 樹咗蛊达式*可克接输 入表达式*也可使用扌妄 迢和控件来稱助您句健 表达武。闺层和变量利表 标vr可在地囲代 数表达式中使朋 的数据集瑟些按忸可用干 將數值和运算苻 辅入表

18、埋弧您 可傻且缚.麼* 離 一|取消环境，-|齐議 工具藉助用正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。 -回 dem5_la:hi咼:2650低：800输出反转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：地理处理股)自定义 窗匚x 缓冲区 气裁轉1.联合X4址* Q X矽厶* 祖口搜索工貝E)ArcTosltos环境结果3)模型构逹器WPython地理处理资源中右电)地理外理选项W.-选择菜单“地理处理/合并”合并atx正DE卅集水区捉班I正集水蒲域 反D曲集水区提取反集水流域创XJtJ申输入数据集垂合并为新输出数据集的输入数据 集。输入数据集可为点