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1、地理信息系统课程实习地理信息系统课程实习GIS栅格数据空间分析-以地形分析为例作者：罗年学 李振武汉大学测绘学院2009.4实习目标和内容实习实习目目标标：以地形分析为例，让大家了解GIS栅格空间分析的基本内容。实习内实习内容：容：（1）计算坡度Slope（2）计算坡向Aspect（3）计算山体阴影HillShade（4）创建等值线Contours（5）制作地形剖面图（6）测量面积和体积（7）可视性分析地形分析步骤实习实习步步骤骤（1）调用ArcToolBox。（2）3D Analyst Tools-Raster Surface-Aspect/Contour/Contor List/Curva
2、ture/Cut file/Hillshade/Observaer Points/Slope/Viewshed一、一、计计算坡度算坡度Slope地面上某点的坡度表示了地表在该点的倾斜程度坡度与坡向的计算通常在33的DEM栅格窗口（如图）中进行坡度有两种表示方法：度或百分比坡度的应用非常广泛，例如：根据坡度起伏变化，确定崩塌、泥石流区域或严重的土壤侵蚀区，作为灾害防治与水土保持工作的基础。提取平坦区域，为大型商业中心或房屋建筑选址。坡度可在DEM或TIN的基础上提取。坡度应用坡度应用 根据DEM计算得到的坡度栅格二、二、计计算坡向算坡向Aspect坡向定义为坡面法线在水平面上的投影与正北方向的夹
3、角。在ArcGIS中Aspect表示每个栅格与它相邻的栅格之间沿坡面向下最陡的方向。在输出的坡向数据中，坡向值有如下规定：正北方向为0度，正东方向为90度，以次类推。 在一个区域内提取所有朝南的坡面，为房地产建设选址提供最佳位置。计算研究区域内的每一点的太阳光照量，从而测定每一点的生物量。坡向可在数字高程模型DEM或TIN数据的基础上提取。坡向应用坡向应用基于DEM计算坡向分布图，坡向栅格单元中的值表示当前栅格相对正北方向的的坡向（从0-360变化）三、三、计计算山体算山体阴阴影影HillShade分析或模拟地面的光照情况，产生地形表面的阴影图。Hillshade 可测定研究区域中给定位置的太
4、阳光强度和光照时间，并且对实际地面进行逼真的立体显示，增强地面的起伏感。要计算山影，需要给定太阳方位角和太阳高度角 山体山体阴阴影的影的应应用有：用有： 对地形起伏进行生动的表示，从而显示不同土地利用类型在地形上的分布情况。 研究阳光的照射位置与公路上发生的车祸事件发生率之间的相关性。 分析农作物与太阳光照的关系山体阴影应用山体阴影应用根据DEM计算得到的山影图注意事注意事项项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、创创建等建等值线值线Contours在ArcGIS中Contours功能生成一个新的矢量图层，每条线表示了具有相同高度、数量或者浓度的连续的位置的集合。生成的等值线经过平滑处理，真实地再现了表面等值线。有三种方法：（1）将DEM或Tin生成为线要素矢量主题（2）创建一个新的线主题 ，并从Dem主
9、题或Tin中提取等值线，提取的等值线成为新主题中的要素（3）提取单条等值线五、制作地形剖面五、制作地形剖面图图在工程方面(如在公路、铁路、管线等的设计过程中)，常常需要制作剖面图。剖面图的制作是以DEM数据(GRID数据)或TIN数据为基础的 基于DEM数据进行“线插值” ，得到一条具有高程值的线段计算具有高程值的线段的剖面图六、六、测测量表面面量表面面积积和体和体积积使用三维分析可以测量表面面积和体积，同时还可以测量两个表面之间容积的差异-进行开挖、填埋分析。表面面积是沿表面的曲面进行测量，计算出的面积总要大于二维平面测量的面积。体积是计算TIN表面和某一指定高程所在的水平面之间的立体空间，
10、可以是平面之上的，也可以是平面之下的。测量体积，在实际应用中一般用来计算土石方量 给定一条等高线，计算其上或以下的的表面面积和体积挖填分析 通过分析比较两个表面模型前后的变化，还可以计算填埋及挖掘土石方量。可视性分析实质上属于对地形进行最优化处理的范畴。例如：设置雷达站、电视台的发射站、道路选择、航海导航等、移动电话基站选址，在军事上如布设阵地（炮兵阵地、电子对抗阵地）、设置观察哨所、铺架通信线路等。主要的两可视性分析： 通视性分析Line of sight，通过此功能可以显示两点之间的通视情况，从而判断从一个观察点是否可以看到目标物，回答了“从这里我可以看到哪个目标？” 。 可视域分析Viewshed Analysis，确定了从一个或多个观察点可以观测到的区域。回答了“从这里我可以看到什么？”的问题。七、可视性分析 通视性分析两点间的可视情况可视域分析显示了在一个区域内从一个或多个观察点可以观察到的区域范围在输出的Viewshed数据中，属性Value表示了对于一个可视位置，有多少观察点可以看到此位置。 可可视视域分析域分析谢 谢！
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