(二)立地类型划分1、坡向图制作(1)坡向初级分布图生成打开ArcMap 程序,并加载调查区(马连滩)DEM 数据。
打开ArcToolbox ,选择Spatial Analyst 工具→表面分析→坡向(图23),生成马连滩坡向初步分级分布图(图24)。
图23 坡向提取工具 图24 马连滩坡向提取结果(2)坡向分类利用中重分类的功能(重分类)功能对上一步生成的坡向分布结果进行分类。
选择Spatial Analyst 工具→重分类→重分类工具,弹出对话框(图25);点击对话框中“分类”按钮,弹出对话框(图26),根据“坡向方位界定标准”(表3),对调查区坡地的坡向进行分类,先重分类为3类:0-112.5°、112.5-292.5°、292.5-360°,点击确定。
右键重分类后的图层,点击“打开属性表”→“添加字段”,添加字段(如坡向),字段类型选择为“文本”。
根据表3,0-112.5°和292.5-360°为阴坡,112.5-292.5°为阳坡,在新添加的字段中输入阴坡或阳坡(图27),得到重分类结果(图28)。
表3 坡向方位界定标准坡向Aspect方位Orientation 方位角azimuth angle (°)阳坡 Sunny Slope南 South 157.5 - 202.5 东南 Southeast112.5 - 157.5西南 Southwest202.5 – 247.5 西 west 247.5 - 292.5 阴坡 Shady Slope北 North 337.5 - 22.5 西北 Northwest292.5 - 337.5 东北 Northeast22.5-67.5 东 East67.5- 112.5图25打开重新分类工具图26分类方法确定图27坡向属性编辑图28坡向重新分类结果(3)去除小斑块划分结果中存在大量面积很小,在实际生产中没有意义的斑块,可合并到邻近的大斑块中。
在ArcToolbox中,按照路径:Spatial Analyst工具→栅格综合→众数滤波(图29),打开“众数滤波”对话框(图30)。
将上一步重分类的结果进行输入,“要使用的相邻要素数”选项中选择“FOUR”,“替换阈值”选项中选择“MAJORITY”,点击确定。
查看属性表(打开属性表)中“坡向”字段,若没有,则需重新添加(添加字段)。
图29 图30(4)矢量化将去除小斑块的坡向图矢量化,在ArcToolbox中按照路径:转换工具→由栅格转出→栅格转面,打开栅格转换矢量(栅格转面)工具。
指定输入输出路径;选中“简化面”单选框;“字段”选项中选择“poxiang” (图31)。
确定输出矢量(图32)图31 栅格转换矢量工具图32 转换成矢量结果显示2、坡度图制作(1)坡度因子初步提取在ArcMap中,加载调查区(马连滩)DEM数据。
打开ArcToolbox,选择Spatial Analyst 工具→表面分析→坡度工具(图33),生成马连滩坡度初步分级分布图(图34)。
图33 坡度提取工具图34 坡度提取结果(2)坡度分级分级利用重分类的功能(重分类)对上一步生成的坡度分布结果进行分级。
选择Spatial Analyst工具→→工具,弹出对话框(图35);点击对话框中“分类”按钮,弹出对话框(图36),按照“坡度因子等级表”(表4),对上步初步提取的坡向进行分级,此处分为2类。
右键重分类后的图层,点击“打开属性表”→“添加字段”,添加字段(如坡度),字段类型选择为“文本”(图37),得到分级后的结果(图38)。
图35 坡度分级工具图36 坡度重新分级设置表4 立地类型划分坡度因子等级坡度等级Slope Ranking 坡度Slope Degree (°) 平缓坡Gentle 0 - 15斜坡Incline 16 - 25陡坡Steep 26 - 35暂不可造林地Temporarily unavailable> 35 afforestation land图37 坡度属性编辑图38 坡度分级结果(3)去除小斑块将重分类的结果去除小斑块,在ArcToolbox中按照路径:Spatial Analyst工具→栅格综合→众数滤波,打开“众数滤波”对话框(图39)。
选择重分类的结果进行输入“要使用的相邻要素数”选项中选择“FOUR”,“替换阈值”选项中选择“MAJORITY”,点击确定。
查看属性表(打开属性表)中“坡度”字段,若没有,则需重新添加(添加字段)。
图39(4)矢量化在ArcToolbox中按照路径:转换工具→由栅格转出→栅格转面,打开栅格转换矢量(栅格转面)工具(图40)。
指定输入输出路径;选中“简化面”单选框;“字段”选项中选择“podu”。
确定,输出矢量(图41)。
图40 栅格转换矢量工具图41 坡度图层栅格转矢量结果3、坡位图制作(1)山脊沟底线的提取①提取坡向数据点击DEM数据,使用表面分析工具中的坡向(Aspect)工具,提取DEM的坡向数据层,命名为A。
②提取坡度数据点击数据层A,使用表面分析中的坡度(Slope)工具,提取数据A的坡度数据,命名为SOA1。
③生成反地形DEM使用空间分析工具中的栅格计算器,由路径Spatial Analyst工具→地图代数→栅格计算器,用最大高程值H(此处H=1376.93)减去DEM,公式为:1335.57-“DEM”,得到与原来地形相反的数据层,即反地形DEM,命名为R-DEM。
④基于反地形DEM数据求算坡向值利用反地形DEM数据,并使用空间分析工具的Aspect工具,求算R-DEM的坡向值。
⑤求算反地形坡向变率利用SOA法求算反地形的坡向变率,对上一步求出的R-DEM坡向值再求算坡度值Slope,即得到反地形的坡向变率,记为SOA2。
⑥消除坡向变率误差使用空间分析工具中的栅格计算器,Spatial Analyst工具→地图代数→栅格计算器,公式为SOA=((“SOA1”+“SOA2”)-Abs(“SOA1”-“SOA2”))/2,即可求出没有误差的坡向变率SOA。
⑦求算坡向平均值再次点击初始DEM数据,使用空间分析工具集中的栅格领域计算工具,Spatial Analyst 工具→邻域分析→ 块统计;设置统计类型为平均值(Mean),领域的类型为矩形,大小为11×11,记为B。
⑧求算正负地形的分布区域使用空间分析工具集中的栅格计算器,由Spatial Analyst工具→地图代数→栅格计算器,公式为C=“DEM”-“B”,即可求出正负地形的分布区域。
⑨求算山脊线使用空间分析工具集中的栅格计算器,公式为Ridge=(“C”>0)&(“SOA”>85.5),即可求出山脊线。
利用ArcToolbox中Spatial Analyst 工具→栅格综合→众数滤波工具,对山脊线中小斑块进行删除(方法同坡向坡度图层中小斑块的删除,图42)。
图42 山脊线提取图43 沟底线提取⑩求算沟底线同样,键入公式Valley=(“C”<0)&(“SOA>86.5),即可求出沟底线。
利用ArcToolbox中Spatial Analyst 工具→栅格综合→众数滤波工具,对山脊线中小斑块进行删除(方法同坡向坡度图层中小斑块的删除,图43)。
(2)地形部位的生成①数据格式转换在ArcToolbox中按照路径:转换工具→由栅格转面→栅格转ASCII,以Ascii格式导出原始DEM,以及经过小斑块删除的山脊线、沟底线图层。
②地形部位的生成打开SimDTA相对位置指数计算模块Regional Topo. Attr.→Relative Position Index(图44),以Ascii格式输入DEM、山脊线、沟底线。
图44 SimDTA相对位置指数计算模块③分类按照表5的参数在AcrGIS中对地形部位进行分类(方法同坡向和坡度)。
右键重分类后的图层,点击“打开属性表”→“添加字段”,添加字段(如坡位),字段类型选择“文本”(图45),得到坡位分级结果(图46)。
图45 坡位属性编辑图46 坡位分级结果④转换成矢量将重分类后的地形部位,利用ArcToolbox中Spatial Analyst 工具→栅格综合→众数滤波工具,去除小斑块(方法同坡向和坡度),将去除小斑块后的地形部位转换成矢量。
在ArcToolbox中按照路径:转换工具→由栅格转出→栅格转面,打开栅格转换矢量工具(图47)。
指定输入输出路径;选中“简化面”单选框;“字段”选项中选择“坡位”。
确定,输出矢量,得到shapefile格式的地形部位矢量图(图48)。
图47 栅格转换矢量工具图48 地形部位图栅格转矢量结果表5 立地类型划分地形部位类型地形部位Landform Position 相对位置指数Relative Position Index山脊Ridge 0.75 ≤ P ij ≤1坡面Back Slope 0.25 ≤ P ij < 0.75沟底Valley 0 ≤ P ij < 0.254、立地类型图制作(1)叠置分析将地形部位、坡向、坡度在ArcGIS中做叠置分析中交集(Intersect)功能做叠置分析。
按照路径:分析工具→叠加分析→相交,打开“相交”工具(图49),输入三个立地因子矢量图层,参数保持默认。
右键新生成的立地类型图层,点击“打开属性表”→“添加字段”,添加字段(如立地类型),字段类型选择为文本,在立地类型字段上右键,选择“字段计算器”(图50)。
图49 叠置分析的交集(intersect)运算工具图50 立地类型属性(2)生成立地类型图在ArcToolbox中按照路径:转换工具→转为栅格→面转栅格,打开矢量转换栅格工具“面转栅格”。
指定输入输出路径;“值字段”中选择“立地类型”。
得到立地类型图(图51)。
图51 立地类型图(3)精度检验采用调查区前期积累的调查样地资料,将这些样地的坡向、坡度和地形部位信息输入ArcGIS,生成一个点状Shapefile图层,然后将该点状图层与立地类型划分结果的面状图层通过叠置分析(Intersect),得到在样地立地类型归属的点状shapefile图层。
通过比较叠置分析点状shapefile图层属性表中各样地立地因子信息与调查样地原始资料,如果三个立地因子完全吻合相同,则认为类型划分准确;如一个立地因子不同则记作有误差。
按没有误差的样地所占百分比统计分类精度。