退耕还林还草决策
1 课程设计目的
退耕还林还草是生态环境建设的一项重要措施，在退耕还林还草决策中，急需掌握地面坡度与土地利用，特别是与耕地分布状况之间的关系。

地面坡度的大小直接影响着土壤的演化、植被的立地条件与土地质量，决定着土地利用方向和工农业生产建设布局。

本实验以土地利用现状图和数字高程模型为主要信息源，在ArcGIS中进行集成分析，快速查清各土地利用类型的坡度组成状况，为坡耕地退耕还林还草提供基础数据。

要求学生通过本课程设计掌握利用GIS空间分析功能解决实际问题的方法，学会利用现有的数据进行深层次的数据挖掘与分析，得出有价值的信息。

2 课程设计准备
软件准备：ArcGIS
参考资料：《ArcGIS 空间分析实验教程》、ArcGIS软件英文帮助、网络资源
数据：
DEM：——35cdem（1：1万GRID格式）
DLG：——tdly（141、143、144为耕地）（1：1万coverage格式）
3 课程设计要求
基本试验：利用以上数据提取25度以上坡度的耕地面积并绘制示意图。

扩展实验：提取你认为有价值的信息。

4 具体步骤
4.1 基础实验
1、双击桌面图标，打开arcmap软件，点击图标加载数据层（DEM：——35cdem和DLG：——tdly），效果如图（1）
2、打开tools菜单栏中的extensions，打开extensions对话框，将3D analyst和
spatial analyst勾上。

如图（2）。

3、在菜单栏的空白处右击，打开3D analyst和spatial analyst工具条。

点击3D analyst，打开下拉菜单，选择option，打开option对话框，在general选项卡中设置路径如图（3），在cellsize
中设置实验处理细胞大小如图（4）。

4、选中35cdem数据层，点击3D analyst|surface analysis|slope，打开slope对话框，设置输出路径，命名图层为slope，单击OK。

选中slope图层，打开栅格计算器，输入表达式slope>25，单击evaluate，生成的数据图层命名为slope>25。

5、选中slope>25图层，单击3D analyst|reclassify,打开reclassify对话框，修改如
图（5）设置路径，并命名重分类之后
的图层为re_slope25_raster。

6、选中tdly polygon这一图层，右击打开属性表，倒数第二列为土地利用类型，其中141、143、144为耕地，要将耕地选择出来。

选中LU-CODE这一列，点击右下角option按钮，选择select by attributes，打开select by attributes对话框。

选择LU-CODE，并点击get unique values。

输入表达式"LU-CODE" = 141 OR "LU-CODE" = 143 OR "LU-CODE" = 144。

如图（6）
单击apply,选中耕地类型。

7、选中tdly polygon数据层，右击选择data|export data，打开export data对话框，设置路径，命名为gengdi_feature。

单击OK.生成数据层如图（7）
图（7）图（8）
8、将矢量数据转换成栅格数据，选中gengdi_feature数据层，点击spatial analyst|convert|features to raster,打开features to raster对话框，设置路径，命名图层为gengdi-raster。

单击OK。

生成数据图层如图（8）。

9、打开栅格计算器，输入表达式jiao=[re_slope25_raster] & [gengdi-raster]，单击
evaluate。

生成数据层如图（9）。

10、选中jiao这一图层，点击3D analyst|surface analysis|area and volume。

打开area and volume statistics对话框，在input surface中选择jiao这一图层，并单击
这一按钮。

显示结果为。

4.2拓展实验
4.2.1讨论
由于本次试验所给数据有DEM和土地利用类型。

但是土地利用类型仅仅告诉了草地是哪些字段，其他字段是什么无从知晓。

所以基本提炼不出别的信息。

而从
DEM来看，这个DEM数据显出这个地区沟壑遍布，我们便可以以此来求出山脊线和山谷线。

清楚的了解地势，便可知道雨水或者水土流失是顺着什么方向流。

4.2.2 流程图
图（10）
4.2.3具体步骤
1、给已经导入ARCGIS的dem数据利用spatial analyst中得aspect求的坡向，命名为A。

2、用spatial analyst中slope工具求出坡向变率，命名为SOA1.如图（11）所示：
3、打开栅格计算器，输入FDEM = 1123.3 – DEM，其中1123.3为DEM中最大高程。

求得的反地形如下图（12）所示：
图（12）
4、给FDEM求得坡向变率，命名为SOA2。

如图（13）所示：
图（13）图（14）
5、打开栅格计算器，输入SOA = ((SOA1+SOA2) – Abs(SOA1 – SOA2))/2求得校正后的SOA。

如图（14）所示：
6、用spatial analyst 工具中的邻域分析，对原始DEM进行邻域分析。

参数设置为圆或者矩形都行，大小为11*11。

，命名为B。

如图（15）所示：
图（15）图（16）
7、打开栅格计算器，输入C = DEM – B，得到如图（16）：
8、准备工作做好之后，我们求取山脊线。

打开栅格计算器，输入shanjixian =
C >0 & SOA > 75。

9、求取山谷线的公式为shanguxian = C < 0 & SOA > 75。

求得的山脊线与山谷线在正DEM上显示为图（17）：
4.2.4 分析
1、上图中红色为山谷线，绿色为山脊线。

黑色越浓的地方表示地势越低，白色越亮的地方表示地势越高。

2、如果以上北下南来判断，水流方向和水土流失方向为由北向西，由东向南。

3、此处地势多沟壑，不便种庄稼，更不建建筑，然而这样的地形很容易造成水土流失，为了控制水土流失的严重性，应当退耕还林。

5 小结
1、锻炼了自己独立思考分析问题处理问题的能力，遇到一个问题先不要急着动手，要将处理问的思路想明白了了，画好流程图再来动手操作，有利于高效清晰地解决问题。

2、对一个问题的解决办法会有多种，关键看自己如何取舍。

比如坡度大于25
的数据是栅格数据，而耕地数据是矢量数据，这时可以把坡度数据变为矢量数据，也可以把耕地数据变成栅格数据，然后再来求两者之间的交集。

3、处理矢量数据和栅格数据，有不同的工具，不要混淆。