第九讲 地形分析课件.ppt

西北大学 城市与资源学系 GIS教研室 刘学军 第九讲 地形分析 国土信息工程系2008-2009年度地理信息系统教案 概论 地形表达 地形分析与其他学科关系 土木 军事 水文 经管生态 农业 地质 GIS软件地形分析功能 地形分析基础数据 数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM） 美国USGS DEM 数据 我国1:1万、 1:5万、 1:25万、 1:50万、 1:100万 DEM 数据 不规则三角网（Irregular Triangle Network, TIN） 等高线（Contour） 地形分析基础数据 地形制图 等高线 垂直剖面 地貌晕渲法（阴影） 分层设色法 透视图法 地形表达：等高线 DEM上等高线制作原理 —以TIN为例 内插等值点 寻找等高线的线头和线未 追踪等高线 光滑 等高线注记 地形制图：剖面线 ArcView 剖面线实现 剖面线数据 数据文件 绘图 绘图 增建new theme 编辑状态在dem上绘制线条 转换为3d shapefile 文件，并加到View 在Layout中选择Profile graphic 绘制剖面线范围 输出剖面线 ArcView 剖面线实现 数据文件 加载需绘制剖面线的文件 在Table 中选择剖面 转换为3d shapefile 其余同绘线步骤 ArcView 剖面线实现 地形制图：地貌晕渲法 地貌晕渲图制作 影响因子 太阳方位角AS：光源来向（顺0-360） 太阳高度角AH：光线与地面夹角（0-90） 坡度S、坡向A 相对辐射量 RF = cos (A - AS) sinS cosAH + cosS sinAH 照明值计算 0RF1， IF = RF * 255 地性制图：透视地图 透视地图制作 将地形模型分割成三角形片面 确定视点位置和观察方向，对地面进行图形变换 可见面识别 根据光照模型计算可见表面亮度和色彩 （纹理映射） 显示可见三角形表面（消隐） 透视地图控制参数 地图制图：分层设色 地形分析：基本参数 地形分析基本参数 高程 坡度、坡向 表面曲率 汇水面积、单位汇水面积 地形参数基本概念 地形分析：坡度、坡向与曲率 坡度、坡向与曲率的数学表达 地形分析：汇水面积 汇水面积的数学表达 DEM上的实现方法 DEM坡度坡向算法 坡度、坡向算法表达 DEM曲率计算模型 ArcView坡度坡向曲率计算实现 坡度坡向： 算法：三阶不带权差分 空间分析模块的 Derive Slope 与Derive Aspect. 曲率计算 算法：The Zevenbergen method 实现：Map Calculator 语法：aGrid. Curvature (proCurvFN, planCurvFN, slopeFN, aspectFN)， proCurvFN等为输出文件名，表示为 “ ProCur”.AsFileName 示例 流域分析 基本概念 流域分析流程 洼地填平算法简介 水流方向确定 水流累计量计算：水流路径算法 ArcView中的Hydrology Function 流域网络提取的主要应用领域 流域分析：基本概念 流域网络概念 流域网络概念 流域特征地貌自动提取内容 特征地貌定义与提取 特征地貌定义 山脊线和山谷线自动提取 山脊线、山谷线 流域地形自动分割 将整个流域分割成子汇流区 基于DEM流域分析流程 无洼地DEM生成 什么是洼地？ 洼地产生的原因？ 自然存在 数据和内插误差 等高线数据 为什么要填平洼地？ 完整的流域网络 逆流，流线提取困难 洼地填平理论与方法 洼地填平思想与算法 基本假设 洼地存在是自然现象，在流域网络提取中 应考虑； 洼地是不真实的自然现象，应剔除和填平 方法 洼地或平地按“池塘” 处理（Martz and deJone,1988） 抬高，寻找水流出口（大部分流行算法） 洼地填平思想与算法（续） 主要流行算法 数据平滑（O’Callaghan and Mark,1994; Tarboton,1990） 抬高法（O’Callaghan and Mark,1984;Jenson and Domingue，1988; McCormack,1993） 抬高并保持形状（Rieger,1992） 多因素综合法（Qian,1990; Hadipriono,1990） 基于现象方法（Rieger,1998） 洼地填平思想与算法（续） ArcView中洼地处理方法 当某个被考察网格的方向不能由相邻的 8个网格高程来确定的时候 ,考察范围扩大到更外一层的16个网格 ,以此类推 ,直