基于GIS的土壤侵蚀因子分析与信息提取实验.doc

PAGE PAGE 16 基于GIS的土壤侵蚀因子分析与信息提取 一、实验目的 要求握地理信息系统软件（ArcView）的基本原理和操作方法； 掌握使用该软件进行土壤侵蚀因子的分析和信息提取的方法。 二、实验原理 Arc/View的空间分析模块是解决地理空间问题的工具。它主要包括距离制图、计算密度、统计分析、邻域分析、数据的重分类、表面生成、等高线生成、坡度提取、坡向提取、光照模型的生成、流域的划分等功能。 利用Arc/View的空间分析模块解决空间问题，首先要把问题空间化、模型化，然后利用Arc/View提供的各种功能的组合来完成。 Arc/View的空间分析模块主要是基于栅格数据模型的。栅格数据是通过将地表分隔成不同的单元来表示地理特征及其变化的，对栅格数据的存储只是通过存储栅格的原点、栅格单元的尺寸、距离原点的单元数和每个栅格单元的值。对栅格数据影响最大的是栅格单元的尺寸。单元尺寸越大，则对地理特征的描述越粗糟，越不精确，但产生的数据量会越小，处理速度会越快。相反，单元尺寸越小，则描述越精确，但数据量会越大，运算速度越慢。 三、操作步骤 地形指标是最基本的自然地理要素，也是对人类的生产和生活影响最大的自然要素。地形特征制约着地表物质和能量的再分配，影响着土壤与植被的形成和发育过程，影响着土地利用的方式和水土流失的强度。 地形指标的提取对水土流失、土地利用、土地资源评价等方面的研究起着重要的作用。 1 加载dem 图1 加载dem 2 提取坡向 在Dem基础上提取坡向的步骤如下： 在视图目录表中添加dem并激活它。 从【Surface】菜单中选择【Derive Aspect】命令。 显示并激活生成的坡向主题Aspect of Dem（如图2）。 图2 提取坡向 3 提取坡度 采用Dem数据提取坡度的步骤如下： 1．添加Dem数据并激活它。 2．从【Surface】菜单中选择【Derive Slope】命令。 3． 生成新的坡度主题slope of Dem。 4． 双击左边的图例，在弹出的Legend Editor对话框中可重新调整坡度分级（如图3）。 图3 提取坡度 3 提取等值线 生成等高线的步骤如下： 1． 在视图目录表中添加dem并激活它。 2．从【Surface】菜单中选择【Create Contours】命令。 3． 在出现的Contours Parameters对话框（如图3-4）中输入等高距Contour interval 200和基础等高线的值Base Contours 0。 4．生成等高线主题Contours of Dem（图4）。 图4 提取等高线 图5提取单根等高线 4 水文分析 Fill sinks的操作步骤如下： 激活视图目录表中的Dem。 从【Hydro】菜单中选择【Fill sinks】命令。 在视图目录表中显示生成的Filled Dem，既为填充过洼地的Dem数据（如图6）。 图6 填充洼地后的Dem数据 在Arcview中提取水流方向的步骤如下： 从视图目录表中激活Filled Dem。 从【Hydro】菜单中选择【Flow Direction】命令。 显示新生成的水流流向数据Flow Direction（见图3-7）。 图7 提取水流方向 在Arcview中，计算流水累积量的步骤如下： 从视图目录表中激活Flow Direction。 从【Hydro】菜单中选择【Flow Accumulation】命令。 显示新生成的流水累积量数据主题Flow Accumulation。双击此主题的图例，在出现的Legend Editor对话框（见图3-8）中，单击Classify按钮，在出现的Classification对话框中选择标准偏差Standard Deviation为分类类型，单击OK。 提取的Flow Accumulation主题（见图9）显示了地面水系的分布状况。 图9 Flow Accumulation主题 提取水网密度的步骤如下： 从视图目录表中激活Flow Direction。 从【Hydro】菜单中选择【Stream Network as Line Shape】命令。 在出现的Stream Network对话框（见图3-10）中输入计算水网密度的最小河流长度200，其单位为栅格数。 4．在Hydro.StreamNetwork对话框（见图3-11）中选择水流方向Flow Direction主题，单击OK。 5．生成新的主题Stream Network Shape即为水网密度分布图。 水网密度如下图（图10）所示： 图10 水网密度 图 地形起伏度5、计算地形起伏度 图 地形起伏度 地形起伏度是指在一个特定的区域内，最高点海拔高度与最低点海拔高度的差值。它是描述一个