坡度计算

使用说明

坡度是地表面上某一点的切面和水平面所成的夹角。坡度值越大，表示地势越陡峭。如下图所示，设坡度的角度值为 θ：

其中，H 为垂直距离，L 为水平距离。因此，则有 tanθ = H/L，而坡度百分数 = (H/L) * 100。

但对于 DEM 栅格，通常是以待计算单元格及其周围相邻的八个单元格作为计算单元，由水平方向高程变化率 fx 和垂直方向高程变化率 fy 来计算坡度，即：

其中，fx 和 fy 通过三阶反距离平方权差分法计算得出。对待计算单元格及其相邻的八个单元格进行编码，fx 和 fy 的计算公式如下：

坡度可以用角度、弧度或百分数来表示。以使用角度为例，坡度计算的结果范围为 0～90 度。弧度与角度具有换算关系：弧度 =（角度/180）* Π；这里需要注意坡度百分数的计算公式为：

如果待计算单元格为无值，则计算结果也为无值。需要注意，对于位于栅格数据集的边缘的单元格，其 3 × 3 邻域包含了位于数据集范围之外的单元格，对于这些单元格，将使用待计算单元格的高程值来计算，因此，得出的坡度可能比实际要小。对于周围单元格中的无值，也采用相同的方式处理。

新生成的坡度数据集是一个和原数据集等大且分辨率相同的数据集。下图为计算坡度的一个实例。

注意：

计算坡度时，要求待计算的栅格值（即高程）的单位与 x，y 坐标的单位相同。如果不一致，可通过高程缩放系数（方法中对应 zFactor 参数）来调整。

但注意，当高程值单位与坐标单位间的换算无法通过固定值来调节时，则需要通过其他途径对数据进行处理。最常见的情况之一是 DEM 栅格采用地理坐标系时，单位为度，而高程值单位为米，此时建议对 DEM 栅格进行投影转换，将 x，y 坐标转换为平面坐标。

如果z (仰角) 单位的度量单位与x、y (水平)单位相同，则z因子为1。如果度量单位不同，那么就需要定义一个z因子来解释这种差异，参见下表。

例如，当使用地理坐标系数据（例如坐标系为经纬度的GCS_WGS 84）时，高程以米（Meters）为单位，就需要将米（Meters）转为度（Degrees），则设置转换系数Zfactor为0.00001，参见下表。

参数名	默认值	参数释义	参数类型
待分析RDD		待分析的DEM RasterRDD	RasterRDD
高程缩放系数（可选）	1.0	高程缩放系数，使用经纬度数据时需要修改	Double