DEM曲率计算

使用说明

用于计算 DEM 栅格数据表面的曲率,包括平均曲率、剖面曲率和平面曲率。曲率是表面的二阶导数,或者可称之为坡度的坡度。输出结果为地形栅格每个像元的表面曲率,该值通过将该像元与八个相邻像元拟合,再对此拟合曲面 求(0,0)位置处的曲率而得。结果输出为栅格数据集,可输出曲率类型为:平均曲率、剖面曲率和平面曲率。

  • 平均曲率:指地表曲面上某一点任意两个互相垂直的正交曲率的平均值,度量了地表曲面在空间中的弯曲程度。
  • 剖面曲率:对沿地面最大坡度方向的地面高程变化率的度量,是地面坡度的变化率,反映地形起伏变化的特征。
  • 平面曲率:对沿地面最大坡度垂直方向的地面高程变化率的度量,是在地形表面上,过地表上某一个点水平面沿水平方向切地形表面所得的曲线在该点的曲率。反映地表沿水平方向的变化情况。

结果说明:

  • 新生成的三种曲率数据集范围与原数据集等大,且分辨率也与原数据集相同。
  • 新生成的三种曲率结果数据集中,曲率为正说明像元所处的表面向上凸,曲率为负说明像元所处的表面开口朝上凹入,曲率为 0 说明像元所处的表面是平坦的。
  • 输出的曲率栅格值单位是 z 单位的百分之一。某山区(平缓地貌)的全部三个输出栅格的合理期望值介于 -0.5 至 0.5 之间;如果山势较为陡峭崎岖(极端地貌),那么期望值介于 -4 至 4 之间。注意,某些栅格表面可能会超过此范围。

功能入口

  • 空间分析选项卡->栅格分析->表面分析->DEM曲率计算
  • 工具箱->栅格分析工具->表面分析->地形计算->DEM曲率计算

主要参数

  • 设置源数据,即设置 DEM 曲率计算的栅格数据集。
    • 数据源:列出了当前工作空间中所有的数据源,选择要进行曲率计算的栅格数据集所在的数据源。
    • 数据集:列出了当前数据源中所有的栅格数据集,在列表中选择曲率计算栅格数据集。若在工作空间管理器中选中了栅格数据集,则会自动定位到该数据集。
    • 高程缩放系数:计算曲率时,要求地形栅格值(即高程值)的单位与 x,y 坐标的单位相同,通常需要将高程值乘以一个高程缩放系数,使得三者单位一致。例如,X、Y 方向上的单位是米,而 Z 方向的单位是英尺,由于 1 英尺等于 0.3048 米,则需要指定缩放系数为 0.3048。如果设置为 1,表示不缩放。
  • 结果数据,即DEM曲率计算后的结果栅格数据集。
    • 数据源:列出了当前工作空间中所有的数据源,选择曲率计算后栅格数据集所要保存的数据源。默认与源数据源相同。
    • 平均曲率数据集:用于设置平均曲率栅格数据集的名称,默认为 AverageCurvature。
    • 剖面曲率数据集:用于设置剖面曲率栅格数据集的名称,默认为 ProfileCurvature。
    • 平面曲率数据集:用于设置平均曲率栅格数据集的名称,默认为 PlanCurvature。

注意事项

  1. 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。
  2. 如果待计算单元格为无值,则计算结果也为无值。但是,对于位于栅格数据集边缘的单元格,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,得出的曲率可能比实际要小。对于周围单元格中的无值,也采用相同的方式处理。
  3. 当剖面曲率数据集、平面曲率数据集的名称为空时,则表示不生成这两个栅格数据集。但是,平均曲率数据集必须生成,其名称不能为空。

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