基于ArcGIS10地形数据提取与分析
舒城县林业局汪自胜
摘要：本文以森林资源调查工作实践为例，详细总结了如何利
用ArcGIS10软件对纸质地形图，通过扫描、矢量化生成高程栅格数据；利用高程栅格数据进行等高线加密、高程统计、坡向和坡度分析；以及利用坡向、坡度等地形因子实现自动区划图斑的方法和过程。
关键词：森林资源调查 ArcGIS  地形分析
地形因子是划分森林资源调查图斑的重要因子，在条件有限的
情况下，我们经常是利用纸质地形图，通过人工判定，来确定工作
图斑的海拔、坡向和坡度。准确度受判定人员的业务水平影响较大。利用ArcGIS10的矢量化工具和地形数据分析工具，可以实现对图斑
地形因子的自动判读，甚至可以自动区划图斑。
一、地形图矢量化
要想利用计算机来进行地形分析，首先应对纸质地形图进行扫
描矢量化，将其转化成计算机可以识别的数据格式(见图1)。
图1  地形图灰度栅格图像
地形图矢量化前，需要将纸质图扫描成灰度栅格图像，并对栅
格图像进行二值化处理。
1、在ArcMap中对栅格图像进行符号化处理。分类方法：手动；类别数：2；调整中断值，直到满意为止，记录下中断值；
2、重分类。利用ArcToolbox工具箱中的“空间分析-重分类”
工具，根据记录的中断值，对图像进行重分类，生成二值图（见图2）。
图2  重分类工具设置和二值图
3、矢量化。加载用来保存矢量化成果的点、线要素类文件，在
编辑状态下，运用ArcScan工具开始矢量化。
（1）根据矢量化点、线的栅格宽度，在矢量化设置中设置理想
的最大线宽等参数。可以在完成设置后，运用“显示预览”功能来
tool工具箱
查看参数设置是否合理(见图3)。
图3  矢量化设置和效果预览
（2）运用“在区域内部生成要素”工具选择要矢量化的区域，
在弹出的模板对话框中，对点、线要素的模板采用默认设置，完成
自动矢量化。
（3）运用编辑工具清理掉错误短线和噪点，对断开的地方等进
行修补。
（4）将等高线、道路和水系地物进行分层，分别保存到等高线、道路、水系要素类中。
（5）采集独立的高程点，保存到高程点要素类中。
（6）输入等高线、高程点的高程值。
（7）根据矢量图的轮廓创建一个边界面要素类（见图4）。
图4  矢量化成果图
二、生成高程栅格数据
利用ArcToolbox工具箱中的“3D Analyst 工具-栅格插值”下面的“地形转栅格”工具，实现利用高程点、等高线生成高程栅格数据。在“输入要素”中选择等高线、高程点和边界要素。高程字段为存贮高程值的字段“高程值”；类型分别选择“Contour”（高程等值线）、“PointElevation”（高程点）和“Boundary”（边
界）；在“输出表面栅格”中输入存贮位置和文件名，“输出像元大小”选择合适值，生成高程栅格数据(见图5)。
图5 地形转栅格工具设置和高程栅格数据
三、地形数据分析
根据高程栅格数据可以轻松完成等高线加密、统计高程、坡度
分析、坡向分析、自动区划图斑等工作。
1、等高线加密。利用ArcToolbox工具箱的“Spatial
Analyst工具-表面分析”下的“等值线”工具可以完成等高线加密。本例中原图纸的等高距为10米，将其加密为2.5米的等高距。打开“等值线”工具，在“输入栅格”中选择高程栅格数据文件“高程
栅格”；在“输出折线要素”中输入保存等高线要素的文件位置和
文件名；在等值线间距中输入“2.5”；运行工具生成等高距为2.5
米的等高线图(见图6)
图6  等值线工具设置和等高线图
2、统计高程。利用ArcToolbox工具箱的“Spatial Analyst
工具-区域分析”下的“以表格显示分区统计”可以统计图斑的平均
高程、最小高程、最大高程等。在“输入栅格数据或要素区域数据”中选择需要提取高程值的“区划图斑”面要素类，在“区域字段”
中选择统计单位“XBH”（图斑号）；在“输入赋值栅格”中选择高
程栅格数据“高程栅格”；在“输出表”中输入生成的图斑高程登
记表的位置和文件名“海拔提取”；在“统计类型”中选择“ALL”，运行工具，生成图斑的高程MIN（最小）,MAX（最大）,MEAN（平均）值表(见图7)。
图7  以表格显示分区统计工具设置和高程统计结果
3、坡向、坡度分析。利用ArcToolbox工具箱的“Spatial Analyst工具-表面分析”下的“坡向”和“坡度”工具，可以根据
高程栅格生成坡向、坡度栅格。
（1）生成坡向栅格。启动“坡向”工具后，在“输入栅格”中
选择存贮高程栅格数据文件“高程栅格”；在“输出栅格”中输入
保存位置和文件名，生成坡向栅格（见图8）。
图8  坡向工具设置和坡向栅格
（2）生成坡度栅格。同“生成坡向栅格”方法基本相同，启动“坡度”工具，在“输入栅格”中选择存贮高程栅格数据文件“高
程栅格”；在“输出栅格”中输入保存位置和文件名，“输出测量
单位”选择默认值“DEGREE”（度）；“Z因子”选择默认值“1”，生成坡度栅格(见图9)。

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