基于ArcGIS10.2.2生成DEM及坡向、坡度分析

巨迪雯朱筱凡

摘要：本文基于地理信息系统软件ArcGIS10.2.2软件,以等高线图层为基础材料，对生成的DEM进行了坡度和坡向分析。经实验证明该方法具有设备简单，投入成本低，速度快，数据容易更新等特点。由DEM得知，地势总体东南低西北高，自东南向西北呈阶梯状地势逐渐升高；由坡度分析得知：该地15°以下土地主要分布于东部地区，15°～25°土地占比最高，分布广泛，但零星散布；由坡向分析得知：各类坡向均布，且多为阳坡坡向。因此该地适宜于开发为林业用地的潜力较大。

关键词：ArcGIS10.2.2；坡度；坡向

一、引言

随着计算机技术、数字处理技术、数字媒体平台发展，传统的以图形和标注表示地理信息的方式，已经无法满足各种工程设计自动化的要求，不能适应现代化地理学的研究和应用。因此,地图的数字化产品逐步得到开发应用。本文将DEM应用于地形分析，在传统采用人工量取，逐个图斑获取的坡度、坡向数据的技术手段，数据不准，直接影响数据的真实性和客观性，工作效率低下不足上,完善了数据精度,提高工作效率。

二、DEM制作的原理、基本思路和流程

2.1DEM的制作

DEM制作的基本思路是:依靠等高线模型生成DEM，建立不规则三角网,将正确的不规则三角网转化为栅格图像;最后对栅格结构的DEM进行坡度分析、坡向分析。具体操作步骤（1）生成TIN，利用Arcmap模块中3DAnalyst生成不规则三角网（TIN），设置参数空间参考系：与已知的等高线数据的坐标系一致，输入要素类：height“contour”、SF_type“soft_line”。（2）生成DEM，利用3DanalystTintoraster工具：采样距离选择Cellsize,栅格大小“100”。

2.2坡度、坡向图制作

坡度、坡向是反映地形的两个重要因子。坡度是地形描述中常用的参数，是一个具有方向与大小的矢量。给定点的坡度是曲面上该点的法线方向N与垂直方向Z之间的夹角α[3]；坡向是指坡面法线在水平面上的投影的方向，为斜面的倾角的正切值，本文将坡向分为东、南、西、北、东南、东北、西南和西北等8个坡向。

研究利用ArcGIS10.2.2软件的SpatialAnalystTools模块，利用DEM栅格，生成坡度、坡向图，利用临界坡度分级法[4]对坡度进行重分类，并对数据层的属性数据进行统计，具体操作步骤:（1）提取坡度数据，利用spatialanalyst中slope工具。（2）坡度重采样：reclass下reclassify工具，重分类标准如下：

0-3度为缓坡度，3-8度为缓坡，8-15度为中坡，15-25为微缓坡，25-35为陡坡，大于35度为极陡坡。（3）提取坡向数据，利用spatialanalyst中aspect工具，（4）提取地形坡向起伏数据：利用neighborhoodstatistic工具，分别输入A，B两个图层，A图层statistictype为max,B图层statistictype：利用rastercalculator“A-B”（5）对处理后的坡向数据重分类，分类标准如下：-1为平地，0-22.5为北，22.5-67.5为东北，67.5-112.5为东，112.5-157.5为东南，157.5-202.5为南，202.5-247.5为西南，247.5-292.5为西，292.5-337.5为西北，337.5-360为北。

三、结果与分析

3.1DEM分析

DEM从东往西依次分为8个等级，总体上看，地势总体西北高东南低，自东南向西北，地势逐渐升高，最低高程850m，最大高程1600m。

3.2坡度图分析

临界坡度分级法是指根据这种差异性在整个坡度范围上所表现的阶段性的特点，找出重要的临界坡度值，并以此为依据进行坡度分级的方法。本研究对土地坡度划分成以下6个等级。总体东南部地区土地坡度小于西北部地区。其中，0°～3°土地主要位于东南地区，成片状分布，东北及西南地区少量分布，西北地区较少；3°～8°土地只分布于东南部地区，穿插于0°～3°地区之间；8°～15°土地只分布于东部地区，且面积范围小；15°～25°土地分布范围最广，但几乎零星散布，很少成片存在；25°～35°土地均匀分布在整个地区，分布稀疏；35°以上坡地主要分布在西部地区，且分布密集，集合成整块区域。

分析得出：3°以下土地面积占比6.4%；3°～8°土地面积占比8%；8°～15°土地面积占比15．6%；15°～25°土地面积占比32.3%；25°～35°土地面积占比21.4%，35°以上土地面积占比16.3%。就坡度而言，15°以上土地面积达到70%，可知15°以下地区分别是平原、山前冲积扇、丘陵等地区，地势相对地平，有利于大规模机械化农业。所以此地坡度较高，多为山地，不适宜发展机械化种植业，可发展林业、山地畜牧业以及林下种植业。

3.3坡向图分析

坡向对土地利用有很大影响。坡向可分为阳坡、阴坡。除影响土地侵蚀外，一般阳坡比阴坡接受太阳辐射和热量多，可以促进植被的早发、早热、躲避晚霜，但蒸发也强烈，土壤较干旱。因此，研究坡向对于梯田建设工程有很大的帮助。总体来看，该地无坡向的平原地区分散布于东南地区，其它坡向均衡分布于整块地区，中部多为东北坡向。

分析得出：无坡向土地面积占比8.7%；正北坡向土地面积占比4.7%；东北坡向土地面积占比25.4%；正东坡向土地面积占比18%；东南坡向土地面积占比13.5%；正南土地面积占比12.6%；西南土地面积占比6.4%；正西土地面积占比3.6%；西北土地面积占比7.1%。就坡向而言，我国北回归线以北地区，南坡为向阳坡，北坡为阴坡，则该地阳坡达到32.5%，阳坡降水量充沛、光照充足，易于种植喜湿好高温植被。

四、结语

文章利用ArcGIS10.2.2软件生成DEM、坡度和坡向图，通过分析坡度、坡向数据，得出结论：较传统的方法有成本低，速度快，容易更新的特点，但是本实验过程中同时存在明显不足（1）生成的DEM中有明显的锯齿状，由TIN生成的DEM有待平滑处理，（2）没有规范、严格的数据精度测定标准，（3）坡度、坡向分析仍然处于理论分析阶段，缺乏实地检验。

本实验将DEM用于地形分析，可初步估测地势、土地类型、农业分布等，将DEM用于城市规划、国家建设将是地理学者研究的目标。

参考文献

[1]虞继进.数字高程模型DEM的建立与应用[J].江苏测绘,1999,22(3):33-36.

[2]SunMicrosystems．SecureEnterpriseComputingwiththeSolaris8OperatingEnvironment．www．sun．com/software/whitepa-pers/wp-s8security/wp-s8security．pdf．

[3]张成才,秦昆,卢艳，等.GIS空间分析理论与方法[M].武汉:武汉大学出版社,2004.

[4]汤国安,宋佳.基于DEM坡度图制图中坡度分级方法的比较研究[J].水土保持学报,2006,20(2):157-160.

作者简介：巨迪雯，女（1996年7月—），四川省成都市人，汉族，大学生，在读本科，专业为地理信息科学。