Geomorphon-Landformen (Spatial Analyst)

Mit der Spatial Analyst-Lizenz verfügbar.

Zusammenfassung

Berechnet das Geomorphon-Muster aller Zellen eines Eingabe-Oberflächen-Rasters und klassifiziert berechnete Geomorphone in allgemeine Landformtypen.

Verwendung

• Ein Geomorphon ist eine Darstellung einer Landschaft, die auf Höhenunterschieden innerhalb des umgebenden Bereichs einer Zielzelle basiert. Insgesamt 498 eindeutige Geomorphon-Muster können in 10 allgemeine Landformtypen klassifiziert werden: Ebene, Gipfel, Grat, Schulter, Felssporn, Hang, Senke, Unterhang, Tal und Mulde (Jasiewicz und Stepinski, 2012).

• Der Wert des Parameters Ausgabe-Landformen-Raster (out_landforms_raster in Python) ist die primäre Ausgabe. Dieses Raster stellt das Ergebnis der Geomorphon-Klassifizierung in 10 Landformtypen auf Grundlage einer Lookup-Tabelle dar. Das Geomorphon-Muster ist eine optionale Ausgabe, die durch Angeben des Parameterwertes Ausgabe-Geomorphon-Raster (out_geomorphons_raster in Python) gespeichert werden kann. Dieses Raster stellt die eindeutige Kennung des Geomorphon-Musters dar. Es kann zum Klassifizieren von Geomorphonen in andere Landformen als die im Wert Ausgabe-Landformen-Raster verwendet werden.

• Der umgebende Bereich, der Analysebereich, einer Zielzelle wird mit den Parametern Suchentfernung (search_distance in Python) und Sprungentfernung (skip_distance in Python) bestimmt. Mit diesen Parametern wird der Radius des Bereichs definiert, der zum Berechnen des Geomorphon-Musters einer Zielzelle verwendet wird. Mit dem Parameter Sprungentfernung wird die Entfernung von der Zielzelle angegeben, bei der der Analysebereich beginnt. Mit dem Parameter Suchentfernung wird angegeben, bis wohin sich der Bereich erstreckt. Der Wert des Parameters Sprungentfernung muss kleiner sein als der Wert des Parameters Suchentfernung.

• Wenn für den Parameter Suchentfernung ein großer Wert verwendet wird, ergibt sich ein großer Analysebereich, der möglicherweise mehr Informationen zum umgebenden Terrain liefert und für den eine Zielzelle als Teil eines großen Landschafts-Features besser klassifiziert werden kann. Gleichzeitig kann es bei einem großen Wert die passieren, dass kleine Landschafts-Features übergangen werden. So kann zum Beispiel eine Zelle in einem kleinen Analysebereich (kleiner Wert für Suchentfernung) als Ebene klassifiziert werden, in einem größeren Analysebereich (großer Wert für Suchentfernung) hingegen als Tal. Kleinere Werte für den Parameter Suchentfernung führen zu kleinen Analysebereichen, in denen große Landschafts-Features möglicherweise in kleinere Features aufgeteilt und entsprechend klassifiziert werden.

• Wenn Sie einen Wert für den Parameter Sprungentfernung angeben, stehen weiter von der Zielzelle entfernte Bereiche im Fokus, und es wird ein glatteres klassifiziertes Landformen-Raster generiert. Wenn für Sprungentfernung kein Wert angegeben ist, werden beim Identifizieren des Geomorphon-Musters alle benachbarten Zellen im Analysebereich berücksichtigt.

• Mit dem Parameter Winkelgrenzwert für flaches Terrain (angle_threshold in Python) wird die Differenz zwischen den Sichtbarkeitslinienwinkeln angegeben, unterhalb derer der sichtbare umgebende Bereich als Ebene eingestuft wird. Berücksichtigen Sie beim Bestimmen des Wertes für den Parameter Winkelgrenzwert für flaches Terrain die Zellengröße des Wertes für den Parameter Eingabe-Oberflächen-Raster. Beispielsweise entspricht eine Differenz von 1 Grad für ein Eingabe-Raster mit einer hohen Zellengröße einem Höhenunterschied von mehreren Metern. Ein großer Wert für den Parameter Winkelgrenzwert für flaches Terrain führt dazu, dass mehr Bereiche als Ebene identifiziert werden.

• Durch Angeben des Wertes für Z-Einheit (z_unit in Python) stellen Sie sicher, dass Höhenunterschiede und Sichtbarkeitslinienwinkel, die zum Generieren des Geomorphon-Musters und der Landformklassifizierung verwendet werden, richtig berechnet werden.

  Wenn das vertikale Koordinatensystem des Eingabe-Rasters eine Z-Einheit enthält, wird sie automatisch angewendet. Es wird empfohlen, eine Z-Einheit für das Eingabe-Raster zu definieren, wenn im Eingabe-Oberflächen-Raster keine vorhanden ist. Mithilfe des Werkzeugs Projektion definieren können Sie eine Z-Einheit angeben. Wenn keine vertikale Koordinate definiert ist, werden Meter als Standardeinheit verwendet. Das Werkzeug erzeugt eine Warnung, wenn der angegebene Wert für die Z-Einheit basierend auf der Berechnung von Sichtbarkeitslinienwinkeln für die einzelnen Himmelsrichtungen falsch ist. Wenn zum Beispiel die DEM-Höhenwerte in Metern vorliegen, während für den Parameter Z-Einheit Zentimeter angegeben sind, wird das Terrain als Ebene betrachtet, und die Landformen werden nicht richtig klassifiziert.

• NoData-Zellen im Oberflächen-Raster werden ignoriert, und diesen Zellen wird NoData in den Werten der Parameter Ausgabe-Landformen-Raster und Ausgabe-Geomorphon-Raster zugewiesen.

• Referenzliste:

  • Jasiewicz, J. und Stepinski, T. J., Geomorphons - a pattern recognition approach to classification and mapping of landforms, Geomorphology, 182, 15. Januar 2013: 147–56. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2012.11.005

Parameter

Dialogfeld

Beschriftung	Erläuterung	Datentyp
Eingabe-Oberflächen-Raster	Das Eingabe-Oberflächen-Raster.	Raster Layer
Ausgabe-Geomorphon-Raster (optional)	Jedem Geomorphon-Muster wird eine eindeutige Kennung zugewiesen, die für jede Zelle im Ausgabe-Geomorphon-Raster gespeichert wird. Das Ausgabe ist ganzzahlig.	Raster Dataset
Winkelgrenzwert für flaches Terrain (optional)	Der Winkelgrenzwert (in Grad), unterhalb dessen die Zielzelle als Ebene klassifiziert wird. Der Standardwert beträgt 1 Grad. Für DEMs mit niedriger Auflösung wird empfohlen, einen größeren Wert als den Standardwert anzugeben.	Double
Entfernungseinheiten (optional)	Gibt die Entfernungseinheit an, die für die Parameter Suchentfernung und Sprungentfernung verwendet wird. Die Entfernung wird in der angegebenen Einheit oder in der Anzahl der Zellen gemessen. Die Standardeinstellung ist Zellen. Zellen—Die Entfernungseinheit ist Zellen. Meter—Die Entfernungseinheit ist Meter. Zentimeter—Die Entfernungseinheit ist Zentimeter. Kilometer—Die Entfernungseinheit ist Kilometer. Zoll—Die Entfernungseinheit ist Zoll. Fuß—Die Entfernungseinheit ist Fuß. Yard—Die Entfernungseinheit ist Yard. Meilen—Die Entfernungseinheit ist Meilen.	String
Suchentfernung (optional)	Die Entfernung von der Zielzelle, die den Radius des Bereichs definiert, der zum Identifizieren des Geomorphon-Musters verwendet wird. Der Standardwert ist 10. Verwenden Sie für die Suchentfernung einen Wert, der dem Typ und der Größe der zu klassifizierenden Landformen entspricht.	Double
Sprungentfernung (optional)	Die Entfernung von der Zielzelle, bei der der Analysebereich beginnt. Benachbarte Zellen innerhalb dieser Entfernung werden übersprungen und nicht zum Identifizieren des Geomorphon-Musters verwendet. Die Klassifizierung der einzelnen Zellen wird durch Auswerten der benachbarten Zellen innerhalb der Sprungentfernung vom Zielzellenmittelpunkt bestimmt.	Double
Z-Einheit (optional)	Gibt die lineare Einheit an, die für vertikale Z-Werte verwendet werden soll. Sie wird durch ein vertikales Koordinatensystem definiert, sofern vorhanden. Falls kein vertikales Koordinatensystem vorhanden ist, müssen Sie die Z-Einheit mithilfe der Einheitenliste definieren, um eine korrekte geodätische Berechnung sicherzustellen. Die Standardeinstellung lautet Meter. Zoll—Die lineare Einheit ist Zoll. Fuß—Die lineare Einheit ist Fuß. Yard—Die lineare Einheit ist Yard. Meilen (US)—Die lineare Einheit ist Meilen. Seemeile—Die lineare Einheit ist Seemeilen. Millimeter—Die lineare Einheit ist Millimeter. Zentimeter—Die lineare Einheit ist Zentimeter. Meter—Die lineare Einheit ist Meter. Kilometer—Die lineare Einheit ist Kilometer. Dezimeter—Die lineare Einheit ist Dezimeter.	String

Rückgabewert

Beschriftung	Erläuterung	Datentyp
Ausgabe-Landformen-Raster	Das klassifizierte Ausgabe-Landformen-Raster. Das Ausgabe ist ganzzahlig. Jeder Wert entspricht einem bestimmten Landformtyp: Ebene – Zellenwert 1, Gipfel – Zellenwert 2, Gebirgskamm – Zellenwert 3, Schulter – Zellenwert 4, Felssporn – Zellenwert 5, Hang – Zellenwert 6, Senke – Zellenwert 7, Unterhang – Zellenwert 8, Tal – Zellenwert 9, Mulde – Zellenwert 10.	Raster

Python

GeomorphonLandforms(in_surface_raster, {out_geomorphons_raster}, {angle_threshold}, {distance_units}, {search_distance}, {skip_distance}, {z_unit})

Name	Erläuterung	Datentyp
in_surface_raster	Das Eingabe-Oberflächen-Raster.	Raster Layer
out_geomorphons_raster (optional)	Jedem Geomorphon-Muster wird eine eindeutige Kennung zugewiesen, die für jede Zelle im Ausgabe-Geomorphon-Raster gespeichert wird. Das Ausgabe ist ganzzahlig.	Raster Dataset
angle_threshold (optional)	Der Winkelgrenzwert (in Grad), unterhalb dessen die Zielzelle als Ebene klassifiziert wird. Der Standardwert beträgt 1 Grad. Für DEMs mit niedriger Auflösung wird empfohlen, einen größeren Wert als den Standardwert anzugeben.	Double
distance_units (optional)	Gibt die Entfernungseinheit an, die für die Parameter Suchentfernung und Sprungentfernung verwendet wird. Die Entfernung wird in der angegebenen Einheit oder in der Anzahl der Zellen gemessen. Die Standardeinstellung ist Zellen. Gibt die Entfernungseinheit an, die für die Parameter search_distance und skip_distance verwendet wird. Die Entfernung wird in der angegebenen Einheit oder in der Anzahl der Zellen gemessen. Die Standardeinstellung ist CELLS. CELLS—Die Entfernungseinheit ist Zellen. METERS—Die Entfernungseinheit ist Meter. CENTIMETERS—Die Entfernungseinheit ist Zentimeter. KILOMETERS—Die Entfernungseinheit ist Kilometer. INCHES—Die Entfernungseinheit ist Zoll. FEET—Die Entfernungseinheit ist Fuß. YARDS—Die Entfernungseinheit ist Yard. MILES—Die Entfernungseinheit ist Meilen.	String
search_distance (optional)	Die Entfernung von der Zielzelle, die den Radius des Bereichs definiert, der zum Identifizieren des Geomorphon-Musters verwendet wird. Der Standardwert ist 10. Verwenden Sie für die Suchentfernung einen Wert, der dem Typ und der Größe der zu klassifizierenden Landformen entspricht.	Double
skip_distance (optional)	Die Entfernung von der Zielzelle, bei der der Analysebereich beginnt. Benachbarte Zellen innerhalb dieser Entfernung werden übersprungen und nicht zum Identifizieren des Geomorphon-Musters verwendet. Die Klassifizierung der einzelnen Zellen wird durch Auswerten der benachbarten Zellen innerhalb der Sprungentfernung vom Zielzellenmittelpunkt bestimmt.	Double
z_unit (optional)	Gibt die lineare Einheit an, die für vertikale Z-Werte verwendet werden soll. Sie wird durch ein vertikales Koordinatensystem definiert, sofern vorhanden. Falls kein vertikales Koordinatensystem vorhanden ist, müssen Sie die Z-Einheit mithilfe der Einheitenliste definieren, um eine korrekte geodätische Berechnung sicherzustellen. Die Standardeinstellung lautet Meter. INCH—Die lineare Einheit ist Zoll. FOOT—Die lineare Einheit ist Fuß. YARD—Die lineare Einheit ist Yard. MILE_US—Die lineare Einheit ist Meilen. NAUTICAL_MILE—Die lineare Einheit ist Seemeilen. MILLIMETER—Die lineare Einheit ist Millimeter. CENTIMETER—Die lineare Einheit ist Zentimeter. METER—Die lineare Einheit ist Meter. KILOMETER—Die lineare Einheit ist Kilometer. DECIMETER—Die lineare Einheit ist Dezimeter.	String

Rückgabewert

Name	Erläuterung	Datentyp
out_landforms_raster	Das klassifizierte Ausgabe-Landformen-Raster. Das Ausgabe ist ganzzahlig. Jeder Wert entspricht einem bestimmten Landformtyp: Ebene – Zellenwert 1, Gipfel – Zellenwert 2, Gebirgskamm – Zellenwert 3, Schulter – Zellenwert 4, Felssporn – Zellenwert 5, Hang – Zellenwert 6, Senke – Zellenwert 7, Unterhang – Zellenwert 8, Tal – Zellenwert 9, Mulde – Zellenwert 10.	Raster

Codebeispiel

GeomorphonLandforms: Beispiel 1 (Python-Fenster)

Anhand des folgenden Beispiels wird die Verwendung dieses Werkzeugs im Python-Fenster veranschaulicht.

In diesem Beispiel wird ein Landformen-Raster aus einem Eingabe-Oberflächen-Raster mit den Standardwerten für alle optionalen Parameter generiert.

from arcpy.sa import *
outGeomorphonLandforms = GeomorphonLandforms("elevation_1m.tif", "", "", "", "", "", "")
outGeomorphonLandforms.save("C:/sapyexamples/output/outgeorphonlandforms01.tif")

GeomorphonLandforms: Beispiel 2 (eigenständiges Skript)

Im folgenden Beispiel wird die Verwendung dieses Werkzeugs in einem eigenständigen Python-Skript veranschaulicht.

In diesem Beispiel wird ein Landformen-Raster generiert, das aus Geomorphonen klassifiziert wird, die über eine Suchentfernung von 50 Metern berechnet werden. Zellen, die sich innerhalb von 2 Metern von der Zielzelle befinden, werden übersprungen.

# Name: GeomorphonLandforms_standalone.py
# Description: Calculates geomorphons over a search distance of 50 meters, skipping cells within 2 meters
# of the target cell. Terrain is considered flat if the difference between elevation angles is less or equal to 2 degrees.
# The calculated geomorphons are classified into landforms and saved as a raster. 
# Requirements: Spatial Analyst Extension

# Import system modules
import arcpy
from arcpy.sa import *

# Set environment settings
arcpy.env.workspace = "C:/sapyexamples/data"

# Check out the ArcGIS Spatial Analyst extension license
arcpy.CheckOutExtension("Spatial")

# Set local variables
inRaster = "elevation_1m.tif"
inAngleThreshold = 2
inDistanceUnits = "METERS"
inSearchDistance = 50
inSkipDistance = 2
inZunit = "METER"

# Execute the tool
outGeomorphonLandforms = GeomorphonLandforms(inRaster, "", inAngleThreshold, inDistanceUnits,
                                         inSearchDistance, inSkipDistance, inZunit)

# Save the output 
outGeomorphonLandforms.save("C:/sapyexamples/output/outgeomorphonlandforms02.tif")

Umgebungen

Zellengröße, Projektionsmethode für Zellengröße, Aktueller Workspace, Ausgabe-Koordinatensystem, Ausdehnung, Maske, Fang-Raster

Lizenzinformationen

• Basic: Erfordert Spatial Analyst
• Standard: Erfordert Spatial Analyst
• Advanced: Erfordert Spatial Analyst