| Подпись | Описание | Тип данных |
Входной растр поверхности | Входной растр поверхности. | Raster Layer |
Выходной растр | Выходной растр. Он будет иметь тип с плавающей точкой. | Raster Dataset |
Тип параметра (Дополнительный) | Задает тип параметра вычисляемой выходной поверхности.
| String |
Тип локальной поверхности (Дополнительный) | Определяет тип функции поверхности, которая будет вычислена вокруг целевой ячейки.
| String |
Расстояние окрестности (Дополнительный) | Выходные данные рассчитываются на этом расстоянии от центра целевой ячейки. Определяет размер окрестности. Значением по умолчанию является размер ячейки входного растра, в результате чего получается окрестность 3 x 3. | Linear Unit |
Использовать адаптивную окрестность (Дополнительный) | Указывает, будет ли расстояние окрестности меняться в соответствии с изменениями ландшафта. Максимальное расстояние определяется расстоянием окрестности. Минимальное расстояние - это размер ячейки входного растра.
| Boolean |
Z единицы (Дополнительный) | Линейные единицы измерения для вертикальных z-значений. Они определяется вертикальной системой координат, если она указана. Если вертикальной системы координат нет, то единицы измерения z-значений необходимо указать в списке единиц, чтобы гарантировать точный геодезический расчет. По умолчанию метры.
| String |
Измерение выходного уклона (Дополнительный) | Единицы измерения (градусы или проценты) выходного растра уклонов. Это параметр активен только в тех случаях, когда Тип параметра установлен на Уклон.
| String |
Проецировать геодезические азимуты (Дополнительный) | Определяет, будут ли геодезические азимуты спроецированы с учетом корректного искажения углов, вызванного выходной пространственной привязкой.
| Boolean |
Использовать экваториальную экспозицию (Дополнительный) | Определяет, будет ли экспозиция измерятся от точки на экваторе, или от северного полюса.
| Boolean |
Доступно с лицензией Spatial Analyst.
Доступно с лицензией 3D Analyst.
Краткая информация
Определяет параметры растровой поверхности, такие как экспозиция, уклон и кривизна.
Более подробно о том, как работает инструмент Параметры поверхности
Использование
Выходные параметры вычисляются по отдельным ячейкам путем подстраивания локальной поверхности вокруг целевой ячейки. Доступны следующие опции параметров поверхности для Типа параметра (parameter_type в Python) - Уклон, Экспозиция, Средняя кривизна, Тангенциальная кривизна (нормальной изолинии) и Профильная кривизна (линии нормального уклона) Плановая кривизна (проецированной изолинии), Геодезическое кручение изолинии, Гауссова кривизна и Кривизна Казаратти.
Все выходные параметры вычисляются с учетом геодезических координат и уравнений.
Если указана опция Уклон (SLOPE в Python) для Типа параметра, то результат будет представлять собой скорость изменений высоты для каждой ячейки цифровой матрицы рельефа (ЦМР). Это первая производная от ЦМР. Диапазон значений из выходных результатов уклона зависит от типа единиц измерения.
Если выбрана опция Экспозиция (ASPECT в Python) для Типа параметра, то результат определяет направления по компасу уклона склона для каждого местоположения. Она выражается положительными значениями градусов от 0 до 360, измеряемыми по часовой стрелке от направления на север.
Кривизна используется для описания формы поверхности. Применительно к наукам о Земле она используется для понимания воздействия силы тяжести, эрозии и других сил на поверхность, а также в сочетании с другими параметрами поверхности для идентификации и классификации форм рельефа.
- Средняя кривизна (MEAN_CURVATURE в Python) измеряет общую кривизну поверхности. Она вычисляется как среднее из минимальной и максимальной кривизны. Если она задана как Тип параметра, то результат будет соответствовать среднему от кривизны профиля (линии нормального уклона) и тангенциальной кривизны (нормальной изолинии). Ее знак, положительный или отрицательный, не является окончательным индикатором, за исключением крайних значений. Высокие положительные значения указывают на области максимальной денудации, а высокие отрицательные значения указывают на области максимального накопления (Minár et al., 2020).
- Профильная кривизна (нормальной линии уклона) (PROFILE_CURVATURE в Python) измеряет геометрическую нормальную кривизну вдоль линии уклона. Положительные значения указывают на области ускорения поверхностного потока и эрозии. Отрицательная кривизна профиля указывает на области замедления поверхностного потока и осаждения. Положительная кривизна профиля (линии нормального уклона) означает, что поверхность в этой ячейке выпуклая в направлении уклона. Отрицательная кривизна указывает, что поверхность вогнута в этой ячейке в том же направлении. Значение 0 указывает, что поверхность плоская.
- Тангенциальная (нормальной изолинии) кривизна (TANGENTIAL_CURVATURE в Python) измеряет геометрически нормальную кривизну перпендикулярно линии уклона, по касательной к изолинии. Положительные значения указывают на области расходящегося поверхностного потока. Отрицательная тангенциальная кривизна указывает на области сходящегося поверхностного потока. Положительная тангенциальная кривизна (нормальной изолинии) означает, что поверхность в этой ячейке выпуклая перпендикулярно направлению уклона. Отрицательная кривизна указывает, что поверхность вогнута в этой ячейке в направлении, перпендикулярном уклону. Значение 0 указывает, что поверхность плоская.
- Плановая кривизна (проецированной изолинии) (CONTOUR_CURVATURE в Python) — кривизна в направлении изолиний.
- Геодезическое кручение изолинии (CONTOUR_GEODESIC_TORSION в Python) — скорость изменения.угла уклона в направлении изолиний.
- Гауссова кривизна (GAUSSIAN_CURVATURE в Python) — общая кривизна поверхности. Она вычисляется как продукт минимальной и максимальной кривизны, может быть как положительной, так и отрицательной. Положительные значения показывают, что поверхность выпуклая, а отрицательные значения – поверхность вогнутая. Значение 0 указывает, что поверхность плоская.
- Кривизна Казаратти (CASORATI_CURVATURE в Python) — общая кривизна поверхности. Она может быть нулевая или только положительная. Высокие положительные значения указывают на области с резкими перегибами в нескольких направлениях.
Единицы измерения выходных данных всех трех типов кривизны будут обратными (квадратами обратных для Гауссовой кривизны) xy единицам Выходной системы координат.
Опция Квадратическая (QUADRATIC в Python) в Типе локальной поверхности (local_surface_type в Python) не в точности соответствует ячейкам окрестности. Это значение по умолчанию и она является рекомендованной для большинства данных и приложений.
- Квадратическая поверхность минимизирует эффект зашумленных данных поверхности, например, данные поверхности лидар с высоким разрешением, что особенно важно при вычислении кривизны.
- Квадратическую поверхность следует использовать при настройке размера окрестности, которая больше размера ячейки, а также при использовании опции адаптивного соседства.
Опция Биквадратическая (BIQUADRATIC в Python) в Типе локальной поверхности в точности соответствует данным из ячеек окрестности.
- Эта опция подходит для входной поверхности высокой точности.
- Если расстояние соседства больше, чем размер ячейки входного растра, то преимущества точности поверхности биквадратического типа будут утеряны. Расстояние окрестности следует оставить по умолчанию (равным размеру ячейки).
Расстояние окрестности (neighborhood_distance в Python) определяет размер окрестности и вычисляет параметр поверхности на этом расстоянии от центра целевой ячейки.
- Оно не может быть меньше, чем размер ячейки входного растра.
- Меньшее расстояние окрестности собирает большее локальное разнообразие в ландшафте, а также характеристики меньших ландшафтных объектов. Для данных высот с высоким разрешением более подходящими будут длинные расстояния.
Если отмечен параметр Использовать адаптивную окрестность (use_adaptive_neighborhood задан как ADAPTIVE_NEIGHBORHOOD в Python), то расстояние окрестности будет меняться при изменении рельефа. Расстояние окрестности будет сокращено, если в окне вычисления будет выявлено слишком сильное разнообразие.
Настройка Z единиц поверхности (z-unit в Python) важна, чтобы гарантировать правильное вычисление выходного уклона.
Если единицы измерения z-значения имеются в вертикальной системе координат входного растра, то они будут применяться автоматически. Рекомендуется задать единицы измерения z для входного растра, если они утрачены. Вы можете использовать инструмент Определить проекцию для указания z-значения. Если они не указаны, по умолчанию будут применяться метры.
Диапазон значений выходных результатов уклона зависит от типа Выходных единиц измерения уклона (output_slope_measurement в Python):
- Для Градусов (DEGREE в Python) диапазон значений уклона будет от 0 до 90.
- Для Процентного увеличения (PERCENT_RISE в Python) диапазон будет от 0 до практически бесконечности. Плоская поверхность соответствует значению 0 процентов, уклон поверхности в 45 градусов соответствует 100 процентам подъема, и по мере того, как поверхность становится более вертикальной, процент подъема все больше и больше увеличивается.
Если отмечен параметр Проецировать геодезические азимуты (project_geodesic_azimuths установлен как PROJECT_GEODESIC_AZIMUTHS в Python), истиной будет следующее:
- Север будет всегда по направлению 360 градусов.
- Азимуты будут спроецированы с учетом искажения, вызванного неравноугольной Выходной системой координат. Эти углы можно использовать для точного определения точек на самом крутом склоне.
Если отмечен параметр Использовать экваториальную экспозицию (project_geodesic_azimuths задан как USE_EQUATORIAL_ASPECT в Python), то экспозиция будет измерена от точки вдоль экватора, чтобы скорректировать скос направления, который возникает при приближении к полюсам. Эта опция будет гарантировать, что оси север-юг и запад-восток проходят перпендикулярно друг другу.
Отметьте параметр Использовать экваториальную экспозицию, если ваша территория расположена близко к северному или южному полюсу.
Литература:
- James D.E., M.D. Tomer, S.A. Porter. (2014). Trans-scalar landform segmentation from high-resolution digital elevation models. Poster presented at: ESRI Annual Users Conference; July 2014; San Diego, California.
- Minár, J., Evans, I. S., & Jenčo, M. (2020). A comprehensive system of definitions of land surface (topographic) curvatures, with implications for their application in geoscience modelling and prediction. Earth-Science Reviews, 103414. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103414
Параметры
arcpy.ddd.SurfaceParameters(in_raster, out_raster, {parameter_type}, {local_surface_type}, {neighborhood_distance}, {use_adaptive_neighborhood}, {z_unit}, {output_slope_measurement}, {project_geodesic_azimuths}, {use_equatorial_aspect})| Имя | Описание | Тип данных |
in_raster | Входной растр поверхности. | Raster Layer |
out_raster | Выходной растр. Он будет иметь тип с плавающей точкой. | Raster Dataset |
parameter_type (Дополнительный) | Задает тип параметра вычисляемой выходной поверхности.
| String |
local_surface_type (Дополнительный) | Определяет тип функции поверхности, которая будет вычислена вокруг целевой ячейки.
| String |
neighborhood_distance (Дополнительный) | Выходные данные рассчитываются на этом расстоянии от центра целевой ячейки. Определяет размер окрестности. Значением по умолчанию является размер ячейки входного растра, в результате чего получается окрестность 3 x 3. | Linear Unit |
use_adaptive_neighborhood (Дополнительный) | Указывает, будет ли расстояние окрестности меняться в соответствии с изменениями ландшафта. Максимальное расстояние определяется расстоянием окрестности. Минимальное расстояние - это размер ячейки входного растра.
| Boolean |
z_unit (Дополнительный) | Линейные единицы измерения для вертикальных z-значений. Они определяется вертикальной системой координат, если она указана. Если вертикальной системы координат нет, то единицы измерения z-значений необходимо указать в списке единиц, чтобы гарантировать точный геодезический расчет. По умолчанию метры.
| String |
output_slope_measurement (Дополнительный) | Единицы измерения (градусы или проценты) выходного растра уклонов. Параметр доступен только при соблюдении условия parameter_type = "SLOPE".
| String |
project_geodesic_azimuths (Дополнительный) | Определяет, будут ли геодезические азимуты спроецированы с учетом корректного искажения углов, вызванного выходной пространственной привязкой.
| Boolean |
use_equatorial_aspect (Дополнительный) | Определяет, будет ли экспозиция измерятся от точки на экваторе, или от северного полюса.
| Boolean |
Пример кода
В следующем примере показано использование этого инструмента в окне Python.
Этот пример создает растр уклонов с выходными значениями в процентах, используется метод адаптивной окрестности. Максимальное расстояние окрестности равно 5 метрам.
from arcpy.ddd import *
SurfaceParameters("elevation_1m.tif", "C:/data/output/outsurfaceparameters01.tif",
"", "", "5 METERS", "ADAPTIVE_NEIGHBORHOOD", "", "PERCENT_RISE")В следующем примере показано использование этого инструмента в автономном скрипте Python.
Этот пример создает растр кривизны профиля (линии нормального уклона) с использованием метода адаптивной окрестности. Максимальное расстояние окрестности равно 10 метрам.
# Name: SurfaceParameters_Ex_02.py
# Description: Derive profile (normal slope line) curvature for a 1m
# resolution elevation raster over an adaptive neighborhood distance of maximum 10m.
# Requirements: 3D Analyst Extension
# Import system modules
import arcpy
from arcpy.ddd import *
# Set environment settings
arcpy.env.workspace = "C:/data"
# Check out the ArcGIS 3D Analyst extension license
arcpy.CheckOutExtension("3D")
# Set local variables
inRaster = "elevation_1m.tif"
outRaster = "C:/data/output/outsurfaceparameters02.tif"
inParameterType = "PROFILE_CURVATURE"
inNeighborhoodDistance = "10 METERS"
inUseAdaptiveNeighborhood = "ADAPTIVE_NEIGHBORHOOD"
# Execute the tool
SurfaceParameters(inRaster, outRaster, inParameterType, "",
inNeighborhoodDistance, inUseAdaptiveNeighborhood)В следующем примере показано использование этого инструмента в автономном скрипте Python.
Этот пример создает растр экспозиции с использованием расстояния окрестности 5 м. Исправить искажения направления из-за использования неконформной проекции.
# Name: SurfaceParameters_Ex_03.py
# Description: Derive aspect for an elevation surface over a distance of 5m, correct
# for direction distortion from non-conformal projection system.
# Requirements: 3D Analyst Extension
# Import system modules
import arcpy
from arcpy.ddd import *
# Set environment settings
arcpy.env.workspace = "C:/data"
# Check out the ArcGIS Spatial Analyst extension license
arcpy.CheckOutExtension("3D")
# Set local variables
inRaster = "elevation_1m.tif"
outRaster = "C:/data/output/outsurfaceparameters03.tif"
inParameterType = "ASPECT"
inNeighborhoodDistance = "5 METERS"
inProjectGeodesicAzimuths = "PROJECT_GEODESIC_AZIMUTHS"
# Execute the tool
SurfaceParameters(inRaster, outRaster, inParameterType, "", inNeighborhoodDistance,
"", "", "", inProjectGeodesicAzimuths)Параметры среды
Особые случаи
Информация о лицензиях
- Basic: Обязательно 3D Analyst или Spatial Analyst
- Standard: Обязательно 3D Analyst или Spatial Analyst
- Advanced: Обязательно 3D Analyst или Spatial Analyst