Выходные параметры рассчитываются для каждой ячейки путем подбора локальной поверхности вокруг целевой ячейки. Доступные варианты параметры поверхности Тип параметра (parameter_type в Python): Уклон, Экспозиция, Средняя кривизна, Тангенциальная (нормальной изолинии) кривизна, Профильная (нормальной линии уклона) кривизна, Плановая (проецированной изолинии) кривизна, Геодезическое кручение контура, Кривизна Гаусса и Кривизна Казорати.
Все выходные параметры вычисляются с использованием геодезических координат и уравнений.
Если для Типа параметра указана опцию Уклон (SLOPE в Python), выходные данные будут содержать скорость изменения высоты для каждой ячейки цифровой модели рельефа (DEM). Это первая производная от ЦМР. Диапазон значений выходного уклона зависит от типа единиц измерения.
Если для Типа параметра указана опция Экспозиция (ASPECT в Python), выходные данные определяют направление компаса, к которому обращен уклон склона для каждого местоположения. Экспозиция 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 влияния гравитации, эрозии и других факторов на поверхность, а также применяется в сочетании с другими параметрами поверхности для нахождения и классификации форм рельефа.
- Средняя кривизна (MEAN_CURVATURE в Python) - общая кривизна поверхности. Вычисляется как среднее значение между минимальной и максимальной кривизной. Если она указано в качестве Типа параметра, выходные данные эквивалентны среднему значению профильной (нормальной линии уклона) и тангенциальной (нормальной изолинии) кривизны. Ее знак (положительный или отрицательный) не является точным индикатором, за исключением крайних значений. Высокие положительные значения обозначают области максимальной эрозии, высокие отрицательные значения - максимального накопления (Minár et al., 2020).
- Профильная (нормальной линии уклона) кривизна (PROFILE_CURVATURE в Python) — геометрическая нормальная кривизна вдоль линии уклона. Положительные значения указывают на области ускорения поверхностного стока и эрозии. Отрицательная кривизна профиля указывает на области замедления поверхностного стока и наличие отложений. Положительная кривизна профиля (линия нормального уклона) указывает на то, что поверхность в этой ячейке является выпуклой в направлении уклона. Отрицательная кривизна указывает на то, что поверхность вогнута в этой ячейке в том же направлении. Значение 0 означает, что поверхность плоская.
- Тангенциальная (нормальная кривизна контура) (TANGENTIAL_CURVATURE в Python) — геометрическая нормальная кривизна, перпендикулярная линии уклона, касательная к изолинии. Положительные значения соответствуют областям расходящегося по поверхности потока. Отрицательные значения тангенциальной кривизны указывают на области сходящегося по поверхности потока. Положительная тангенциальная кривизна (нормальная кривизна контура) указывает на то, что поверхность выпукла в этой ячейке в перпендикулярном направлению уклона направлении. Отрицательная кривизна указывает на то, что поверхность вогнута в этой ячейке в направлении, перпендикулярном уклону. Значение 0 означает, что поверхность плоская.
- Кривизна плана (проецированной изолинии) (CONTOUR_CURVATURE в Python) — кривизна вдоль изолиний.
- Геодезическое кручение изолиний (CONTOUR_GEODESIC_TORSION в Python) — скорость изменения угла наклона вдоль изолиний.
- Кривизна Гаусса (GAUSSIAN_CURVATURE в Python) — общая кривизна поверхности. Она вычисляется как произведение минимальной и максимальной кривизны и может быть как положительной, так и отрицательной. Положительные значения указывают на то, что поверхность в этой ячейке выпуклая, а отрицательные значения - на то, что она вогнутая. Значение 0 означает, что поверхность плоская.
- Кривизна Касорати (CASORATI_CURVATURE в Python) — общая кривизна поверхности. Это может быть ноль или положительное число. Высокие положительные значения указывают на области резкого изгиба в нескольких направлениях.
Единицы всех выходных типов кривизны будут обратными для (квадрат обратной величины для Гауссовой кривизны) x,y-единиц настройки среды Выходная система координат.
Опция Квадратическая параметра Тип локальной поверхности (local_surface_type = "QUADRATIC" в Python) не точно соответствует ячейкам окрестности. Она используется по умолчанию и рекомендуется для большинства данных и приложений.
- Квадратическая поверхность сводит к минимуму влияние зашумленных данных поверхностей, например, поверхности лидара высокого разрешения, что особенно важно при вычислении кривизны.
- Используйте квадратическую поверхность при указании размера окрестности больше, чем размер ячейки, и при использовании опции адаптивной окрестности.
Опция Биквадратическая параметра Тип локальной поверхности (local_surface_type = "BIQUADRATIC" в Python) точно соответствует ячейкам окрестности.
- Эта опция подходит для входных поверхностей высокой точности.
- Если расстояние окрестности больше размера ячейки входного растра, преимущества использования биквадратического типа поверхности будут утеряны. Оставьте расстояние окрестности по умолчанию (равное размеру ячейки).
Параметр Расстояние окрестности (neighborhood_distance в Python) определяет размер окрестности и рассчитывает параметр поверхности на этом расстоянии от центра целевой ячейки.
- Оно не может быть меньше, чем размер ячейки входного растра.
- Меньшее расстояние окрестности захватывает большую локальную вариабельность ландшафта, например, характеристики меньших объектов ландшафта. Для высотных данных высокого разрешения большие расстояния могут быть более подходящими.
Если стоит отметка Использовать адаптивную окрестность (use_adaptive_neighborhood = "ADAPTIVE_NEIGHBORHOOD" в Python), расстояние окрестности будет меняться в соответствии с изменчивостью местности. Расстояние окрестности будет уменьшаться, если в окне вычисления будет слишком большая изменчивость.
Указание значения параметра поверхности Z единицы (z_unit в Python) обеспечивает правильное вычисление выходного уклона.
Если единицы измерения z-значения имеются вертикальной системе координат входного растра, то они будут применяться автоматически. Рекомендуется задать единицы z входного растра, если они отсутствуют. Вы можете использовать инструмент Определить проекцию для указания z-значения. Если они не указаны, по умолчанию будут применяться метры.
Диапазон значений выходных данных уклона зависит от единиц измерения параметра Измерение уклона (output_slope_measurement в Python):
- Градусы (DEGREE в Python). Диапазон значений уклона - от 0 до 90.
- Процентное увеличение (PERCENT_RISE в Python). Диапазон - от 0 до 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= "PROJECT_GEODESIC_AZIMUTHS" в Python), верно следующее:
- Север соответствует 360 градусам.
- Азимуты будут спроецированы с учетом искажения, вызванного неравноугольной Выходной системой координат. Эти углы можно использовать для точного определения точек на самом крутом склоне.
Отметьте параметр Проецировать геодезические азимуты, если вы используете выходные данные инструмента Параметры поверхности как входные данные для параметра Входной растр обратного направления (in_back_direction_raster в Python) для инструментов в группе Расстояние.
Если отмечен параметр Использовать экваториальную экспозицию (project_geodesic_azimuths = "USE_EQUATORIAL_ASPECT" в Python), экспозиция будет измеряться из точки на экваторе, чтобы скорректировать угол наклона направления, возникающий при приближении к полюсам. Этот параметр позволяет гарантировать, что оси север-юг и восток-запад перпендикулярны друг другу.
Отметьте опцию Использовать экваториальную экспозицию, если местность находится недалеко от северного или южного полюса.
Воспользуйтесь параметром Входная маска анализа (in_analysis_mask в Python), чтобы ограничить область анализ отдельными местоположениями внутри входного растра поверхности. Местоположения могут задаваться как растровыми, так и векторными данными. У параметра Входная маска анализа будет приоритет над настройкой среды Маска.
Если Растр входной поверхности (in_raster в Python) и растровые данные для Входная маска анализа (in_analysis_mask в Python) имеют одинаковый размер ячейки и ячейки выровнены, они будут непосредственно использованы в инструменте. Они не будут пересчитываться при выполнении инструмента.
Если ячейки отличаются, выходной размер ячейки будет соответствовать максимальному входному, а значение Входная растровая поверхность будет использовано в качестве растра замыкания. Если размер ячейки такой же, но ячейки не выровнены, в качестве внутреннего растра замыкания будет использоваться Входная растровая поверхность. Любо из этих случаев запускает внутреннюю операцию пересчета, перед выполнением извлечения.
Дополнительные сведения доступны в разделах Размер ячейки и Растр замыкания.
См. раздел Параметры среды анализа и Spatial Analyst для получения дополнительной информации о среде геообработки данного инструмента.
Литература:
- James, D. E., Tomer, M. D., and Porter, S. A. 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., and Jenčo, M. A comprehensive system of definitions of land surface (topographic) curvatures, with implications for their application in geoscience modelling and prediction. Earth-Science Reviews, 103414, 2020. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103414