Геоморфологические формы рельефа (Spatial Analyst)

Доступно с лицензией Spatial Analyst.

Краткая информация

Вычисляет геоморфологическую структуру каждой ячейки растра входной поверхности и классифицирует вычисленные геоморфоны по общим типам рельефа.

Использование

• Геоморфон - это представление ландшафта, основанное на перепадах высот в пределах окружающей области целевой ячейки. 498 уникальных геоморфологических структур можно классифицировать в 10 обычных типов форм рельефа: равнина, вершина, хребет, плечо, отрог, склон, впадина, подножие, долина и яма (Ясевич и Степиски, 2012 г.).

• Значение параметра Выходной растр форм рельефа (out_landforms_raster в Python) - это основные выходные данные. Этот растр представляет результат классификации геоморфонов в 10 типов форм рельефа с использованием таблицы перекодировки. Геоморфологические структуры - это дополнительные выходные данные, их можно сохранить, задав значение параметра Выходной растр геоморфонов (out_geomorphons_raster в Python). Этот растр представляет уникальный идентификатор геоморфологической структуры. Его можно использовать для классификации геоморфонов по формам рельефа, отличным от тех, которые указаны в значении Выходной растр форм рельефа.

• Окружающая область (область анализа) целевой ячейки задается параметрами Расстояние поиска (search_distance в Python) и Расстояние пропуска (skip_distance в Python) Эти параметры задают радиус области, которая будет использоваться для вычисления геоморфологической структуры целевой ячейки. Параметр Расстояние пропуска указывает расстояние в направлении от целевой ячейки, от которой начинается область анализа. Параметр Расстояние поиска указывает протяженность области. Значение параметра Расстояние пропуска должно быть меньше значения параметра Расстояние поиска.

• Когда для параметра Расстояние поиска используется большое значение, результатом является большая область анализа, которая может предоставить больше информации об окружающей поверхности и повысить возможность классифицировать целевую ячейку как часть большого ландшафтного объекта. В то же время, большое значение может упустить небольшие формы рельефа. Например, ячейка может быть классифицирована как равнина в небольшой области анализа (маленькое значение Расстояния поиска), но в более широкой области анализа (большее значение Расстояния поиска) она может быть классифицирована как долина. Меньшие значения параметра Расстояние поиска приведут к небольшим областям анализа, где большие формы рельефа могут быть раздроблены на небольшие объекты и соответственно классифицированы.

• Заданное значение параметра Расстояние пропуска приводит к целевому фокусированию на областях, удаленных от целевой ячейки, и создает более сглаженный растр классифицированных форм рельефа. Если значение Расстояние пропуска задано, при идентификации геоморфологической структуры будут рассматриваться все соседние ячейки в пределах области анализа.

• Параметр Пороговое значение угла плоской поверхности (angle_threshold в Python) указывает разницу между углами линий взгляда, ниже которых видимая окружающая область будет считаться плоской. При определении значения параметра Пороговое значение угла плоской поверхности учитывайте размер ячейки значения параметра Входной растр поверхности. Например, разница в 1 градус означает несколько метров разницы высот для входного растра с большим размером ячейки. Большое значение параметра Пороговое значение угла плоской поверхности приведет к тому, что больше областей будет идентифицировано как равнина.

• Указание значения Z-единиц (z_unit в Python) обеспечивает правильное вычисление разницы в высоте и углов линий взгляда, используемых для построения геоморфологические структуры и классификации форм рельефа.

  Если единицы измерения z-значения имеются вертикальной системе координат входного растра, то они будут применяться автоматически. Рекомендуется задавать z-единицы для входного растра, если они отсутствуют во входном растре поверхности. Вы можете использовать инструмент Определить проекцию для указания z-единиц. Если вертикальные координаты не заданы, по умолчанию будут использоваться метры. Этот инструмент покажет предупреждение, если заданные z-единицы являются некорректными на основании вычисления углов линий взгляда в направлении каждой из сторон света. Например, если значения высот ЦМР - метры, а для Z-единиц указаны сантиметры, поверхность будет рассматриваться как плоская, и формы рельефа будут классифицированы неправильно.

• Ячейки NoData в растре поверхности будут игнорироваться, и таким ячейкам будет присвоено значение NoData в значениях параметров Выходной растр форм рельефа и Выходной растр геоморфонов.

• Литература:

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

Параметры

Диалог

Подпись	Описание	Тип данных
Входной растр поверхности	Входной растр поверхности.	Raster Layer
Выходной растр геоморфонов (Дополнительный)	Каждой геоморфологической структуре будет назначен уникальный идентификатор, который хранится для каждой ячейки в выходном растре геоморфонов. Выходной растр должен быть целочисленным.	Raster Dataset
Пороговое значение угла плоской поверхности (Дополнительный)	Пороговое значение угла (в градусах), ниже которого целевая ячейка будут классифицирована как равнина. Значение по умолчанию составляет 1 градус. Для ЦМР низкого разрешения рекомендуется указывать значение больше, чем значение по умолчанию.	Double
Единицы расстояния (Дополнительный)	Указывает единицы расстояния, которые будут использоваться для параметров Расстояние поиска и Расстояние пропуска. Расстояние будет измеряться в указанных единицах или количестве ячеек. Значение по умолчанию - Ячейки. Ячейки—Единицей измерения расстояния будут ячейки. Метры—Единицами измерения расстояния будут метры. Сантиметры—Единицами измерения расстояния будут сантиметры. Километры—Единицами измерения расстояния будут километры. Дюймы—Единицами измерения расстояния будут дюймы. Футы—Единицами измерения расстояния будут футы. Ярд—Единицами измерения расстояния будут ярды. Мили—Единицами измерения расстояния будут мили.	String
Расстояние поиска (Дополнительный)	Расстояние от целевой ячейки, задающее радиус области, которая будет использоваться для идентификации геоморфологической структуры. Значением по умолчанию является 10. Используйте значение расстояния поиска, соответствующие типу и размеру форм рельефа, которые вы хотите классифицировать.	Double
Расстояние пропуска (Дополнительный)	Расстояние от целевой ячейки, от которой начинается область анализа. Окружающие ячейки, которые попадают в пределы этого расстояния, будут пропущены и не будут участвовать в идентификации геоморфологической структуры. Классификация каждой отдельной ячейки определяется путем оценки соседних ячеек в пределах расстояния пропуска от центра целевой ячейки.	Double
Z единицы (Дополнительный)	Задает линейные единицы измерения, которые будет использоваться 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 обеспечить точный геодезический расчет. По умолчанию метры. Дюйм—Линейными единицами измерения могут быть дюймы. Фут—Линейными единицами измерения могут быть футы. Ярд—Линейными единицами измерения могут быть ярды. Миля (США)—Линейными единицами измерения могут быть мили. Морская миля—Линейными единицами измерения могут быть морские мили. Миллиметр—Линейными единицами измерения могут быть миллиметры. Сантиметр—Линейными единицами измерения могут быть сантиметры. Метр—Линейными единицами измерения могут быть метры. Километр—Линейными единицами измерения могут быть километры. Дециметр—Линейными единицами измерения могут быть дециметры.	String

Возвращаемое значение

Подпись	Описание	Тип данных
Выходной растр форм рельефа	Выходной растр классифицированных форм рельефа. Выходной растр должен быть целочисленным. Каждое значение соответствует определенному типу форм рельефа: равнина (Flat) — значение ячейки 1, вершина (Peak) — 2, хребет (Ridge) — 3, плечо (Shoulder) — 4, отрог (Spur) — 5, склон (Slope) — 6, впадина (Hollow) — 7, подножие (Footslope) — 8, долина (Valley) — 9, яма (Pit) — 10.	Raster

Python

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

Имя	Описание	Тип данных
in_surface_raster	Входной растр поверхности.	Raster Layer
out_geomorphons_raster (Дополнительный)	Каждой геоморфологической структуре будет назначен уникальный идентификатор, который хранится для каждой ячейки в выходном растре геоморфонов. Выходной растр должен быть целочисленным.	Raster Dataset
angle_threshold (Дополнительный)	Пороговое значение угла (в градусах), ниже которого целевая ячейка будут классифицирована как равнина. Значение по умолчанию составляет 1 градус. Для ЦМР низкого разрешения рекомендуется указывать значение больше, чем значение по умолчанию.	Double
distance_units (Дополнительный)	Указывает единицы расстояния, которые будут использоваться для параметров Расстояние поиска и Расстояние пропуска. Расстояние будет измеряться в указанных единицах или количестве ячеек. Значение по умолчанию - Ячейки. Указывает единицы расстояния, которые будут использоваться для параметров search_distance и skip_distance. Расстояние будет измеряться в указанных единицах или количестве ячеек. По умолчанию – CELLS. CELLS—Единицей измерения расстояния будут ячейки. METERS—Единицами измерения расстояния будут метры. CENTIMETERS—Единицами измерения расстояния будут сантиметры. KILOMETERS—Единицами измерения расстояния будут километры. INCHES—Единицами измерения расстояния будут дюймы. FEET—Единицами измерения расстояния будут футы. YARDS—Единицами измерения расстояния будут ярды. MILES—Единицами измерения расстояния будут мили.	String
search_distance (Дополнительный)	Расстояние от целевой ячейки, задающее радиус области, которая будет использоваться для идентификации геоморфологической структуры. Значением по умолчанию является 10. Используйте значение расстояния поиска, соответствующие типу и размеру форм рельефа, которые вы хотите классифицировать.	Double
skip_distance (Дополнительный)	Расстояние от целевой ячейки, от которой начинается область анализа. Окружающие ячейки, которые попадают в пределы этого расстояния, будут пропущены и не будут участвовать в идентификации геоморфологической структуры. Классификация каждой отдельной ячейки определяется путем оценки соседних ячеек в пределах расстояния пропуска от центра целевой ячейки.	Double
z_unit (Дополнительный)	Задает линейные единицы измерения, которые будет использоваться 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 обеспечить точный геодезический расчет. По умолчанию метры. INCH—Линейными единицами измерения могут быть дюймы. FOOT—Линейными единицами измерения могут быть футы. YARD—Линейными единицами измерения могут быть ярды. MILE_US—Линейными единицами измерения могут быть мили. NAUTICAL_MILE—Линейными единицами измерения могут быть морские мили. MILLIMETER—Линейными единицами измерения могут быть миллиметры. CENTIMETER—Линейными единицами измерения могут быть сантиметры. METER—Линейными единицами измерения могут быть метры. KILOMETER—Линейными единицами измерения могут быть километры. DECIMETER—Линейными единицами измерения могут быть дециметры.	String

Возвращаемое значение

Имя	Описание	Тип данных
out_landforms_raster	Выходной растр классифицированных форм рельефа. Выходной растр должен быть целочисленным. Каждое значение соответствует определенному типу форм рельефа: равнина (Flat) — значение ячейки 1, вершина (Peak) — 2, хребет (Ridge) — 3, плечо (Shoulder) — 4, отрог (Spur) — 5, склон (Slope) — 6, впадина (Hollow) — 7, подножие (Footslope) — 8, долина (Valley) — 9, яма (Pit) — 10.	Raster

Пример кода

GeomorphonLandforms, пример 1 (окно Python)

В следующем примере показано использование этого инструмента в окне Python.

В этом примере из входного растра поверхности создается растр форм рельефа с использованием значений по умолчанию для всех дополнительных параметров.

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

GeomorphonLandforms, пример 2 (автономный скрипт)

В следующем примере показано использование этого инструмента как автономного скрипта Python.

В этом примере создается растр форм рельефа, классифицированный по геоморфонам, вычисленным по расстоянию поиска 50 метров, пропуская ячейки в пределах 2 метров от целевой ячейки.

# 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")

Параметры среды

Размер ячейки, Метод проецирования размера ячейки, Текущая рабочая область, Выходная система координат, Экстент, Маска, Растр привязки

Информация о лицензиях

• Basic: Обязательно Spatial Analyst
• Standard: Обязательно Spatial Analyst
• Advanced: Обязательно Spatial Analyst