需要 Spatial Analyst 许可。
需要 3D Analyst 许可。
曲率工具会逐个像元地计算输入表面的二阶导数值。
每个像元的四阶多项式的形式为:
Z = Ax²y² + Bx²y + Cxy² + Dx² + Ey² + Fxy + Gx + Hy + I
适用于由一个 3 x 3 窗口组成的表面。系数 a、b、c 等将基于该表面计算得出。对于示意图中显示的每个编号像元,系数和九个高程值之间的关系如下所示:
A = [(Z1 + Z3 + Z7 + Z9) / 4 - (Z2 + Z4 + Z6 + Z8) / 2 + Z5] / L4 B = [(Z1 + Z3 - Z7 - Z9) /4 - (Z2 - Z8) /2] / L3
C = [(-Z1 + Z3 - Z7 + Z9) /4 + (Z4 - Z6)] /2] / L3 D = [(Z4 + Z6) /2 - Z5] / L2
E = [(Z2 + Z8) /2 - Z5] / L2 F = (-Z1 + Z3 + Z7 - Z9) / 4L2
G = (-Z4 + Z6) / 2L H = (Z2 - Z8) / 2L
I = Z5
曲率工具的输出是该表面的二阶导数(例如,坡度的坡度),这样:
Curvature = -2(D + E) * 100
从应用的角度看,该工具的输出可用于描述流域盆地的物理特征,从而便于理解侵蚀过程和径流形成过程。坡度会影响下坡时的总体移动速率。坡向将决定流向。剖面曲率将影响流动的加速和减速,进而将影响到侵蚀和沉积。平面曲率会影响流动的汇聚和分散。
诠释通过曲率工具得出的结果
以栅格形式显示等值线将有助于理解和诠释通过执行“曲率”工具得到的数据。接下来是使用标识的工具和已用设置的过程的示例。
- 使用曲率工具基于表面栅格创建曲率栅格:
输入栅格:elev_ras
输出曲率栅格:curv_ras
Z 因子:1
输出剖面曲线栅格:profile_ras
输出平面曲线栅格:plan_ras
- 使用等值线工具创建表面栅格的等值线:
输入栅格:elev_ras
输出折线要素:cont_lines
等值线间距:100
起始等值线:""
Z 因子:1
- 使用坡度工具基于表面栅格创建坡度栅格:
输入栅格:elev_ras
输出栅格:slope_ras
输出测量单位:DEGREE
Z 因子:1
- 然后使用等值线工具创建坡度栅格的等值线:
输入栅格:slope_ras
输出折线要素:cont_slope
等值线间距:5
起始等值线:""
Z 因子:1
将曲率栅格作为图层添加到地图显示中。叠加刚刚创建的两个等值线要素数据集并为每个数据集应用不同颜色的符号系统。
是否应使用表面参数工具?
如果输入栅格参数值(Python 中的 in_raster)为高分辨率值(其像元大小小于几米,或者特别是存在噪点),请考虑使用表面参数工具及其用户定义的邻域距离选项,而非此工具的直接 3 x 3 邻域。 使用较大邻域可以最大程度地减少噪点表面的影响。当使用高分辨率表面时,使用较大邻域也可以更好地表示地形和表面特征。
参考文献
Moore, I. D., R. B. Grayson, and A. R. Landson. 1991. Digital Terrain Modelling: A Review of Hydrological, Geomorphological, and Biological Applications. Hydrological Processes 5: 3-30.
Zeverbergen, L. W., and C. R. Thorne. 1987. Quantitative Analysis of Land Surface Topography. Earth Surface Processes and Landforms 12: 47–56.