等值线函数

概览

等值线函数通过连接栅格高程数据集中具有相同高程的点生成等值线。等值线是作为可视化栅格创建的等值线

该函数之所以如此强大是因为具备了以下几个主要功能:

  • 等值线可以在非常大的数据集(例如,“世界高程”)上快速、动态地生成。
  • 等值线可以进行处理平滑来提供更加美观的制图外观,而同时保持等值线的精度。
  • 可以对等值线间距提供动态控制。
  • 输出选项包括等值线、计曲线和填充的等值线。

备注

作为栅格产品创建的等值线图层具有广泛的适用性,因为等值线可以在地图上进行叠加,也可以在不遮盖基础数据的基础上提供地形方面的信息。它们在工程、农业和水管理等领域的应用中很有用。

由该函数生成的等值线是栅格,因此很难标注。通常,数字地图上不需要使用等值线标注,等值线图层往往用于为基础地图和影像提供地形环境。

由高程数据集生成的等值线是值为“一”(1) 的栅格。粗体计曲线值为“二”(2)。使用识别即可显示基于源高程图层等值线的高程值,其中源高程图层将返回地图和影像上的等值线高程、点、主要功能和点高度。

等值线间距可以定义为静态值,或使用等值线数参数设置为动态,它将根据所显示的地形波动而自动改变。在动态模式中,将定义要显示的等值数的近似值,并使用函数计算相应的等值线间距,保持标准化间距,例如,1、5、10 等。等值线数参数设置禁用等值线间距参数。

等值线类型设置为仅平滑等值线时,如果使用自适应滤波器对输入高程图层进行平滑处理,则不会生成等值线。接下来,可以将平滑的输出图层导出并输入到栅格曲面工具集的各种工具或矢量等值线工具中。

例如,有关如何调整函数参数以实现特定结果的示例,请考虑采用 WGS_84 地理坐标系且高程单位为米的输入栅格,您希望以 50 英尺为基础、100 英尺为间隔来生成等值线(即等值线将为 50 英尺、150 英尺、250 英尺,以此类推)。为此,可将等值线间距设置为 100、起始等值线设置为 50,并将 Z 因子设置为 3.2808。

参数

参数名称说明

栅格

单波段栅格高程数据集。

自适应平滑处理

应用于等值线的平滑处理数量。默认值为 2.5。

值较低时,将生成颗粒度较大而平滑度较低的等值线;值较高时,将生成平滑度较高、锯齿状较少的等值线。

等值线类型

要创建的等值线类型:

  • 等值线 - 连接相等高程的点以创建表示常量高程的线。
  • 等值线填充 - 用量化高程值填充每两个等值线之间的区域。
  • 仅平滑表面 - 对输入高程图层进行平滑处理,但不产生等值线。

Z 基础

起始等值线值。根据需要生成高于和低于该值的等值线以覆盖输入栅格的整个值范围。默认值为 0。

值 0 通常代表平均海平面,具体取决于源高程数据集。

等值线数

将在显示器中生成的等值线数。这可以动态地调整等值线间距以适应显示器中的地形,同时保持标准化间距,例如,1、5、10 等。

等值线间距

等值线间的高度差。

在相对平坦的区域将使用较小的等值线间距,而在可变地形或山地中则使用较大的等值线间距。

第 N 个粗体等值线

计曲线,以粗线表示。

默认值为 5;因此,每到第五个等值线即采用粗体。

Z 因子

在生成等值线时使用的单位转换因子。默认值为 1。

等值线是基于输入栅格中的 z 值生成的,所采用的测量单位通常为米或英尺。如果使用默认值 1,等值线将采用与输入栅格中的 z 值相同的单位。要以不同于 z 值的单位创建等值线,请为 z 因子设置适当的值。注意,对于此工具,没有必要使地面 x,y 单位与表面 z 单位保持一致。

例如,如果输入栅格中的高程值单位为英尺,但您希望以米为单位来生成等值线,则可将 z 因子设置为 0.3048(因为 1 英尺 = 0.3048 米)。

等值线函数的详细信息

在制图方面使用平滑的等值线

等值线函数的一个主要功能是在制图时生成可移除锯齿状伪影的增强等值线。随着准确且高分辨率高程源的增多,这些源所生成的等值线通常包含许多锯齿状的伪像。

以下示例可说明平滑处理的效果。第一个示例未应用平滑处理,第二个示例为已使用自适应滤波对等值线进行平滑处理。在制图方面,经处理平滑的等值线不但准确,而且效果更佳。

未应用平滑处理的等值线

应用自适应平滑处理的等值线

生产制图产品时,等值线通常进行平滑处理。平滑处理需要尽可能准确地表示地形,特别是当多变地形包括平坦和陡峭的区域以及地形突变时。因此,不适合在地形上轻易应用中值平滑滤波器。准确的等值线平滑处理是一个复杂而费时的过程,等值线函数先利用适当的平滑算法来计算数字高程模型 (DEM),然后才能生成等值线。平滑处理可以视为中值滤波器大小随斜率变化的一种形式。由于平坦区域比陡峭区域更平滑,因此,要在斜率增大的情况下保持所需细节,可以从平坦区域删除锯齿状伪影。自适应滤波的结果是仍然能够完美展现的河流、山脊、山顶和其他重要的地形要素。

矢量等值线

如果要素类格式需要使用平滑的矢量等值线,则可以通过以下两步骤进行创建。首先,使用如下所示的仅等值线平滑类型,将生成的 DEM 导出,并将其作为栅格保存到磁盘中,或者保存包含仅等值线平滑选项结果的栅格图层。然后,使用 ArcGIS Spatial Analyst extension 中的等值线函数生成以下两种矢量等值线:具有平滑的 DEM 或用作输入的栅格图层。所生成的等值线与通过栅格函数生成的等值线形状相同。接下来,可对矢量等值线进行标注(如需要)。

填充的等值线

该函数还提供了用于生成填充等值线区域的选项。实际上,等值线之间的空间不是 NoData,它们由表示量化高程值的值填充。填充的等值线还可以与 Sigma 高斯自适应平滑滤波器组合。

等值线之间的空间由高程量化值填充,并以色带形式显示

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