Skip to main content

Параметры поверхности (Инструменты 3D Analyst)

Краткая информация

Определяет такие параметры растровой поверхности, как экспозиция, уклон и кривизна.

Более подробно о том, как работает инструмент Параметры поверхности

Использование

  • Выходные параметры рассчитываются для каждой ячейки путем подбора локальной поверхности вокруг целевой ячейки. Доступные опции параметров поверхности для 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 изолинии, Кривизна Гаусса и Кривизна Казаратти.

  • 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 как Тип 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 изолинии) (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.

    • Плановая (проецированной изолинии) кривизна) (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 Казаратти (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 вычисляет 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 отмечено 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 в 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.

    • 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, 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" Python), истиной будет следующее:

    • Север соответствует 360 градусам.

    • Азимуты будут спроецированы с учетом искажения, вызванного значением 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 = "USE_EQUATORIAL_ASPECT" в Python), то экспозиция будет измерена от точки вдоль экватора, чтобы скорректировать скос направления, который возникает 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 анализа отдельными местоположениями внутри входного растра поверхности. Местоположения могут задаваться как растровыми, так и векторными данными. У параметра Входная маска анализа будет приоритет над параметром 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 Входной растр поверхности будет использовано в качестве растра замыкания. Если размер ячейки такой же, но ячейки не выровнены, в качестве внутреннего растра замыкания будет использоваться Входной растр поверхности. Любо из этих случаев запускает внутреннюю операцию пересчета, перед выполнением извлечения.

    Дополнительные сведения доступны в разделах Размер ячейки и Растр замыкания.

  • Если входной растр имеет прямоугольные ячейки, он будет обработан так, что выходные ячейки растра будут квадратными, со сторонами, равными среднему длины и ширины прямоугольника.

  • 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

Параметры

Подпись Объяснение Тип данных

Входная растровая поверхность

Входной растр поверхности.

Raster Layer

Выходной растр

Выходной растр.

Он будет иметь тип с плавающей точкой.

Raster Dataset

Тип параметра

(Дополнительный)

Задает тип параметра выходной поверхности, который будет вычислен.

  • Slope–The rate of change in elevation will be computed. This is the default.

  • Aspect–The downslope direction of the maximum rate of change for each cell will be computed.

  • Mean curvature–The overall curvature of the surface will be measured. It is computed as the average of the minimum and maximum curvature. This curvature describes the intrinsic convexity or concavity of the surface, independent of direction or gravity influence.

  • Tangential (normal contour) curvature–The geometric normal curvature perpendicular to the slope line, tangent to the contour line will be measured. This curvature is typically applied to characterize the convergence or divergence of flow across the surface.

  • Profile (normal slope line) curvature–The geometric normal curvature along the slope line will be measured. This curvature is typically applied to characterize the acceleration and deceleration of flow down the surface.

  • Plan (projected contour) curvature–The curvature along contour lines will be measured.

  • Contour geodesic torsion–The rate of change in slope angle along contour lines will be measured.

  • Gaussian curvature–The overall curvature of the surface will be measured. It is computed as the product of the minimum and maximum curvature.

  • Casorati curvature–The general curvature of the surface will be measured. It can be zero or any other positive number.

String

Тип локальной поверхности

(Дополнительный)

Задает тип функции поверхности, которая будет установлена вокруг целевой ячейки.

  • Quadratic–A quadratic surface function will be fitted to the neighborhood cells. This is the default.

  • Biquadratic–A biquadratic surface function will be fitted to the neighborhood cells.

String

Расстояние окрестности

(Дополнительный)

Выходные данные будут рассчитаны на этом расстоянии от центра целевой ячейки. Оно определяет размер окрестности.

Значением по умолчанию является размер ячейки входного растра, в результате чего получается окрестность 3 на 3.

Linear Unit

Использовать адаптивную окрестность

(Дополнительный)

Указывает, будет ли расстояние до окрестности меняться в зависимости от изменений ландшафта (адаптивное). Максимальное расстояние определяется расстоянием окрестности. Минимальное расстояние - это размер ячейки входного растра.

  • Отмечено–An adaptive neighborhood distance will be used at all locations.

  • Не отмечено–A single (fixed) neighborhood distance will be used at all locations. This is the default.

Boolean

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.

  • Inch–The linear unit will be inches.

  • Foot–The linear unit will be feet.

  • US Foot–The linear unit will be US survey feet.

  • Yard–The linear unit will be yards.

  • US Mile–The linear unit will be US survey miles.

  • Nautical mile–The linear unit will be nautical miles.

  • Millimeter–The linear unit will be millimeters.

  • Centimeter–The linear unit will be centimeters.

  • Meter–The linear unit will be meters.

  • Kilometer–The linear unit will be kilometers.

  • Decimeter–The linear unit will be decimeters.

String

Измерение уклона

(Дополнительный)

Единицы измерения (градусы или проценты), которые будут использоваться для выходного растра уклона.

Этот параметр доступен только в том случае, если для параметра Тип параметра установлено значение Уклон.

  • Degree–The inclination of slope will be calculated in degrees.

  • Percent rise–The inclination of slope will be calculated as percent rise, also referred to as the percent slope.

String

Проецировать геодезические азимуты

(Дополнительный)

Определяет, будут ли геодезические азимуты спроецированы с учетом корректного искажения углов, вызванного выходной пространственной привязкой.

Этот параметр поддерживается только в том случае, если для параметра Тип параметра установлено значение Экспозиция.

  • Отмечено–Geodesic azimuths will be projected.

  • Не отмечено–Geodesic azimuths will not be projected. This is the default.

Boolean

Использовать экваториальную экспозицию

(Дополнительный)

Указывает, будет ли экспозиция измеряться от точки на экваторе или от северного полюса.

Этот параметр поддерживается только в том случае, если для параметра Тип параметра установлено значение Экспозиция.

  • Отмечено–Aspect will be measured from a point on the equator.

  • Не отмечено–Aspect will be measured from the north pole. This is the default.

Boolean

Входная маска анализа

(Дополнительный)

Входные данные, задающие местоположения, где будет выполняться анализ.

Может быть растром или набором классов объектов. Если входными данными являются растры, они могут быть двух типов: целочисленные или с плавающей точкой. Если входными являются векторные данные, это могут быть точки, линии или полигоны.

Если входные данные маски являются растром, анализ будет выполняться в местоположениях с допустимым значением, включая ноль. Ячейки, которые имеют значение NoData во входной маске, будут иметь значение NoData в выходных данных.

Composite Geodataset

Параметры среды

Автоподтверждение, Размер ячейки, Метод проецирования размера ячейки, Текущая рабочая область, Экстент, Географические преобразования, Маска, Выходное ключевое слово конфигурации, Выходная система координат, Коэффициент параллельной обработки, Временная рабочая область, Растр привязки, Размер листа

Информация о лицензировании

  • Basic: Требуется 3D Analyst или Spatial Analyst
  • Standard: Требуется 3D Analyst или Spatial Analyst
  • Advanced: Требуется 3D Analyst или Spatial Analyst