Parametry powierzchni

Dostępne na serwerze Image Server

Narzędzie Parametry powierzchni oblicza parametry powierzchni takie jak ekspozycja, spadek i krzywizna, metodami geodezyjnymi.

Danymi wynikowymi jest hostowana warstwa zobrazowań.

Dowiedz się, jak działa narzędzie Parametry powierzchni

Przykłady

Narzędzia Parametry powierzchni można używać w następujących scenariuszach:

• Obliczanie ekspozycji i spadku metodami geodezyjnymi.
• Obliczanie różnych rodzajów krzywizn metodami geodezyjnymi. Można na przykład obliczyć krzywiznę styczną, która charakteryzuje topograficzną zbieżność i rozbieżność przepływu po powierzchni.

Uwagi dotyczące korzystania

Narzędzie Parametry powierzchni obejmuje konfiguracje warstwy wejściowej, ustawień parametrów powierzchni i warstwy wynikowej.

Warstwa wejściowa

Grupa Warstwa wejściowa zawiera następujący parametr:

• Wejściowy raster powierzchni to raster powierzchni używany do obliczeń.

  Jeśli jednostka Z jest dostępna w pionowym układzie współrzędnych rastra wejściowego, zostanie ona zastosowana automatycznie. Jeśli jednostka Z nie jest zdefiniowana, jako domyślna jednostka będzie używany metr.

Grupa Warstwy opcjonalne zawiera następujące parametry:

• Wejściowy raster lub obiekty maski analizy określają lokalizacje, w których będzie mieć miejsce analiza. Może to być raster lub obiekt. Możesz wybrać warstwę za pomocą przycisku Warstwa lub użyć przycisku Rysuj obiekty wejściowe, aby utworzyć warstwę szkicu, która zostanie użyta jako dane wejściowe.

  Jeśli danymi wejściowymi jest obiekt, może to być punkt, linia lub poligon.

  Jeśli danymi wejściowymi jest raster, może być typu całkowitoliczbowego lub zmiennoprzecinkowego. Jeśli danymi maski wejściowej jest raster, analiza zostanie przeprowadzona w lokalizacjach, które mają prawidłową wartość, w tym wartość zero. Komórki o wartości Brak danych w masce wejściowej będą mieć wartość Brak danych w danych wynikowych.

  Jeśli wartości parametrów Wejściowy raster powierzchni i Wejściowy raster lub obiekty maski analizy są tej samej wielkości komórki oraz komórki są wyrównane, zostaną użyte bezpośrednio w narzędziu. Nie będą ponownie próbkowane wewnętrznie podczas działania narzędzia.

  Jeśli wielkość komórki jest inna, wielkość komórki wynikowej będzie równa wartości maksymalnej danych wejściowych, a wartość Wejściowy raster powierzchni będzie używana wewnętrznie jako raster dociągania. Jeśli wielkość komórki jest taka sama, ale komórki nie są wyrównane, wartość Wejściowy raster powierzchni będzie używana wewnętrznie jako raster dociągania. Dowolny z tych przypadków spowoduje wewnętrzne ponowne próbkowanie przed wykonaniem operacji wyodrębniania. Dodatkowe informacje można znaleźć w tematach Wielkość komórki i Raster dociągania.

  Wejściowy raster lub obiekty maski analizy ma pierwszeństwo przed ustawieniem środowiska Maska.

Ustawienia parametrów powierzchni

Grupa Ustawienia parametrów powierzchni zawiera następujące parametry:

• Typ parametru określa typ parametru powierzchni, który jest obliczany.

  Każdy z dostępnych typów parametrów powierzchni jest obliczany komórka po komórce przez dopasowywanie powierzchni lokalnej wokół komórki docelowej. Jednostkami wszystkich wynikowych typów krzywizny są odwrotności (kwadrat odwrotności krzywizny Gaussa) jednostek x, y wynikowego układu współrzędnych. Dostępne są następujące opcje:

  • Spadek — obliczana jest szybkość zmiany wysokości, pierwsza pochodna modelu DEM. Zakres wartości wynikowego spadku zależy od określonej jednostki parametru Pomiar spadku. Jest to opcja domyślna.
  • Ekspozycja — obliczany jest kierunek spadku o maksymalnej szybkości zmian dla każdej komórki. Dane wynikowe reprezentują kierunek, w jakim skierowany jest spadek terenu w każdej lokalizacji. Są wyrażone w dodatnich stopniach z zakresu od 0 do 360 mierzonych zgodnie z ruchem wskazówek zegara względem północy.
  • Krzywizna średnia — mierzona jest krzywizna całkowita powierzchni. Jest obliczana jako wartość średnia krzywizny minimalnej i maksymalnej. Krzywizna ta opisuje wewnętrzną wypukłość lub wklęsłość powierzchni, niezależnie od kierunku i wpływu grawitacji. Duże wartości dodatnie wskazują obszary o maksymalnej denudacji, a duże wartości ujemne — obszary o maksymalnej akumulacji (Minár et al., 2020).
  • Krzywizna styczna (warstwica normalna) — mierzona jest geometryczna krzywizna normalna prostopadła do linii spadku, styczna do warstwicy. Krzywizna ta jest zwykle stosowana do charakteryzowania zbieżności lub rozbieżności przepływu po powierzchni. Wartości dodatnie wskazują obszary rozbieżnego przepływu po powierzchni. Ujemne krzywizny styczne wskazują obszary zbieżnego przepływu po powierzchni. Dodatnia krzywizna styczna (warstwica normalna) wskazuje, że powierzchnia w danej komórce jest wypukła prostopadle do kierunku spadku. Ujemna krzywizna wskazuje, że powierzchnia w danej komórce jest wklęsła prostopadle do kierunku spadku. Wartość 0 wskazuje, że powierzchnia jest płaska.
  • Krzywizna profilu (warstwica odwzorowana) — mierzona jest geometryczna krzywizna normalna wzdłuż linii spadku. Krzywizna ta jest zwykle stosowana do charakteryzowania przyspieszenia i spowolnienia przepływu po powierzchni. Wartości dodatnie wskazują obszary przyspieszenia spadku przepływu po powierzchni i erozji. Ujemna krzywizna profilu wskazuje obszary spowolnienia przepływu po powierzchni i powstawania osadów. Dodatnia krzywizna profilu (normalna linia spadku) wskazuje, że powierzchnia w danej komórce jest wypukła w kierunku spadku. Ujemna krzywizna wskazuje, że powierzchnia w danej komórce jest wklęsła w tym samym kierunku. Wartość 0 wskazuje, że powierzchnia jest płaska.
  • Krzywizna planu (warstwica odwzorowana) — mierzona jest krzywizna wzdłuż linii warstwic.
  • Skręcenie geodezyjne warstwicy — mierzona jest szybkość zmian kąta spadku wzdłuż linii warstwic.
  • Krzywizna Gaussa — mierzona jest krzywizna całkowita powierzchni. Jest obliczana jako iloczyn krzywizny minimalnej i maksymalnej. Wartości dodatnie wskazują, że powierzchnia w danej komórce jest wypukła, a ujemne — że jest wklęsła. Wartość 0 wskazuje, że powierzchnia jest płaska.
  • Krzywizna Casoratiego — mierzona jest ogólna krzywizna powierzchni. Może być równa 0 lub przyjmować dowolną wartość dodatnią. Może być równa 0 lub zawsze dodatnia. Duże wartości dodatnie wskazują obszary o ostrych zagięciach w wielu kierunkach.

• Pomiar spadku określa jednostki miary używane w wynikowym rastrze spadków.

  Ten parametr jest dostępny tylko wtedy, gdy parametr Typ parametru jest skonfigurowany na Spadek. Dostępne są następujące opcje:

  • Stopnie — zakres spadku przyjmuje wartości od 0 do 90 stopni.
  • Wzrost procentowy — zakres od 0 do praktycznie nieskończoności. Płaska powierzchnia to 0%, powierzchnia o nachyleniu 45 stopni to 100%. Wraz ze zbliżaniem się powierzchni do pionu procentowe nachylenie staje się coraz większe.

• Odwzoruj azymuty geodezyjne określa, czy azymuty geodezyjne są odwzorowywane w celu skorygowania zniekształcenia kątowego spowodowanego wynikowym odniesieniem przestrzennym.

  Ten parametr jest dostępny tylko wtedy, gdy parametr Typ parametru jest skonfigurowany na Ekspozycja.

  • Niezaznaczone — azymuty geodezyjne nie są odwzorowywane. Jest to opcja domyślna.
  • Zaznaczone — azymuty geodezyjne są odwzorowywane. W tym przypadku północ jest zawsze reprezentowana przez 360 stopni, a azymuty są odwzorowywane w sposób korygujący zniekształcenie powodowane przez ustawienie środowiska określające Wynikowy układ współrzędnych, który nie odwzorowuje wiernie kątów. Kąty te mogą być używane do dokładnego zlokalizowania punktów wzdłuż spadku o największym nachyleniu. Zaznacz parametr Odwzoruj azymuty geodezyjne, jeśli używasz danych wynikowych narzędzia Parametry powierzchni jako wejściowego kierunku powrotnego w parametrze Wejściowy raster kierunku powrotnego na potrzeby narzędzia w zestawie narzędzi Narzędzia bliskości.

• Użyj ekspozycji równikowej wskazuje, czy ekspozycja jest mierzona od punktu na równiku, czy od bieguna północnego.

  Ten parametr jest dostępny tylko wtedy, gdy parametr Typ parametru jest skonfigurowany na Ekspozycja.

  • Niezaznaczone — ekspozycja jest mierzona od bieguna północnego. Jest to opcja domyślna.
  • Zaznaczone — ekspozycja jest mierzona od punktu na równiku, aby skorygować odchylenie kierunku występujące podczas zbliżania się do biegunów. Ten parametr zapewnia, że osie wschód-zachód i północ-południe są prostopadłe względem siebie. Używaj tej opcji, jeśli teren znajduje się w pobliżu bieguna północnego lub południowego.

• Typ powierzchni lokalnej określa typ funkcji powierzchniowej, która będzie dopasowywana wokół komórki docelowej. Dostępne są następujące opcje:

  • Kwadratowa — do komórek w sąsiedztwie będzie dopasowywana kwadratowa funkcja powierzchniowa. Ta funkcja powierzchniowa nie pasuje do komórek w sąsiedztwie dokładnie, co jest zalecana dla większości danych i aplikacji. Jest to opcja domyślna.

    Powierzchnia kwadratowa minimalizuje wpływ szumu w wejściowym rastrze powierzchni, co ma szczególne znaczenie podczas obliczania krzywizny.

    Opcji tej należy używać, określając wielkość sąsiedztwa za pomocą parametru Odległość sąsiedztwa, którego wartość jest większa od wielkości komórki, oraz podczas korzystania z opcji sąsiedztwa adaptacyjnego.

  • Dwukwadratowa — do komórek w sąsiedztwie będzie dopasowywana dwukwadratowa funkcja powierzchniowa.

    Ta opcja jest odpowiednia w przypadku bardzo dokładnej powierzchni wejściowej.

    Jeśli odległość sąsiedztwa przekracza wielkość komórki rastra wejściowego, zalety dokładności typu powierzchni dwukwadratowej zostaną utracone. Pozostaw odległość sąsiedztwa jako ustawienie domyślne (równe wielkości komórki).

• Odległość sąsiedztwa to odległość od środka komórki docelowej, od którego obliczane są dane wynikowe. Określa wielkość sąsiedztwa.

  Wartością domyślną jest wielkość komórki rastra wejściowego, której wynikiem jest sąsiedztwo 3 na 3. Nie może być mniejsza niż wielkość komórki rastra wejściowego. Jeśli określono odległość sąsiedztwa, która nie skutkuje nierównymi przedziałami wielkości komórki, zostanie ona zaokrąglona w górę do najbliższego przedziału wielkości komórki. Ponadto największa odległość sąsiedztwa jest 7 razy większa od wielkości komórki, czego wynikiem jest okno o wielkości 15 na 15 komórek. Dowolna podana odległość, która jest większa niż 7-krotność wielkości komórki, powoduje zawsze użycie okna o wielkości 15 na 15 komórek.

  Mniejsza odległość sąsiedztwa pozwala uwzględnić większą lokalną zmienność terenu i cechy mniejszych obiektów krajobrazu. W przypadku danych wysokościowych o wysokiej rozdzielczości większe odległości mogą być bardziej odpowiednie.

• Użyj sąsiedztwa adaptacyjnego wskazuje, czy odległość sąsiedztwa zależy od zmian krajobrazu. Odległość sąsiedztwa zmniejsza się, jeśli występuje zbyt duża zmienność w oknie obliczeń. Maksymalna odległość jest określana przez wartość parametru Odległość sąsiedztwa.

  Minimalną odległością jest wielkość komórki rastra wejściowego.

  • Niezaznaczone — we wszystkich lokalizacjach będzie używana jedna (stała) odległość sąsiedztwa. Jest to opcja domyślna.
  • Zaznaczone — we wszystkich lokalizacjach będzie używana adaptacyjna odległość sąsiedztwa.

• Jednostka Z określa jednostkę liniową wartości Z w pionie.

  Jest ona definiowana przez pionowy układ współrzędnych, jeśli taki istnieje. Jeśli pionowy układ współrzędnych nie istnieje, jednostka Z powinna być definiowana na podstawie listy jednostek, aby zapewnić poprawność obliczeń geodezyjnych. Wartość domyślna to Metr. Dostępne są następujące jednostki liniowe: Cal, Stopa, Jard, Mila (USA), Mila morska, Milimetr, Decymetr, Centymetr, Metr i Kilometr.

Warstwa wynikowa

Grupa Warstwa wynikowa zawiera następujące parametry:

• Nazwa rastra wynikowego to nazwa rastra zawierającego wartości parametru powierzchni podanego typu.

  Nazwa musi być unikalna. Jeśli w instytucji istnieje już warstwa o tej samej nazwie, działanie narzędzia zakończy się niepowodzeniem i wyświetlona zostanie prośba o wybór innej nazwy.

• Opcja Zapisz w folderze określa nazwę folderu na stronie Moje zasoby, w którym zostaną zapisane dane wynikowe.

Środowiska

Ustawienia środowiskowe dotyczące analiz to dodatkowe parametry wpływające na wyniki działania narzędzia. Dostęp do ustawień środowiskowych narzędzia dotyczących analiz można uzyskać z poziomu grupy parametrów Ustawienia środowiskowe.

Narzędzie to obsługuje następujące środowiska analiz:

• Wynikowy układ współrzędnych
• Zasięg przetwarzania

  Notatka:

  Domyślny zasięg przetwarzania w przeglądarce map Map Viewer to Pełny zasięg. To ustawienie domyślne jest inne niż w przeglądarce map Map Viewer Classic, w której domyślnie włączona jest opcja Użyj zasięgu bieżącej mapy.

• Raster dociągania
• Rozmiar komórki
• Maska
• Czynnik przetwarzania równoległego

Dane wynikowe

Dane wynikowe to jeden raster wynikowy z wartościami parametrów powierzchni podanego typu.

Wymagania dotyczące użytkowania

To narzędzie wymaga następujących licencji i konfiguracji:

• Typ użytkownika Creator lub GIS Professional
• Rola Publikujący lub Administrator albo rola niestandardowa odpowiadająca tym rolom
• Serwer ArcGIS Image Server skonfigurowany pod kątem analizy rastrowej

Odniesienia

• James D.E., M.D. Tomer, S.A. Porter. 2014. „Trans-scalar landform segmentation from high-resolution digital elevation models”. Plakat zaprezentowany na dorocznej konferencji użytkowników ESRI w lipcu 2014 roku w San Diego w Kalifornii.
• Minár, J., Evans, I. S., & Jenčo, M. 2020. „A comprehensive system of definitions of land surface (topographic) curvatures, with implications for their application in geoscience modelling and prediction”. Earth-Science Reviews, 103414. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103414

Zasoby

Aby dowiedzieć się więcej, skorzystaj z następujących zasobów:

• Jak działa narzędzie Parametry powierzchni
• Parametry powierzchni w ArcGIS REST API
• Parametry powierzchni w aplikacji ArcGIS Pro z rozszerzeniem Raster Analysis
• Parametry powierzchni w aplikacji ArcGIS Pro z rozszerzeniem Spatial Analyst