1 流程圖 

利用水文分析提取山脊線及山谷線，山脊線相當(dāng)于分水線，山谷線相當(dāng)于山谷線。分水線是水流的起源點，這些柵格的水流方向只存在流出方向而不存在流入方向，所以匯流累積量為零。通過對零值的提取就可以得到山脊線。 

山谷線相當(dāng)于匯水線要用反地形求出，即用較大值減去DEM，DEM中山脊線就成為山谷線，山谷線變?yōu)樯郊咕€，用求山脊線的方法求出山谷線，分別利用正反地形求交驗證。 

DEM進(jìn)行填洼，利用水文分析求出流向流量，再提取出匯流累積量為零得值與正地形求交，即得到分水線也就是山脊線。用反地形求流向流量提取匯流累積量為零的部分與負(fù)地形求交就是山谷線。 

圖1-1 流程圖 

2 操作步驟 

2.1 正負(fù)地形求取 

（1）加載DEM數(shù)據(jù)，在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools → Neighborhood→Focus Statistics工具，輸入dem，利用11*11窗口計算平均值。設(shè)置如圖2-1所示。 

圖2-1 焦點統(tǒng)計設(shè)置 

（2）在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Map Algebra ?Raster Calculator工具，對原始數(shù)據(jù)與焦點統(tǒng)計后的DEM做減法。結(jié)果如圖2-2所示。 

圖2-2 減法計算結(jié)果 

（3）在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Reclass?Reclassify工具，對減法運算結(jié)果進(jìn)行重分類，分級界線為0。將大于0的區(qū)域賦值為1，小于0的區(qū)域賦值為0即得到正地形；設(shè)置如圖2-3所示，結(jié)果如圖2-4所示。將大于0的區(qū)域賦值為0，小于0的區(qū)域賦值為1即得到負(fù)地形，設(shè)置如圖2-5所示，結(jié)果如圖2-6所示。 

圖2-3 正地形重分類設(shè)置 

圖2-4 正地形結(jié)果圖 

圖2-5 負(fù)地形重分類設(shè)置 

圖2-6負(fù)地形結(jié)果圖 

2.2 山脊線的提取 

（1）填洼：加載DEM數(shù)據(jù)，在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Hydrology?Fill工具，輸入DEM進(jìn)行填洼，設(shè)置如圖2-7所示。 

圖2-7 填洼設(shè)置 

（2）流向計算：在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ? Hydrology ? Flow Direction工具，輸入填洼后的DEM，得到流向數(shù)據(jù)，設(shè)置如圖2-8所示。 

圖2-8 流向生成設(shè)置 

圖2-9 生成流向結(jié)果圖 

（3）匯流累積量：在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Hydrology?Flow Accumulation工具，輸入流向數(shù)據(jù)，得到流量數(shù)據(jù)，設(shè)置如圖2-10所示，結(jié)果如圖2-11所示。 

圖2-10 生成匯流累積量設(shè)置 

圖2-11 匯流累積量結(jié)果圖 

（4）匯流累積量為0值得提?。涸贏rcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Map Algebra?Raster Calculator工具，輸入公式如圖2-12所示，結(jié)果如圖2-13所示。 

圖2-12 提取匯流累積量為0的值 

圖2-13 匯流累積量為0值的結(jié)果 

（5）利用鄰域分析方法，對提取出來的0值結(jié)果進(jìn)行3x3鄰域分析，求均值，是數(shù)據(jù)光滑。設(shè)置如圖2-14所示，結(jié)果如圖2-15所示。 

圖2-14 鄰域分析設(shè)置 

圖2-15 0值部分求均值結(jié)果 

（6）生成等值線：在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Surface?Contour工具，輸入原始DEM數(shù)據(jù)生成間距為40的等值線。設(shè)置如圖2-16所示，結(jié)果如圖2-17所示。 

圖2-16 生成等值線設(shè)置 

圖2-17 生成等值線結(jié)果圖 

（7）生成山體陰影：在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Surface?hillshade工具，輸入原始DEM，其他設(shè)置按默認(rèn)如圖2-18所示，結(jié)果如圖2-19所示。 

圖2-18 生成山體陰影設(shè)置 

圖2-19 DEM暈渲圖 

（8）在求均值后的0值匯流累積量數(shù)據(jù)上單擊右鍵，選擇屬性，進(jìn)行重新分級，將數(shù)據(jù)分為兩級，調(diào)整臨界點，以等值線圖和暈渲圖進(jìn)行判斷，屬性值越接近1越可能是山脊線位置，確定分界閾值為0.5541.設(shè)置如圖2-20所示。 

圖2-20 對均值后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類 

（9）將屬性直接近1的的一類屬性值設(shè)為1，其余的設(shè)為0。 

（10）在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Map Algebra?Raster Calculator工具，將重分類后的數(shù)據(jù)與正地形數(shù)據(jù)相乘，可以消除存在于負(fù)地形區(qū)域的錯誤山脊線。然后將計算結(jié)果重分類，屬性部位1的柵格設(shè)為NODATA，就得到了山脊線，結(jié)果如圖2-21所示，深色區(qū)域為山脊線。 

圖2-21 計算出研究區(qū)域的山脊線 

2.3 山谷線的提取 

（1）在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Map Algebra?Raster Calculator工具計算反地形，公式為Abs（dem-2000），得到反地形數(shù)據(jù)。如圖2-22所示。 

圖2-22 反地形數(shù)據(jù) 

（2）流向計算：在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Hydrology?Flow Direction工具，輸入反地形數(shù)據(jù)，得到流量數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖2-23所示。 

圖2-23 生成流向結(jié)果圖 

（3）匯流累積量：在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Hydrology?Flow Accumulation工具，輸入流向數(shù)據(jù)，得到流量數(shù)據(jù)，設(shè)置如結(jié)果如圖2-24所示。 

圖2-24 匯流累積量結(jié)果圖 

（4）匯流累積量為0值得提?。涸贏rcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Map Algebra?Raster Calculator工具，結(jié)果如圖2-25所示。 

圖2-25 匯流累積量為0值的結(jié)果 

（5）利用鄰域分析方法，對提取出來的0值結(jié)果進(jìn)行3x3鄰域分析，求均值，是數(shù)據(jù)光滑。結(jié)果如圖2-26所示。 

圖2-26 0值部分求均值結(jié)果 

（6）生成等值線：在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Surface?Contour工具，輸入反DEM數(shù)據(jù)生成間距為40的等值線。設(shè)置如圖結(jié)果如圖2-27所示。 

圖2-27 生成等值線結(jié)果圖 

（7）生成山體陰影：在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Surface?hillshade工具，輸入反DEM，結(jié)果如圖2-28所示。 

圖2-28 反DEM暈渲圖 

（8）在求均值后的0值匯流累積量數(shù)據(jù)上單擊右鍵，選擇屬性，進(jìn)行重新分級，將數(shù)據(jù)分為兩級，調(diào)整臨界點，以等值線圖和暈渲圖進(jìn)行判斷，屬性值越接近1越可能是山脊線位置，確定分界閾值為0.65667。 

（9）將屬性直接近1的的一類屬性值設(shè)為1，其余的設(shè)為0。 

（10）在ArcToolbox中選擇Spacial Analyst Tools ?Map Algebra?Raster Calculator工具，將重分類后的數(shù)據(jù)與負(fù)地形數(shù)據(jù)相乘，可以消除存在于正負(fù)地形區(qū)域的錯誤山脊線。然后將計算結(jié)果重分類，屬性部位1的柵格設(shè)為NODATA，就得到了山谷線，結(jié)果如圖2-29所示，淺色區(qū)域為山谷線。 

圖2-29 計算出研究區(qū)域的山谷線 

2.4 制作專題圖 

打開Layerout view對話框，分別添加dem，山脊山谷線結(jié)果，插入圖名圖例比例尺指北針等地圖制圖要素，調(diào)整后制作專題圖表，結(jié)果如圖2-30,2-31所示。 

圖2-30 山谷線專題圖 

圖2-31 山脊線專題圖