【ArcGIS应用】基于ArcGIS的土壤稳定性评估

土壤稳定性评估

      土壤稳定性评估是对土壤稳定情况的一个分析过程，影响土壤稳定性的因素很多，其中包含自然因素和人为因素，自然因素主要包括光照、气候以及植被生长等等，人为因素主要包括房屋建筑以及耕作等人类建设活动。通常，在进行区域土地开发时，需要对整个区域的土壤稳定性进行评估，传统的土壤稳定性评估方法是运用GIS空间分析方法，基于某一区域的数字高程模型数据进行坡度提取和坡向提取，同时将这一区域的土地利用类型矢量数据转换成栅格数据，分别对坡度、坡向和土地利用类型三个数据进行分类并求加权总和，最后生成土壤稳定性专题图，从而为土地开发保护提供决策支持。

土壤稳定性评估原则及工作流程

（一）土壤稳定性评估原则

 （1）坡度越陡，稳定性越低；反之，稳定性越高。坡度分级临界值分别为：

坡度类型	坡度范围值
微坡	<5°
较缓坡	5°~8°
缓坡	8°~15°
较陡坡	15°~25°
陡坡	25°~35°
急陡坡	>35°

（2）阴坡比阳坡稳定，阳坡是面向太阳的山坡，而阴坡则是背对太阳的山坡。北半球阳光主要从南方照向北方，所以南坡(90°-270°)为阳坡，北坡（270°-360°，0°-90°）为阴坡，南半球则相反。

（3）土地利用类型的稳定性级别由高到低分别为：林地、水域、草地、居住用地和耕地。

（二）土壤稳定性评估工作流程

      土壤稳定性评估方法是运用GIS空间分析方法，基于某一区域的数字高程模型（DEM）数据进行坡度提取和坡向提取，同时将这一区域的土地利用类型矢量数据转换成栅格数据，分别对坡度、坡向和土地利用类型三个数据进行重分类并进行加权总和，最后生成土壤稳定性专题图。

图1 土壤稳定性评估工作流程图

一、 数据准备及环境设置

1.1数据准备(以鄱阳湖为例)

     （1）DEM数据

     （2）土地利用矢量（栅格）数据

1.2环境设置

      在菜单栏处的【地理处理】调出面板 → 在选项中选中【环境】→ 单击打开“环境”界面，确定数据的工作空间。

图2 【环境设置】对话框

二、数据处理操作

2.1 提取坡度

       在右侧搜索框搜索“坡度” → 双击【坡度】打开窗口并设置参数（1.“输入栅格”为DEM数据; 2.“输出栅格”命名为“Slope”）→ 【确定】

图3 【坡度】工具及参数设定

图4 坡度分析

2.2 提取坡向

       在右侧搜索框搜索“坡向” → 双击【坡向】打开窗口并设置参数（1.“输入栅格”为DEM数据; 2.“输出栅格”命名为“Aspect”）→ 【确定】

图5 【坡向】工具及参数设定

图6 坡向分析

2.3 对  “Slope” 进行重分类

      在右侧搜索框搜索“重分类” → 双击【重分类】打开窗口并设置参数（1.“输入栅格”为“Slope”; 2.“值字段”选择“Value”，点击“分类”→“类别”设置为“6”; 3.“输出栅格”命名为“Re_Slope”）→ 【确定】

表1 坡度重分类对照表

来源：赵保睿,匡明星,王均浩,覃莹莹.基于ArcGIS的土壤稳定性评估——以张飞庙景区为例[J].北京测绘,2020,34(02):229-232.

图7【重分类】工具及参数设定

图8 坡度重分类结果

2.4 对 “Aspect” 重分类

        在右侧搜索框搜索“重分类” → 双击【重分类】打开窗口并设置参数（1.“输入栅格”为“Aspect”; 2.“值字段”选择“Value”，点击“分类”→“类别”设置为“4”; 3.“输出栅格”命名为“Re_Aspect”）→ 【确定】

表2 坡向重分类对照表

来源：赵保睿,匡明星,王均浩,覃莹莹.基于ArcGIS的土壤稳定性评估——以张飞庙景区为例[J].北京测绘,2020,34(02):229-232.

图9【重分类】工具及参数设定

图10 坡向重分类结果

2.5 土地利用数据栅格化

       在右侧搜索框搜索“面转栅格” → 双击【面转栅格】打开窗口并设置参数 → 【确定】

图11【面转栅格】工具及参数设定

图12土地利用矢量数据栅格化

2.6 对 “土地利用数据（land）” 进行重分类

       在右侧搜索框搜索“重分类” → 双击【重分类】打开窗口并设置参数（1.“输入栅格”为“land”; 2.“值字段”选择“Value”，修改参数值; 3.“输出栅格”命名为“Re_land”）→ 【确定】

表3 土地利用重分类对照表

图13【重分类】工具及参数设定

图14 土地利用重分类结果

2.7 对坡度、坡向、土地利用数据进行空间叠加分析

       在右侧搜索框搜索“栅格计算器” → 双击【栅格计算器】打开窗口并设置参数，分别给“Re_Slope”、“Re_Aspect”、“Re_land”赋予权重0.3、0.3、0.4，输出结果为加权结果。

公式：'Re_land.tif' * 0.4 + 'Re_Aspect.tif' * 0.3 + 'Re_Slope.tif' * 0.3

图15 【栅格计算器】对话框

图16 加权结果

三、专题图制作

3.1 对输出结果进行符号化

       双击结果图层 → 点击【符号系统】 → 选择【分类】，将结果分为3类，分界点为4和7，小于4的为不稳定，4到7的为较稳定，大于7的为很稳定。

图17 加权结果分类属性设定

图18 加权结果分类

3.2出图

      切换到布局视图，添加比例尺、指北针等制图元素后导出图片。

图19 土壤稳定性评估专题图

参考文献

[1]赵保睿,匡明星,王均浩,覃莹莹.基于ArcGIS的土壤稳定性评估——以张飞庙景区为例[J].北京测绘,2020,34(02):229-232.