本文以四川省DEM为实验数据，详细研究了在ArcGIS软件中提取这些地形因子的原理、流程，以及提取过程中应注意的问题，并研究了地形复杂度与其它地形因子的关系。

本次实践的目的是研究利用ArcGIS软件提取各种地形因子的原理、流程和精度，分析其在地形地貌以及水文分析中的适用性，形成基于ArcGIS软件提取地形因子的可用于实际生产环节的操作流程。这对数字流域、水资源勘查与评价等方面具有十分重要的意义。另外，通过本次毕业设计，将加深我们对利用DEM来提取地形因子原理的理解以及提取流程的认识，提高进一步掌握应用DEM解决地形分析的能力。

研究思路

首先详细参阅国内外有关在ArcGIS中基于DEM的地形因子提取原理与算法，概括当前DEM的地形因子提取模型的发展及最新研究进展，总结最具代表性的地形因子提取原理，重点研究其中的关键问题，选取合适的实验数据，将地形因子提取原理加以实现。

研究内容

本文的研究内容主要包括如下几个方面的内容：

1)坡度、坡向等微观因子的提取原理。

2)起伏度、地表粗糙度等宏观因子的提取原理。

3)侵蚀势能、地形位指数等进行统计分析的原理。

4)根据以上原理，如何在ArcGIS中实现具体操作。

章节安排

论文共分为以下四章：

第一章，引言，阐述研究目的与意义；国内外DEM地形因子提取研究现状，研究思路与研究内容等。

第二章，相关概念描述，介绍数字高程模型DEM的含义以及特点，以及相关地形因子的含义。

第三章，典型地形因子提取原理及实现流程。

第四章，结论与展望，总结论文所取得的成果与不足，对下一阶段的目标作展望。

结论

数字高程模型（DEM）数据中包含了丰富的地形、地貌、水文信息，它能够反映各种分辨率的地形特征和水文特征。地形因子反映了地形曲面的固有特征，也是其他工程应用和地学模型的基础。以DEM为基础数据，利用ArcGIS可以提取多种地形因子，微观上包括坡度和坡向、平面曲率和剖面曲率等；宏观上包括地势起伏度、地面粗糙度、地表切割深度度等，更有地形复杂度等统计地形因子，其结果均为具有实际物理意义和量纲的量。

ArcGIS中Spatial Analyst Tools和Hydrology工具集提供了强大的空间分析和水文信息提取功能；本文以四川省DEM数据为例，详细介绍了在ArcGIS软件中提取这些微观地形因子、宏观地形因子、统计地形因子的原理、提取方法以及提取时应注意的问题，并研究了地形复杂度与其他地形因子的关系，研究结果表明地形复杂度指数与平均坡度基本上成线性正相关关系，与沟壑密度成指数正相关关系、与切割深度成幂函数正相关关系。此次实践证明了ArcGIS技术在地形地貌以及水文分析中具有良好的适用性，提高了工作效率，又保证了数据提取的精度。这对数字流域、水资源勘查与评价等方面具有十分重要的意义。

但是由于数字地形模型本身是对对地形曲面的一种近似，数字地形分析算法本质上是对各种具有明确数学定义的地形因子的近似，而且在不同的DEM数据结构中这种近似的方式和精度都有所不同，因此在算法实现中存在有各种途径和方法，这些途径和方法也自然会有各自的优点和缺点。本论文主要介绍的是栅格DEM的地形因子提取原理及方法，且是在应用上具有普遍性的方法，但在实际应用中，还应该结合具体的DEM数据结构、实际地形情况和应用目的，来选定合适的算法和模型。