1 流程圖 

利用水文分析提取山脊線及山谷線，山脊線相當于分水線，山谷線相當于山谷線。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地形求交就是山谷線。 

圖1-1 流程圖 

2 操作步驟 

2.1 正負地形求取 

（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 負地形重分類設(shè)置 

圖2-6負地形結(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)與負地形數(shù)據(jù)相乘，可以消除存在于正負地形區(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