ArcGIS植被覆盖度计算与栅格计算

  遥感，顾名思义就是遥远的感知。就是利用飞机、卫星等平台对地球进行观测并获取数据。这里的数据可以使光谱数据、磁场数据等。今天我们就用一个简单的例子来说明ArcGIS对遥感数据的处理，但是ArcGIS处理遥感并没有其他专业遥感软件如ENVI那样强大，但是也可以做基本的一些分析工作。

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工具和材料：

ArcGIS 10.3、MapGIS、DEM数据和Landsat 8 30m分辨率遥感数据

                                  

任务和目的：

利用ArcGIS作坡度分析和植被覆盖度（VFC）分析，并对二者进行栅格计算以最终获取土壤侵蚀程度分级数据

                                  

      之前的一篇文章一样，我们先下载目标区域的DEM数据，这里的例子是宜昌市兴山县的，按照具体的目标区域对原始DEM数据进行裁剪，最后做坡度分级。这一步属于老知识，下面是今天要讲的新内容。

第一步：下载数据

      第一步当然是下载相应的遥感数据了。下载的地方还是地理空间数据云（http://www.gscloud.cn/）。与之前下载DEM一样，先选择好兴山县，搜索之前注意数据集要选择LANDSAT系列数据，而不是DEM数据，然后我们进一步选择Landsat 8数据。

       搜索之后会出现很多幅可供选择的影像。这些影像主要有两个不同之处，一是拍摄时间不同，二是拍摄时的条件不同，尤其是当时的云量。

     云量对我们后期数据处理有很大的影响，所以我们找到云量最小的那一幅下载。这里我发现一个问题及时，我们通过这种方式搜索的影响并不是所有的影像。我们还可以通过这种方式找：先记下所需影像的条带号和行编号，然后在网站的首页直接点击LANDSAT系列数据，如下：

然后在点击Landsat 8的数据列表，然后输入我们上面记下的编号进行搜索，如下：

然后我们就可以看到很多影响，我们选择云量最少，图像最清晰的进行下载，这里提醒一下，这个数据非常大，约1G（之前的DEM只有20M作用）。

第二步：打开遥感数据并裁剪

      遥感数据下载完成后，解压打开得到11张tif图，类似下面这样：

这11张图片就是11个波段的影像，以B_1到B_11表示。这11个波段的信息如下图，不同的波段组合有不同的作用。我们这个例子要计算VFC，要用到波段5和波段4（植被分析）。

      按照之前裁剪DEM的方法裁剪B_4和B_5。

第三步：计算VFC

      这一步中我们要用到ArcGIS中的栅格计算器。计算器在工具箱的空间分析菜单下，我们找到Map Algebra，就可以看到有一个栅格计算器，如下图：

      双击打开后会出现一个类似计算器的对话框。计算VFC首先要计算植被指数NDVI，他们的关系如下：

计算NDVI的pNIR和pR分别表示近红外波段（B_5）和红波段（B_4）。我们首先计算NDVI，在计算器中选择计算对象时双击对象，然后选择运算符即可，如下图：

公式输入完成点击OK就可以进行计算然后输出新图层，也就是NDVI图层。有了NDVI我们还要知道，累积概率在5%和95%处的NDVI值，将他们作为NDVI的最小值和最大值。要怎么做呢，很简单（但是我想了很久），将NDVI再分类即可。当我们对NDVI再分类时选择分类数为20，分类方法选择等间隔，那么我们就可以看到第1类和第19类对应的数值，这就是5%和95%对应的值，到了这我们就不需要继续往下完成再分类了，关掉即可。

      记住NDVI的最小值和最大值，按照公式就可以计算VFC了，过程类似计算NDVI。

第四步：计算侵蚀程度

      侵蚀程度的分级如下（颜色有浅到深表示侵蚀程度增加），可以看到需要坡度和VFC的组合才能决定侵蚀程度，也就是说我们要对坡度和VFC图层同时计算。

      其实我们可以用栅格计算器中的Con函数（条件函数）来计算（具体用法可以自己网上找），但是我在用的时候总是出错，而且错误无法解决。后来我就想了一种替代方法，我用下面这个图解释：

     我用10,30,44,70,92分别代替坡度的5个等级，VFC也类似。为什么要这么做？因为分类嘛，除了用条件语句，就是通过数值来进行分类了。根据坡度和VFC组合产生的侵蚀程度关系，我发现可以用VFC除以坡度来将5类分开，关键在于数值的选择。我的经验是先用12345来代替每个坡度和VFC的分级（大对大），然后根据数值情况做细微调整。目的是让第一类的最小值大于第二类的最大值，这样才能把他们分开。在调整中可能会出现小数，这时候我们要将其扩大倍数让他们变成整数，最简单的就是10倍，比如我这里就将1,3,4.4,7,9.2分别 扩大10倍变为10,30,44,70,92，这样做是为了再分类方便。

      接下来我们要根据上面的数值对坡度和VFC再分类。分类时old value就是实际的数值分类，new value就是我们用于代替实际分类的数值，例如VFC：

       对VFC和坡度再分类完成后，我们就可以进行最后一步了，也就是用VFC除以坡度，过程仍是在栅格计算器中完成。计算完成后我们得到的是侵蚀程度还没有分类，最后我们再对侵蚀程度进行分类，每一类的分界点就是根据下面这张图确定，具体的原理上面已经讲过（红色字）：

      完成后我们就做完了利用遥感和DEM 进行侵蚀程度分级的所有工作。下面要做的就是出图的设置和调整。在主菜单的下，我们找到layout view：

然后在Insert中可以添加图例、比例尺、字体等内容。

右键在图上点击找到属性还可以添加图框，细节操作自己摸索吧。

                                  

下面是成果展示