创建火灾严重性地图

下载数据并打开工程模板

首先,您需要下载必需的数据并打开一个 ArcGIS Pro 工程模板来准备分析工作。

  1. 下载 LandslideData.zip 文件。
  2. 在 C 盘中,创建一个名为 LandslideData 的文件夹。
  3. 前往下载文件夹,并将您下载的 .ZIP 文件内容解压到 LandslideData 文件夹中。
  4. 启动 ArcGIS Pro。 如果收到系统提示,请使用您获得许可的 ArcGIS 组织账户登录。
    注:

    如果您没有 ArcGIS Pro 的访问权限或者 ArcGIS 组织帐户,请参阅软件访问权限选项

  5. 单击从其他模板开始

    单击从其他模板开始。

  6. 浏览至 C:\LandslideData,选择工程模板文件 Landslide_Risk_Project.aptx,然后单击确定

    Landslide_Risk_Project 文件

  7. 新建工程窗口中,将您的工程命名为 Landslide_Risk,并将其保存在计算机文档文件夹的默认位置。 单击确定

    新建工程窗口

    新工程随即打开并显示以加利福尼亚圣罗莎为中心的地图。

    圣罗莎

    接下来,您将建立一个到 LandslideData 文件夹的快速访问链接。

  8. 在功能区上,单击插入选项卡。 在工程组中,单击添加文件夹

    添加文件夹连接

    随即出现添加文件夹连接窗口。

  9. 浏览至您创建的 LandslideData 文件夹。 将其选中并单击确定

    选择 LandslideData 文件夹。

    现在,您已经打开工程并且建立了数据链接,准备开始分析。

分析火灾严重性

不同类型的植被和材料的火灾强度会有所不同,具体取决于其成分、密度、地形、风力、土壤湿度和其他因素。 通常,较高的火灾强度将导致较高的拒水性以及降雨造成的较高的侵蚀可能性。 火灾强度或严重性派生自具有近红外和短波红外波段的多光谱影像,例如 Landsat 8 影像。 借助处理链中的栅格函数,您可以使用于 2017 年在加利福尼亚圣罗莎附近发生的火灾前后获取的 Landsat 8 影像来计算燃烧比率。

首先,您需要添加火灾前后的 Landsat 8 影像、数字高程模型和土地覆被栅格数据集。

  1. 单击功能区上的视图选项卡。 在窗口组中,选择目录窗格

    “目录窗格”按钮

    随即显示目录窗格。

  2. 目录窗格的工程选项卡上,展开文件夹,然后展开 LandslideData 文件夹。 选择内部所有数据集(Basins.tif 除外)并将其拖到地图上。
    提示:

    要同时选择多个项目,可按住 Ctrl 键同时单击文件。

    将数据添加到地图中。

    数据将在内容窗格和地图上显示。

    地图上的栅格数据

    数据包括 2017 年 10 月纳帕县和索诺玛县火灾发生之前 (Before_L8.tif) 和之后 (After_L8.tif) 的 Landsat 8 影像。 还有 2 个图层将用作风险地图的输入。 DEM_30m.tif 图层是显示地形高程的数字高程模型。 Sonoma_NLCD2011.tif 图层是国家土地覆被数据集的一部分,用于显示土地利用和主要植被类型。

  3. 内容窗格中,将 After_L8.tif 图层拖动至列表顶部,然后将 Before_L8.tif 拖动至其下方。 关闭并折叠 Sonoma_NLCD2011.tifDEM_30m.tif 图层。

    内容窗格中的重新排序图层

    目前,Landsat 影像在地图中使用红色、绿色和蓝色波段显示。 要比较火灾迹地,您需要显示一些影像多光谱波段。

    红色、绿色和蓝色波段

  4. After_L8.tif 下,右键单击红色片段,然后选择 sr_band5

    分配红色波段。

  5. 对于绿色,选择 sr_band4;对于蓝色,选择或验证 sr_band3

    After_L8.tif 波段

    此波段组合将以彩色红外模式显示 Landsat 8 影像波段。 植被显示为亮红色。 非植被要素(例如裸露区域和城市区域)将显示为各种灰色和蓝色阴影。

    彩色红外影像

  6. 对于 Before_L8.tif 图层,设置以下内容:

    • 将红色片段更改为 sr_band5
    • 将绿色片段更改为 sr_band4.
    • 将蓝色片段更改为 sr_band3,或确认其已被选择。

    已更新影像波段

    接下来,您将使用卷帘工具比较野火前后影像。

  7. 内容窗格中,单击 After_L8.tif 将其选中。

    “内容”窗格中的选定图层

  8. 在功能区上,单击栅格图层选项卡。 在比较组中,单击卷帘工具。

    卷帘工具

    在地图显示中,指针将显示为箭头。

  9. 在地图中滑动图像时单击即可比较火灾前后的影像。

    使用“卷帘”工具。

    可以垂直或水平滑动。 请注意,Before_L8.tif 中许多红色区域在 After_L8.tif 中为灰色或绿色,表示植被缺失。

  10. 单击功能区上的地图选项卡。 在导航组中,单击浏览

    浏览工具

    指针将恢复正常。 如果所有数据均位于地图上,则可以使用栅格函数来计算火灾严重性。

  11. 单击功能区上的影像选项卡。 在分析组中,选择栅格函数

    栅格函数按钮

    随即显示栅格函数窗格。 系统选项卡包含适用于栅格分析的函数类别。 对于本教程,已为您创建了两个栅格函数模板或 RFT。 这些自定义函数模板在工程选项卡下列出。

  12. 栅格函数窗格中,单击工程选项卡。

    “工程”选项卡

    工程中包含了两个栅格函数模板:Landcover_RemapBurn_Severity

    注:

    如果未看到栅格函数模板,请按以下步骤操作:

    栅格函数窗格中,单击自定义选项卡。 在 Landslide Grenada 旁边,单击导入函数按钮。 在选择处理模板窗口中,浏览到“文件夹 > LandslideData”,选择“Landcover_Remap.rft.xml”,然后单击确定。 重复这些步骤,并从同一文件夹中添加 Burn_Severity.rft.xml。

  13. 右键单击 Landcover_Remap,指向移动到,然后指向自定义并单击自定义 1

    选择 Custom1。

    通过将这些函数移至自定义类别,将保存对 RFT 所做的任何编辑(如果已在函数编辑器中对其进行保存)。 如果未保存工程,则在工程类别中所做的更改将丢失。

  14. 单击工程选项卡。 右键单击 Burn_Severity,然后将其移至 Custom1

    接下来,您将打开并浏览 Burn_Severity RFT。

  15. 自定义选项卡中,右键单击 Burn_Severity 模板,然后选择编辑

    选择“编辑”。

    函数编辑器随即打开并显示处理链。

    火灾严重性栅格函数模板

    Band Arithmetic 函数可将影像的像素转换为表达式。 将从火灾前影像中减去火灾后影像,然后通过重映射函数运行。 重映射函数可将像素值分为 5 个火灾严重性类别。 可以根据景观评估研究(Key 和 Benson,2005 年)来获取 5 个火灾严重性值的断点。 处理链中的 Attribute Table 函数将为火灾严重性地图分配色带。 已创建相应色带。

  16. 函数编辑器窗格中,关闭 Burn Severity RFT

    “关闭”按钮

    在了解此栅格函数的工作原理后,您将使用该函数计算工程区域的火灾严重性。

  17. 栅格函数窗格中,单击 Burn_Severity 模板。

    Burn_Severity 属性栅格函数随即显示。

  18. 对于 Pre-Fire Imagery,选择 Before_L8.tif;对于 Post-Fire Imagery,选择 After_L8.tif
  19. 确保输出图层类型设置为栅格图层,然后单击新建图层

    Burn_Severity 属性

    完成此流程可能需要花费几分钟的时间。 完成后,生成的图层将显示在地图中,并在内容窗格中列出。 栅格函数在本质上是临时的 - 移动地图时,将动态或实时执行计算,且不会自动保存计算。 在图层中导航时,将在显示中动态计算火灾严重性。

    Burn_Severity 结果图层

    您可以在地图上滚动并定位受影响最严重的区域。 如图例所示,这些区域在地图上显示为橙色和红色。

  20. 快速访问工具栏上单击保存按钮。

    “保存”按钮

    您已经创建并运行了一个栅格函数模板来创建火灾严重性图层。

在内了解栅格函数的功能后,您将学习如何在下一部分中构建栅格函数模板以创建坡度指数地图。


创建坡度索引地图

构建坡度栅格函数模板

坡度地图是确定坡度稳定性的关键图层。 坡度陡度派生自数字高程模型 (DEM)。 坡度越陡,则越容易滑倒,尤其是在稳定植被已烧毁后的降雨期间。 接下来,您将构建并保存一个栅格函数模板以计算百分比坡度,然后使用其来创建陡度指数。

  1. 单击功能区上的影像选项卡。 在分析组中,单击函数编辑器

    “函数编辑器”按钮

    函数编辑器窗格停靠在地图窗口的底部。

  2. 栅格函数窗格中,单击系统选项卡。 展开表面组。

    表面组

  3. 坡度函数拖入函数编辑器窗格中。

    坡度栅格函数

  4. 函数编辑器窗格的功能区上,单击添加栅格变量

    添加栅格变量。

    随即将标题为栅格的绿色框添加到函数编辑器窗格中。

    栅格变量

  5. 选择栅格框,然后将其置于坡度函数框的左侧。

    坡度框左侧的栅格框

    栅格框用于定义坡度函数的输入数据集。

  6. 指向栅格框可查看显示的输出参数。 单击输出并进行拖动以将栅格元素(Out 参数)连接到坡度函数(DEM 参数)。

    输出栅格已连接

  7. 右键单击栅格,然后单击重命名。 输入 Input DEM,然后按 Enter 键。

    已重命名栅格变量

  8. 双击坡度函数。 在坡度属性窗口中,单击变量选项卡。 对于 DEM,选中 IsPublic 字段。

    IsPublic 已被选中。

    IsPublic 选项允许您在后续工具流程中更改输入数据。

  9. 单击确定

    栅格函数将使用输入数字高程模型计算其坡度。 下一个函数重映射用于将坡度划分为五个陡度类别。

  10. 栅格函数窗格的系统选项卡中,搜索重映射

    搜索 Remap。

  11. 重映射函数拖动到函数编辑器窗格中,并置于坡度函数右侧。

    重映射函数即会添加至栅格函数模板。

  12. 通过将坡度输出设置为重映射栅格输入,将坡度连接到重映射

    重映射函数

    接下来,您需要设置重映射的输入,以将坡度(以度为单位)编入 5 个类别索引中。

  13. 双击重映射函数。 在重映射属性窗口中,单击最小值标题下方的第一个框,然后输入 0。 对于最大值,输入 5;对于输出,输入 1

    最小值、最大值和输出表值

  14. 使用以下值设置其他类别:

    最小值最大值输出

    2

    5

    15

    2

    3

    15

    25

    3

    4

    25

    35

    4

    5

    35

    91

    5

    坡度类别

  15. 单击常规选项卡。 对于输出像素类型,在下拉菜单中选择 8 位带符号

    输出像素类型参数

    属性表工具(您将添加的下一个工具)只能处理 8 位输入栅格。 因此,您需要将输出像素类型参数设置为 8 位带符号

  16. 单击确定
  17. 右键单击重映射函数,然后选择重命名。 输入 Slope Remap,然后按 Enter 键。

    当您稍后在本教程中将多个栅格函数链串在一起时,这将有助于区分函数。

  18. 栅格函数窗格中,搜索属性表函数,然后将其拖动到坡度重映射右侧的函数编辑器窗格中。

    属性表栅格函数

  19. 坡度重映射函数的输出连接到属性表函数的输入(栅格)。

    将坡度重映射连接到属性表栅格函数

  20. 双击属性表函数,将表类型设置为手动

    将表类型设置为“手动”。

  21. 在空白表下,单击生成按钮。

    配色方案按钮

  22. 对于最大值,选择 5。 单击确定

    随即添加值为 1 到 5 的五行,并且默认配色方案为绿色到红色。

    即会向表添加五行。

  23. 单击每行的类别名称并按如下方式分配坡度类别:

    类名称

    1

    平面

    2

    3

    中等

    4

    陡峭

    5

    Very Steep

    坡度属性表

  24. 单击确定

    现已完成栅格函数模板,需要进行保存。

保存并运行坡度函数

将栅格函数模板保存到工程中,并运行它来生成坡度指数图层。

  1. 函数编辑器窗格中,单击另存为

    另存为按钮

    另存为窗口随即出现。

  2. 另存为窗口中,对于名称,输入 Slope_Index
  3. 确保类别设置为自定义子类别设置为自定义 1
  4. 对于描述,复制并粘贴 A raster function template to derive slope from an input DEM

    另存为窗口

  5. 单击确定,然后清除栅格函数窗格中的搜索内容。

    现在,您的 Slope_Index 栅格函数模板 (RFT) 会显示在栅格函数窗格的自定义类别中。

    Slope_Index 栅格函数模板

  6. 栅格函数窗格中,单击 Slope_Index

    单击 Slope_Index。

  7. 对于输入 DEM,选择 DEM_30m.tif。 确保输出图层类型设置为栅格图层

    Slope_Index 参数

  8. 单击新建图层

    完成处理后,图层将显示在地图上,并将在内容窗格中列出,名称为 Slope_Index_DEM_30m.tif

    坡度地图

  9. 函数编辑器窗格中关闭 Slope_Index RFT 并保存工程。

    在拥有对坡度进行分类的函数后,您将组合许多 RFT 以创建山体滑坡风险地图。


创建山体滑坡风险地图

构建滑坡风险栅格函数

山体滑坡风险计算结合了您刚刚使用的两个变量:火灾严重性和坡度。 其中还包括土地覆被,该变量对山体滑坡风险也很重要。 植被通过根系来稳定斜坡。 火灾却可以烧毁大部分稳定植被。 但是,一些类型的植被,尤其是灌木物种,已经适应了火灾,并且其根系在地下很深的位置,可以在火灾中幸存。 根据土地覆被对斜坡的稳定效果,已将其划分为五个类别。 要执行山体滑坡风险计算,您需要将 3 个栅格函数模板添加到一个链中,并对其进行处理。

  1. 在功能区的影像选项卡中,单击函数编辑器

    随即显示函数编辑器窗格。

  2. 栅格函数窗格中,按住 Ctrl 键同时选择 Landcover_RemapBurn_SeveritySlope_Index RFT。 将其拖入函数编辑器画布中。

    已选定栅格函数模板

    默认情况下,RFT 将聚集在一起。 将其分开,以便更容易地连接其输出。

    三个栅格函数模板

  3. 单击并按住鼠标左键并在 Slope_Index 函数周围拖出一个框,然后将整个组拖动到 Burn_Severity RFT 下方。

    移动 Slope_Index 函数。

    提示:

    绿色输入框可标记每个函数链的开始。 Slope_Index RFT 的开头为绿色输入 DEM 框。

    Burn_Severity 下的 Slope_Index

  4. Landcover_Remap RFT 拖动到 Slope_Index RFT 下。

    排列的栅格函数模板

  5. 右键单击每个属性表函数,并根据相应的重映射函数对其进行重命名。

    其新名称应该是火灾严重性属性表坡度属性表土地覆被属性表

    重命名三个属性表栅格函数。

  6. 栅格函数窗格中,单击系统选项卡并搜索加权叠加函数。 将其拖动到函数编辑器窗格中,并置于其他 3 个 RFT 右侧。

    加权叠加栅格函数

  7. 将 3 个属性表输出连接到加权叠加函数的输入参数。

    将三个属性表连接到加权叠加栅格函数。

  8. 函数编辑器窗格中,单击自动布局按钮。

    自动布局工具

    RFT 排列紧凑。

    应用于函数链的自动布局

  9. 双击加权叠加函数。

    加权叠加属性窗口随即显示。 在加权叠加表中,您可以按百分比为每个栅格分配权重。

  10. 加权叠加表中,在 <Burn Severity Attribute Table.OutputRaster> 旁边的单元格中,输入 30。 对于 <Slope Remap Attribute Table.OutputRaster> 图层,分配 55%。 对于 <Landcover Remap Attribute Table.OutputRaster> 图层,分配 15%。

    加权叠加表中应用的百分比权重

    这些危害权重宽泛地基于 USGS 对其国家山体滑坡灾害计划进行的研究。

    重映射表仍为空。 由于所有三个图层具有相同数量的索引类别,因此您将一对一地映射它们。

  11. 加权叠加表中,单击 <Burn Severity Attribute Table.OutputRaster> 图层。 在重映射表中,在下,单击 NODATA 以编辑属性字段并输入 1。 在比例下,单击 NODATA,然后选择 1

    重映射表设置为 1 和 1

  12. 重映射表中,双击列底部的空白行,然后输入 2。 对于比例,选择 2

    更新重映射表。

  13. 重复上一步,为加权叠加表中的所有三个栅格添加行 1 至 5。

    加权叠加表

  14. 单击确定
  15. 栅格函数窗格的系统选项卡中,搜索属性表函数,然后将其拖动到函数编辑器窗格中,并置于加权叠加函数右侧。

    属性表函数

  16. 加权叠加函数的输出连接到属性表函数的输入。
  17. 双击属性表函数。 在属性表属性窗口中,对于表类型,选择手动
  18. 在空白表下,单击生成按钮,然后将最大值设置为 5。 单击确定

    随即添加值为 1 到 5 的五行,并且默认配色方案为绿色到红色。

  19. 单击每行的类别名称并按如下方式进行赋值:

    类名称

    1

    2

    中值

    3

    High

    4

    极高

    5

    Extreme

    类别名称值

  20. 单击确定关闭属性表属性窗口。

保存并运行滑坡风险栅格函数

接下来,您将保存栅格函数模板并运行它,创建滑坡风险图层。 此模板将坡度、火灾严重性和土地覆被作为确定滑坡风险的主要条件。

  1. 函数编辑器窗格中,单击另存为
  2. 另存为窗口中,对于名称,输入 Landslide_Risk。 确保类别设置为自定义子类别设置为自定义 1
  3. 对于描述,复制并粘贴 Raster Function Template to calculate landslide risk based on wildfire burn severity, slope, and landcover

    另存为窗口

  4. 单击确定并关闭函数编辑器窗格。

    您的栅格函数即已完成。 您现在将使用分布式栅格分析运行该函数。

  5. 栅格函数窗格中,清除搜索内容。

    单击清除。

  6. 如有必要,单击自定义选项卡。 单击 Landslide_Risk

    Landslide_Risk 栅格函数随即显示。

  7. 如下所示填入输入参数:

    • 对于火灾前影像,选择 Before_L8.tif
    • 对于火灾后影像,选择 After_L8.tif
    • 对于坡度输入 DEM,选择 DEM_30m.tif
    • 对于土地覆被重映射栅格,选择 Sonoma_NLCD2011.tif

    Landslide_Risk 参数

  8. 对于输出图层类型,选择栅格图层,然后单击新建图层

    Landslide risk 图层

  9. 函数编辑器窗格中关闭 Slope_Index RFT 并保存工程。

    您通过整合多个条件和函数到一个函数中,成功为该区域创建了滑坡风险图层。 滑坡风险图层本身就可以有效地识别高风险区域,不过分析的深度和广度仍有提升空间。

为了更全面地评估滑坡风险,您将进一步考虑研究区域内的流域盆地,因为它们对滑坡风险同样具有重要影响。


按集水区子流域汇总山体滑坡风险

执行栅格分析

虽然山体滑坡风险地图非常有用,但您仍希望进一步分解最危险的区域。 鉴于滑坡风险受到降雨模式和流域特征的影响,您需要使用栅格函数按照研究区内的流域盆地来总结风险。 接着,您将把生成的图层共享到 ArcGIS Online,在这里可以将其添加到 Web 地图或应用程序,并进行共享。

  1. 目录窗格中,单击工程选项卡并浏览到 LandslideData 文件夹连接。
  2. 首先,将 Basins.tif 栅格文件添加至当前地图。

    地图中的 Basins 图层

    此图层用于汇总滑坡风险。 您将运用名为分区统计数据的栅格函数来进行分析。

  3. 栅格函数窗格中,单击系统选项卡。 在搜索框中输入 zonal,并打开分区统计数据函数。
  4. 分区统计属性面板中,设置以下参数:

    • 对于区域栅格,选择 Basins.tif
    • 对于值栅格,选择 Landslide_Risk
    • 接受其余的默认设置。

    分区统计属性

  5. 单击新建栅格
  6. 内容面板中,将区域统计输出图层重命名为 Landslide Risk per Basin (Sonoma and Napa)。 关闭除了 Landslide Risk per Basin (Sonoma and Napa) 图层和底图之外的所有图层。

    在完成分析后,即会向地图添加显示每个集水区的平均风险的数据集。

    Landslide Risk per Basin (Sonoma and Napa) 图层

    以白色和浅灰色显示的区域具有较高的山体滑坡风险值。 这基于您使用栅格函数模板以及坡度、火灾严重性和土地覆被的加权输入计算的风险。

符号化并共享您的分析结果

您已定位了基于盆地的高滑坡风险区域。 但当前的符号化结果不易于辨认,因此您将更新它们,以便更容易理解分析结果。

  1. 内容面板中,右键单击 Landslide Risk per Basin (Sonoma and Napa) 图层,选择符号系统

    随即显示符号系统窗格。

  2. 对于配色方案,单击当前的黑白色方案。

    配色方案

  3. 在显示的菜单中,单击显示名称,并选择坡度配色方案。

    现在,配色方案可以与您创建的其他图层输出相匹配。 接下来,您将混合图层,增强显示效果。

  4. 内容窗格中,确保已选择 Landslide Risk per Basin (Sonoma and Napa) 图层。
  5. 栅格图层选项卡的效果组中,对于图层混合,单击下拉菜单并选择叠加

    叠加选项

    图层的颜色将变深,且应用了透明度。

  6. 放大图层以便近距离查看。

    缩放到混合的图层

    您会看到图层显示已改善,能够清楚地看到底层的底图。 现在,该图层已准备好被共享。

  7. 内容面板中,右键单击 Landslide Risk per Basin (Sonoma and Napa) 图层,指向共享,然后选择共享为 Web 图层
  8. 如果名称中存在下划线,请将其移除。 对于图层类型,选择切片

    共享为 Web 图层属性

  9. 单击配置选项卡。

    配置选项卡

    您将调整一些设置来控制输出投影和缓存处理方式。 选择 Web Mercator 作为输出投影,并选择 ArcGIS Online 作为切片方案。

    注:

    如果您未设置切片方案和缓存选项,您的图层虽然会发布,但在 ArcGIS Online 中将无法使用。

  10. 对于切片方案,单击下拉菜单,并选择 ArcGIS Online / Bing Maps / Google Maps
  11. 展开选项,然后单击本地缓存

    配置选项

  12. 单击发布
  13. 共享为 Web 图层窗格的底部,单击管理 Web 图层链接。

    “管理 web 图层”链接

    随即显示切片图层的项目详细信息页面。

    切片图层项目详细信息

  14. 单击在 Map Viewer 中打开

    虽然图层已显示,但混合效果在共享过程中已丢失。 您可以在 Web 地图中迅速混合图层,增强其外观。

  15. 属性面板的外观部分,对于混合,单击下拉菜单并选择叠加

    叠加混合选项

  16. 关闭混合窗口和属性窗格。

    Blended landslide risk 图层

    现在,Landslide by Subbasin 图层的符号化与其在 ArcGIS Pro 中相同。 接下来,保存 Web 地图,以便可以共享或嵌入到其他应用程序中,如故事或即时应用程序。

  17. 内容(深色)工具栏上,单击保存并打开

    保存并打开

  18. 保存地图窗口中,对于名称,输入 Landslide Risk by Subbasin - Napa & Sonoma,然后单击保存

    现在,Web 地图成为您内容的一部分,您可以将其共享给组织或公众,或作为另一个应用程序的一部分。

    注:

    欲了解关于创建应用程序的详细信息,请参阅本教程

在本教程中,您创建了栅格函数模板以处理条件图层,使用栅格分析工具按集水区子流域汇总了风险,并共享了结果图层。 现在您拥有一个最终结果图层,展示了最高滑坡风险区域,您可以将其纳入其他 Web 地图或应用程序,并在组织内进行共享。