サーフェス パラメーター ツールは、測地線方法を使用して、傾斜方向、傾斜角、曲率などのラスター サーフェスのパラメーターを計算します。
出力はホスト イメージ レイヤーです。
例
サーフェス パラメーター ツールは以下のシナリオで使用できます。
- 測地線方法を使用して傾斜方向と傾斜角を計算する。
- 測地線方法を使用してさまざまな曲率を計算する。 たとえば、サーフェス上の流れの地形的な収束や分岐を特徴付ける正接曲率を計算できます。
使用上の注意
サーフェス パラメーターには入力レイヤー、サーフェス パラメーターの設定、結果レイヤーの構成が含まれています。
入力レイヤー
[入力レイヤー] グループには次のパラメーターがあります。
[入力サーフェス ラスター] は計算に使用されるサーフェス ラスターです。
入力ラスターの鉛直座標系では、Z 単位が使用できる場合は自動的に適用されます。 Z 単位が定義されていない場合、デフォルトでメートルが使用されます。
[オプションのレイヤー] グループには次のパラメーターがあります。
[入力解析マスク ラスターまたはフィーチャ] は、解析を行う場所を指定します。 ラスターでもフィーチャでもかまいません。[レイヤー] ボタンを使用してレイヤーを選択するか、[入力フィーチャの描画] ボタンを使用して、入力として使用するスケッチ レイヤーを作成することができます。
入力がフィーチャの場合、ポイント、ライン、ポリゴン タイプのいずれかにできます。
入力がラスターの場合、整数タイプまたは浮動小数点タイプのいずれかになります。 入力マスク データがラスターの場合、解析は有効な値 (0 を含む) をもつ場所で行われます。 マスク入力の NoData のセルは、出力でも NoData になります。
[入力サーフェス ラスター] および [入力解析マスク ラスターまたはフィーチャ] パラメーター値のセル サイズが同じで、セルが位置揃えされている場合、これらはツールで直接使用されます。 ツールの実行時に内部でリサンプリングされません。
セル サイズが異なる場合、出力セル サイズは入力の最大値になり、[入力サーフェス ラスター] の値は内部でスナップ対象ラスターとして使用されます。 セル サイズは同じだが、セル同士が位置揃えされていない場合、[入力サーフェス ラスター] の値が内部でスナップ対象ラスターとして使用されます。 これらの場合、抽出操作が実行される前に、内部でリサンプリングが行われます。 詳細については、「セル サイズ」と「スナップ対象ラスター」の環境トピックをご参照ください。
[入力解析マスク ラスターまたはフィーチャ] はマスク環境設定よりも優先されます。
サーフェス パラメーターの設定
[サーフェス パラメーターの設定] グループには次のパラメーターがあります。
[パラメーターのタイプ] では計算するサーフェス パラメーターのタイプを指定します。
ターゲット セルの周囲に局所サーフェスを適合させることで、セルごとに利用可能な各サーフェス パラメーターのタイプが計算されます。 すべての曲率タイプ出力の単位が出力座標系の X、Y 単位の逆数 (ガウス曲率の逆数の 2 乗) になります。 使用できるオプションは次のとおりです。
- [傾斜角] - 標高の変化率、DEM の最初の派生を計算します。 傾斜角出力の値の範囲は、[傾斜角の計測] パラメーターで指定した単位によって異なります。 これがデフォルトです。
- [傾斜方向] - 各セルの最大変化率の下り傾斜方向を計算します。 出力は、各位置の下りの傾斜角が指しているコンパス方位を表します。 コンパスの向きは、0 〜 360 度の正の角度で、北から時計回りに計測されます。
- [平均曲率] - サーフェスの全体的な曲率を測定します。 最小曲率と最大曲率の平均として計算されます。 この曲線は、方向や重力の影響とは無関係に、サーフェス固有の凸面または凹面を表します。 高い正の値は最大の浸食エリアを示し、高い負の値は最大の堆積エリアを示します (Minár および他の著者、 2020)。
- [正接 (正規コンター) 曲率] - 傾斜に垂直で等高線に接する幾何学的な法曲率を測定します。 この曲率は通常、これはサーフェス上の流れの収束や分岐を特徴付けるために適用されます。 正の値は、サーフェスの流れが分岐している領域を示します。 負の接線曲率は、サーフェスの流れが収束している領域を示します。 正の接線 (正規コンター) 曲率は、傾斜の方向に垂直なセルでサーフェスが凸状であることを示します。 負の曲率は、サーフェスが傾斜に垂直な方向のセルで凹状になっていることを示します。 ゼロ (0) という値はサーフェスが平らであることを示します。
- [断面 (投影コンター) 曲率] - 傾斜に沿った幾何学的な法曲率を測定します。 この曲率は通常、サーフェス下方の流れの収束や分岐を特徴付けるために適用されます。 正の値は、サーフェスの流れや侵食が加速している領域を示します。 負の断面曲率は、サーフェスの流れや堆積が遅くなっている領域を示します。 正の断面 (正規傾斜ライン) 曲率は、サーフェスが傾斜方向のセルで凸状になっていることを示します。 負の曲率は、サーフェスが同じ方向のセルで凹状になっていることを示します。 ゼロ (0) という値はサーフェスが平らであることを示します。
- [平面 (投影コンター) 曲率] - コンター ラインに沿った曲率を測定します。
- [コンター測地線のねじれ] - コンター ラインに沿った傾斜角の変化率を測定します。
- [ガウス曲率] - サーフェスの全体的な曲率を測定します。 最小曲率と最大曲率の積として計算されます。 値が正の場合はサーフェスがそのセルで凸面であることを示し、値が負の場合は凹面であることを示します。 ゼロ (0) という値はサーフェスが平らであることを示します。
- [カソラティ曲率] - サーフェスの一般的な曲率を測定します。 ゼロまたは任意の正の数値です。 ゼロまたは常に正です。 正の値が高い場合、角の領域が複数の方向に曲がっていることを示します。
[傾斜角の計測] では、出力傾斜角ラスターで使用する計測単位を指定します。
[パラメーターのタイプ] パラメーターが [傾斜角] に設定されている場合のみ、このパラメーターを使用できます。 使用できるオプションは次のとおりです。
- [度] - 傾斜角の値の範囲は 0 ～ 90 度です。
- [勾配率] - 範囲は 0 から基本的に無限です。 平坦なサーフェスを 0%、45 度のサーフェスを 100% として表し、サーフェスが垂直に近くなるほど勾配率は大きくなります。
[測地線方位の投影] では、出力空間参照によって引き起こされる角度の歪みを修正するために、測地線方位を投影するかどうかを指定します。
[パラメーターのタイプ] パラメーターが [傾斜方向] に設定されている場合のみ、このパラメーターを使用できます。
- オフ - 測地線方位は投影されません。 これがデフォルトです。
- オン - 測地線方位が投影されます。 この場合、北は常に 360 度で表され、方位は、非正角な出力座標系環境設定によって引き起こされる歪みを修正するために投影されます。 これらの角度を使用すると、最も急な下り勾配に沿ったポイントを正確に配置できます。 近接の使用ツールセットのツールで、サーフェス パラメーター ツールの出力を [入力バック方向ラスター] パラメーターにおけるバック方向として使用する場合、[測地線方位の投影] パラメーターをオンにしてください。
[赤道傾斜方向の使用] では、赤道上のポイントからの傾斜方向を測定するか、北極からの傾斜方向を測定するかを指定します。
[パラメーターのタイプ] パラメーターが [傾斜方向] に設定されている場合のみ、このパラメーターを使用できます。
- オフ - 北極からの傾斜方向を測定します。 これがデフォルトです。
- オン - 傾斜方向は赤道に沿ったポイントから測定され、極点に近づいたときに発生する方向のねじれを補正します。 このパラメーターは、南北軸と東西軸が互いに垂直である状態を確保します。 テレインが北極または南極に近い場合にこのオプションを使用します。
[ローカル サーフェス タイプ] では、ターゲット セルの周囲に合わせるサーフェス関数のタイプを指定します。 使用できるオプションは次のとおりです。
[二次] - 二次サーフェス関数を近傍セルに合わせます。 このサーフェス関数は近傍セルを正確にフィッティングしないため、大半のデータと用途で推奨されています。 これがデフォルトです。
二次サーフェスは、入力サーフェス ラスターのノイズの影響を最小限に抑えます。この効果は曲率を計算する際に特に重要です。
[近傍距離] パラメーターでセル サイズよりも大きい近傍サイズを指定する場合、および適応近傍オプションを使用する場合はこのオプションを使用します。
[四次] - 四次サーフェス関数を近傍セルに合わせます。
このオプションは精度の高い入力サーフェスに適しています。
近傍距離が入力ラスターのセル サイズよりも大きい場合、四次サーフェス タイプの精度の利点は失われます。 近傍距離はデフォルトのまま (セル サイズに等しい状態) にしておきます。
[近傍距離] は、出力計算元のターゲット セルの中心からの距離です。 これは、近傍サイズを決定します。
デフォルト値は入力ラスターのセル サイズで、3 x 3 近傍になります。 入力ラスターのセル サイズよりも小さくすることはできません。 指定された近傍距離がセル サイズの奇数倍にならない場合は、セル サイズの次の倍数に切り上げられます。 さらに、最大の近傍距離はセル サイズの 7 倍で、結果として 15 x 15 セルのウィンドウができます。 セル サイズの 7 倍よりも大きな近傍距離を指定した場合、常に 15 x 15 セルのウィンドウが使用されます。
近隣距離が小さいほど、地形内のローカル変動、小さい地形フィーチャの特性が多く取得されます。 高解像度の標高データでは、距離が大きい方が適切な場合があります。
[適応近傍の使用] では、近傍距離が地形の変更とともに変動するかどうかを指定します。 計算ウィンドウで変動が多すぎると、近隣距離が縮小されます。 最大距離は [近隣距離] パラメーターの値によって決まります。
最小距離は、入力ラスターのセル サイズです。
- オフ - すべての位置で単一 (固定) の近隣距離を使用します。 これがデフォルトです。
- オン - すべての位置で適応可能な近傍距離を使用します。
[Z 単位] では、鉛直方向の Z 値の距離単位を指定します。
これは、鉛直座標系で定義されます (存在する場合)。 鉛直座標系が存在しない場合、正しい測地線の計算を実現するために、単位リストから Z 単位を定義する必要があります。 デフォルトは [メートル] です。 利用できる距離単位は [インチ]、[フィート]、[ヤード]、[US マイル]、[海里]、[ミリメートル]、[デシメートル]、[センチメートル]、[メートル]、[キロメートル] です。
結果レイヤー
[結果レイヤー] グループには次のパラメーターがあります。
[出力ラスター名] は、指定したサーフェス パラメーター タイプ値を含むラスターの名前です。
名前は、一意でなければなりません。 組織内に同じ名前のレイヤーがすでに存在する場合、ツールは失敗し、別の名前を指定するよう求められます。
- [フォルダーに保存] は、結果を保存する [マイ コンテンツ] 内のフォルダーの名前を指定します。
環境
解析環境設定は、ツールの結果に影響する追加パラメーターです。 ツールの解析環境設定には、[環境設定] パラメーター グループからアクセスできます。
このツールでは次の解析環境が適用されます。
出力
出力は、指定したサーフェス パラメーター タイプ値を含む 1 つの出力ラスターです。
使用法の要件
このツールには、次のライセンスと構成が必要です。
- Creator または GIS Professional ユーザー タイプ
- 公開者もしくは管理者ロール、またはそれと同等のカスタム ロール
- 組織がプレミアム機能のライセンスでラスター解析用に構成されているときに使用可能
参考文献
- James D.E., M.D. Tomer, S.A. Porter. 2014. "Trans-scalar landform segmentation from high-resolution digital elevation models." ESRI Annual Users Conference (2014 年 7 月、サンディエゴ、カリフォルニア) で示されたポスター。
- Minár, J., Evans, I. S., & Jenčo, M. 2020. "A comprehensive system of definitions of land surface (topographic) curvatures, with implications for their application in geoscience modelling and prediction". Earth-Science Reviews, 103414. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103414
リソース
詳細については、次のリソースをご参照ください。
- サーフェス パラメーターの仕組み
- ArcGIS REST API のサーフェス パラメーター
- Raster Analytics エクステンション付き ArcGIS Pro のサーフェス パラメーター
- Spatial Analyst エクステンション付き ArcGIS Pro のサーフェス パラメーター