坡向用於識別出從每個像元到其相鄰像元方向上值的變化率最大的下坡方向。坡向可以被視為坡度方向。輸出柵格中各像元的值可指示出各像元位置處表面的朝向的羅盤方向。將按照順時針方向進行測量，角度範圍介於 0（正北）到 360（仍是正北）之間，即完整的圓。不具有下坡方向的平坦區域將賦值為 -1。
工具/原料
ArcGIS
坡向工具
方法/步驟
坡向資料集中每個像元的值都可指示出該像元的坡度朝向。
從概念上講，坡向工具將根據要處理的像元或中心像元周圍一個 3 x 3 的像元鄰域的 z 值擬合出一個平面。該平面的朝向就是待處理像元的坡向。
下圖顯示的是輸入高程資料集和輸出坡向柵格。
為什麼使用坡向工具?
通過坡向工具，您可完成以下任務：
· 在尋找最適合滑雪的山坡的過程中，查詢某座山所有朝北的坡。
· 在統計各地區生物多樣性的研究中，計算某區域中各個位置的日照強度。
· 作為判斷最先遭受洪流襲擊的居住區位置研究的一部分，在某山區中查詢所有朝南的山坡，從而判斷出雪最先融化的位置。
· 識別出地勢平坦的區域，以便從中挑選出可供飛機緊急著陸的一塊區域。
坡向演算法
移動的 3 x 3 視窗會訪問輸入柵格中的每個像元，而每次位於視窗中心的像元的坡向值將通過一種將納入八個相鄰像元值的演算法進行計算。這些像元使用字母 a至 i 進行確定，其中 e 表示當前正在計算坡向的像元。
像元 e 在 x 方向上的變化率將通過以下演算法進行計算：
[dz/dx] = ((c + 2f + i) - (a + 2d + g)) / 8
像元 e 在 y 方向上的變化率將通過以下演算法進行計算：
[dz/dy] = ((g + 2h + i) - (a + 2b + c)) / 8
代入像元 e 在 x 方向和 y 方向上的變化率，坡向將通過以下演算法進行計算：
aspect = 57.29578 * atan2 ([dz/dy], -[dz/dx])
然後，坡向值將根據以下規則轉換為羅盤方向值(0 到 360 度)：
if aspect < 0 cell = 90.0 - aspect else if aspect > 90.0 cell = 360.0 - aspect + 90.0 else cell = 90.0 - aspect
坡向計算示例
示例中，將計算移動視窗內中心像元的坡向值。
中心像元 e 在 x 方向上的變化率為：
[dz/dx] = ((c + 2f + i) - (a + 2d + g)) / 8 = ((85 + 170 + 84)) - (101 + 202 + 101)) / 8 = -8.125
像元 e 在 y 方向上的變化率為：
[dz/dy] = ((g + 2h + i) - (a + 2b + c)) / 8 = ((101 + 182 + 84) - (101 + 184 + 85)) / 8 = -0.375
坡向計算如下：
aspect = 57.29578 * atan2 ([dz/dy], -[dz/dx]) = 57.29578 * atan2 (-0.375, 8.125) = -2.64
由於計算得出的值小於零，則根據最終規則得出：
cell = 90.0 - aspect = 90 - (-2.64) = 90 + 2.64 = 92.64
中心像元 e 的值 92.64 表明它的坡向為朝東。
