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自动提取山脊线和山谷线arcmap 自动提取山脊线和山谷线的方法1 平面曲率与坡形组合法基于规则格网DEM 是最主要的自动提取山脊线和山谷线的方法,从算法设计原理上来分,大致可以分为以下五种:1) 基于图像处理技术的原理;2) 基于地形表面几何形态分析的原理;3) 基于地形表面流水物理模拟分析原理;4) 基于地形表面几何形态分析和流水物理模拟分析相结合的原理;5) 平面曲率与坡形组合法。平面曲率与坡形组合法提取的山脊、山谷的宽度可由选取平面曲率的大小来调节,方法简便,效果好。该方法基本处理过程为:首先利用DEM 数据提取地面的平面曲率及地面的正负地形,取正地形上平面曲率的大值即为山脊,负地形上平面曲率的大值为山谷。实际应用中,由于平面曲率的提取比较繁琐,而坡向变率( SOA)在一定程度上可以很好地表征平面曲率。因此,下面的提取过程以SOA 代替平面曲率。具体提取过程为:1)激活 DEM 数据, 在 Spatial Analysis 下使用 surface 菜单下的 Derive Aspect 命令, 提取 DEM 坡向层面,记为A;2) 激活 A 层面,在Spatial Analysis 下使用surface 菜单下的Derive Slope 命令,提取A 层面的坡度信息,记为SOA1 ;3) 求取原始DEM 数据层的最大高程值,记为H;通过Spatial Analysis 下的栅格计算器Calculator ,公式为( HDEM ),得到与原来地形相反的DEM 数据层,即反地形DEM 数据;4) 基于反地形DEM 数据求算坡向值;5) 利用 SOA 方法求算反地形的坡向变率,记为SOA2 ;6) 在 Spatial Analysis 下使用栅格计算器Calculator ,公式为 SOA (SOA1+SOA2)-Abs(SOA1-SOA2) / 2,即可求出没有误差的DEM 的坡向变率SOA ;7) 激活原始DEM 数据,在 Spatial Analysis 下使用栅格邻域计算工具Neighborhood Statistics;设置 Statistic type 为平均值,邻域的类型为矩形(也可以为圆),邻域的大小为275275 MAP ,则可得到一个邻域为275275 MAP 的矩形的平均值层面,记为B;8) 在 Spatial Analysis 下使用栅格计算器Calculator ,公式为C DEM-B ,即可求出正负地形分布区域,9) 在 Spatial Analysis下使用栅格计算器Calculator ,公式为D C 0 & SOA 70 ,即可求出山脊线;10)同理,在栅格计算器Calculator 中,修改公式为D C 70,即可求出山谷线地形特征信息提取(山谷线、山脊线)方法 1:SOA 法SOA 法原理: 山谷线和山脊线实质是平面曲率发生突变的地方,所以用 SOA 来近似平面曲率, 提取其中变法大的就是山谷线和山脊线,其中山谷线对应的是负地形中SOA 较大的值,山脊线对应的是正地形中SOA 较大的值。实现路线:1)加载数据并求DEM 数据的坡向变率SOA1 2)求原始数据的反DEM 数据,并求反DEM 数据的坡向变率SOA2 3)通过栅格计算器求出没有误差的DEM 的坡向变率SOA 。从理论可知,SOA1 和 SOA2应该是相同的,故通过下面的表达式可以消除误差SOA = (SOA1+SOA2)-Abs(SOA1-SOA2)/2 4)通过正负地形和SOA 求解山谷线和山脊线山脊线对应的是正地形且SOA 较大值,表达式如下:DEM-meandem0&SOA70 山谷线对应的是负地形且SOA 较大值,表达式如下:DEM-meandem0&SOA70 方法 2:水文分析法原理: 提取山谷线可以等效与提取河流,所以先进行填洼,然后计算水流方向和汇流量,最后提取的河流就是山谷线了,提取山脊线时只需求反DEM 数据的山谷线即可。再次要说明一下,因为水是向下流的,所以要fill,虽然山谷线没有这要求,可是不填充就得不到连续的线,所以也要fill。实现路线:1)加载 DEM 数据,并对其进行填充。对填充后的DEM 数据作流水方向分析,记为f2 流向。2)对 f2 流向作累积汇流量分析,记为f2 汇流量。3)对 f2 汇流量做重分类,把分类值为1 的不显示即得到山谷线。4)山脊线即求反DEM 的山谷线。方法 3:几何形态分析与水文分析相结合原理: 对于山脊线而言, 由于它同时也是分水线,所以对于山脊线上的栅格是水源的起源点,通过地表径流模拟后这些栅格应该汇流累积量为0。所以通过对零值的汇流累积值的栅格的提取就可以得到山脊线。山谷线的提取就是提取反DEM 的山脊线。实现路线:1)加载 DEM 数据并生成其反DEM 数据。2)对反 DEM 数据和方法2 中一样作流向和汇流量分析,得到的数据分别记为f3 流向和 f3汇流。3)对原始DEM 数据做邻域分析,得到meandem 。4)在栅格计算器中写如下表达式即求出山谷线。DEM-meandem0&f3汇流 =0 5) 对原始 DEM 数据做同样的分析得到山脊线。其中需要把 DEM-meandem改成大于零。
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