坡面地形因子提取

《坡面地形因子提取》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第七章坡面地形因子提取7.1概論地理數(shù)據(jù)是直接或間接關(guān)聯(lián)著相對(duì)于地球的某個(gè)地點(diǎn)的數(shù)據(jù)，是表示地理位置、分布特點(diǎn)的自然現(xiàn)象和社會(huì)現(xiàn)象的諸要素文件。地理數(shù)據(jù)包括自然地理數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。自然地理數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中通常按矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或格網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存貯，構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的主體。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中按統(tǒng)計(jì)圖表形式存貯，是地理信息系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。地形數(shù)據(jù)是地理數(shù)據(jù)之一。數(shù)據(jù)類型被分為三類，即空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，它們有如下的屬性：空間數(shù)據(jù)描述了對(duì)象的空間位置，包括它們的形狀以及相互的空間關(guān)系。通常情況下，點(diǎn)

2、、線或面間的空間關(guān)系在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)下描述，從而反映現(xiàn)實(shí)世界的情況。空間數(shù)據(jù)可以是柵格數(shù)據(jù)（像素），也可以是矢量數(shù)據(jù)（多邊形/區(qū)域，線，點(diǎn)）（同樣地形數(shù)據(jù)也具有這些特點(diǎn)）。GIS的空間和屬性數(shù)據(jù)DEM數(shù)據(jù)的應(yīng)用分為兩大類：直接應(yīng)用：DEM作為測圖自動(dòng)化的重要組成部分和GIS數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。間接應(yīng)用：如坡度、坡向、三維透視。由DEM產(chǎn)生這些派生的數(shù)據(jù)過程稱為地形分析。地形分析是地形環(huán)境認(rèn)知的一種重要手段，傳統(tǒng)的地形分析是基于二維平面地圖進(jìn)行的。從基于紙質(zhì)地圖的地形分析發(fā)展到基于數(shù)字地圖的地形分析，計(jì)算

3、機(jī)取代了大量的人工計(jì)算和繪制，地形分析的手段、功能發(fā)生了一次飛躍；可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，使得建立三維實(shí)時(shí)、交互的仿真地形環(huán)境成為可能，同時(shí)也需要實(shí)現(xiàn)三維地形環(huán)境中的地形分析。特別是DEM的出現(xiàn)和大量應(yīng)用，使得從地形屬性中提取各類地形參數(shù)和特征因子更加的簡便和準(zhǔn)確。用來描述地形特征和空間分布的地形參數(shù)很多，不同的應(yīng)用目的，不同的學(xué)科和領(lǐng)域?qū)Υ说睦斫夂头诸愐膊煌?。本課程將綜合相關(guān)知識(shí)，著重介紹基本因子分析、地形特征提取、水文分析和可視域分析。7.2基本地形因子分析本質(zhì)上講，DEM是地形的一個(gè)

4、數(shù)學(xué)模型，可以看成是一個(gè)或多個(gè)函數(shù)的集合。實(shí)際上許多地形因子就是從這些函數(shù)進(jìn)行一階或二階推導(dǎo)出來的，也有的通過某種組合或復(fù)合運(yùn)算得到。地形因子是為定量表達(dá)地貌形態(tài)特征而設(shè)定的具有一定意義的數(shù)學(xué)參數(shù)或指標(biāo)。7.2.1坡面因子（1）坡面因子的分類按照坡面因子所描述的空間區(qū)域范圍按照提取坡面因子差分計(jì)算的階數(shù)按照坡面的形態(tài)特征按照坡面因子所描述的空間區(qū)域范圍，可以將坡面因子劃分為微觀坡面因子與宏觀坡面因子兩種基本類型。按照提取坡面因子差分計(jì)算的階數(shù)按照坡面的形態(tài)特征7.2.2坡面因子提取的算法基礎(chǔ)（1）

5、DEM格網(wǎng)數(shù)據(jù)的空間矢量表達(dá)在DEM中，具有空間矢量特征的坡面因子的自動(dòng)提取，通常采用的是空間矢量分析原理的差分計(jì)算的方法完成。如圖，P點(diǎn)的坡面因子提取是基于由相鄰八個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)確定的地表微分單元的標(biāo)準(zhǔn)矢量數(shù)據(jù)。（2）坡面因子提取常用的分析窗口窗口分析（鄰域分析）是在DEM數(shù)據(jù)中提取坡面信息的主要分析方法。其原理是：對(duì)柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的一個(gè)、多個(gè)柵格點(diǎn)或全部數(shù)據(jù)，開辟一個(gè)有固定分析半徑的窗口，并在該窗口內(nèi)進(jìn)行諸如極值、均值、標(biāo)準(zhǔn)差等一系列統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，或進(jìn)行差分及與其他層面信息的復(fù)合分析。7.2.3坡面因子

6、分析（1）坡度定義：坡度是指表面的傾斜或者陡峭程度。嚴(yán)格地講，地表面任一點(diǎn)的坡度是指過該點(diǎn)的切平面與水平地面的夾角。坡度表示了地表面在該點(diǎn)的傾斜程度，在數(shù)值上等于過該點(diǎn)的地表微分單元的法矢量與z軸的夾角（如圖所示）。坡度的表示方法坡度的分類（1）平均坡度：根據(jù)圖斑的范圍，找到在這一范圍內(nèi)所有的坡度值，然后利用這些坡度值計(jì)算一個(gè)均值作為該圖斑的坡度值。（2）最大值坡度：根據(jù)圖斑的范圍，找到在這一范圍內(nèi)所有的坡度值，然后利用這些坡度值計(jì)算一個(gè)最大值作為該圖斑的坡度值。（3）最小值坡度：根據(jù)圖斑的范圍，

7、找到在這一范圍內(nèi)所有的坡度值，然后利用這些坡度值計(jì)算一個(gè)最小值作為該圖斑的坡度值。（4）概率坡度：根據(jù)圖斑的范圍，找到在這一范圍內(nèi)所有的坡度值，并對(duì)這些坡度值按照耕地的坡度分級(jí)方法進(jìn)行分級(jí)，然后，統(tǒng)計(jì)每一個(gè)坡度等級(jí)的個(gè)數(shù)，將坡度等級(jí)最多的等級(jí)作為該圖斑的坡度等級(jí)值。（5）中值坡度：根據(jù)圖斑的范圍，找到在這一范圍內(nèi)所有的坡度值，然后將這些坡度值按順序排列，將中間的坡度作為該圖斑的坡度值。（6）中心點(diǎn)坡度：根據(jù)圖斑的范圍，找到在這一范圍內(nèi)的中心點(diǎn)，把中心點(diǎn)的坡度作為該圖斑的坡度值。利用數(shù)字高程模型在A

8、rcview中利用spatial模型提取坡度圖由DEM提取的坡度圖坡度提取結(jié)果AddData對(duì)話框（2）坡向坡向是指坡面的朝向。它表示表面某處最陡的傾斜方向。它可以被認(rèn)為是山體所面向的坡的方向或指南針的方向。在計(jì)算坡向的過程中，對(duì)TIN表面的每個(gè)三角面或柵格圖像的每一個(gè)像元進(jìn)行計(jì)算。坡向以度為單位，從0度（正北方向）到360度，即繞完一圈以后的正北方向，來度量。坡向圖中的每個(gè)柵格單元的值表明此柵格單元所在坡的朝向。水平的坡沒有朝向，被賦值為-1。為什么使用坡向函數(shù)？找出某個(gè)山區(qū)所有