第8章 特征地理要素提取.ppt

特征地形要素，主要是指对地形在地表的空间分布特征具有控制作用的点、线、面状要素。 特征地形要素构成地表地形与起伏变化的基本框架。 与坡面因子提取采用的小范围窗口（邻域）分析不同，特征地形要素提取则更多地应用较为复杂的技术方法。 山顶点的提取方法： ① 窗口分析法 ② 基于反地形DEM的提取算法 该算法存在的问题： 难以顾及地形的整体变化, 很难去除噪音,往往存在较大的不确定性。 对窗口分析法的改进： 基本思想：山顶点分布在独立存在的自封闭等高线圆内, 该圆内不再有其它等高线。 ② 基于反地形DEM的提取算法 反地形DEM ( Reverse DEM, 缩写为R-DEM ) , 是指以某一水平面为基准, 原始DEM所描述的地面经过完全翻转所构成的数字高程模型。 （1）DEM洼地填平（fill) 由于数据噪声、内插方法的影响，DEM数据中常常包含一些“洼地”，“洼地”将导致流域水流不畅，不能形成完整的流域网络。 最大坡降算法——D8算法 （3）水流累计矩阵生成（flow accumulation) 水流累计矩阵：指流向该格网的所有上游格网单元的水流累计量（以格网单元的数量或面积计）。 （4）流域网络提取（stream networks) 采用的是地表径流漫流模型，通过模拟地表径流的流动来产生水系。 1 通视性分析（Line of sight） 显示两点之间的通视情况，从而判断从一个观察点是否可以看到目标物，回答了“从这里我可以看到哪个目标？”的问题 。 2 可视域分析（Viewshed Analysis） 确定了从一个或多个观察点可以观测到的区域。回答了“从这里我可以看到什么？”的问题。 1 通视性分析 2 可视域分析 8.6 可视性分析 可视性分析也称通视分析，它实质属于对地形进行最优化处理的范畴。比如设置雷达站、电视台的发射站、道路选择、航海导航等，在军事上如布设阵地(加炮兵阵地、电子对抗阵地)、设置观察哨所、铺架通信线路等。 可视性分析的基本因子有两个，一个是两点之间的通视性，另一个是可视域，即对于给定的观察点所覆盖的区域。 1.判断两点之间的可视性的算法 基于栅格DEM判断两点间通视有多种算法，常用的主要有以下两种。 比较常见的一种算法基本思路如下： ①确定过观察点和目标点所在的线段与XY平面垂直的平面S； ②求出地形模型中与平面S相交的所有边； ③判断相交的边是否位于观察点和目标点所在的线段之上，如果有一条边在其上，则察点和目标点不可视 另一种算法是“射线追踪法” 这种算法的基本思想是对于给定的观察点V和某个观察方向，从观察点V开始沿着观察方向计算地形模型中与射线相交的第一个面元，如果这个面元存在．则不再计算。显然这种力法既可用于判断两点相互间是否可视，又可以用于限定区域的水平可视汁算。 2.计算可视域的算法 在规则格网DEM中，可视域经常是以离散的形式表示，即将每个格网点表示为可视或不可视，这就是“可视矩阵”。 计算基于规则格网DEM的可视域，一种简单的方法就是沿着视线的方向，从视点开始到目标格网点，计算与视线相交的格网单元(边或面)，判断相交的格网单元是否可视，从而确定视点与目标视点之间是否可视。 8.6?可视性分析 两点之间的可视性 （5）平面曲率与坡位组合法 即首先利用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。 该种方法提取的山脊、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。 8.3?沟沿线的提取 沟沿线是黄土高原地貌最重要的一条地形特征线。利用DEM提取沟沿线方法的核心是利用沟间地和沟坡地在形态与成因上的差异性进行提取。 坡度：沟间地和沟坡地在坡度上存在明显差异。 剖面曲率：沟沿线与大剖面曲率值的黑色条带呈很好的吻合。 沟壑：利用DEM首先提取沟坡地上的切沟与冲沟，并以此构建缓冲区，再作等值连接，即形成沟沿线。 高程变异：基于沟沿线的数学特征，引入边缘检测算子，检测反映沟沿线两侧高程变化的候选点，借助形态学方法把这些候选点连接成线段，再通过滤除细碎线段，最终生成沟沿线。 8.4?水系的提取 水系提取的有关概念： 集水流域、集水出口、子流域、分水岭、水流网络 基于地表径流漫流模型的水系提取方法 四个基本问题： 洼地的处理 平地的处理 水流方向及水流累积量的确定 水道起始位置的确定 洼地填充 原始DEM 水流方向及水流累积量的确定 32 64 128 16 K 1 8 4 2 Slope=Dz/Di 式中: Slope为两个栅格之间的坡降； Dz为两个栅格单元之间的高程差； Di为两个栅格单元中心之间