5 数字地形特征的提取
实验五DEM坡面地形因子提取
实验五DEM坡面地形因子提取实验目的：通过数字高程模型（DEM）数据提取坡度和坡向地形因子，以分析地形特征对水文过程和土地利用分布的影响。
实验步骤：1.数据准备a) 获取高分辨率的地形DEM数据，可以选择使用Lidar数据或者采用其他方式获取DEM数据。
b)进行数据预处理，包拟合DEM数据，去除噪声和突出值等。
2.坡度计算a)在DEM上采样，计算每个像元上的坡度。
b)坡度计算可以通过以下公式进行计算：Slope(i,j) = arctan(sqrt((dz/dx)^2 + (dz/dy)^2))其中，Slope(i,j)代表坡度， dz/dx代表DEM在x方向的梯度，dz/dy代表DEM在y方向的梯度。
3.坡向计算a)在DEM上采样，计算每个像元上的坡向。
b)坡向计算可以通过以下公式进行计算：Aspect(i,j) = arctan(dz/dx / dz/dy)其中，Aspect(i,j)代表坡向， dz/dx代表DEM在x方向的梯度，dz/dy代表DEM在y方向的梯度。
4.地形指数计算a)根据坡度和坡向的计算结果，可以进一步计算其他地形指数，例如地形湿度、地形开阔度等。
b)地形湿度可以通过计算每个像元周围的流通路径长度来估算。
c)地形开阔度可以通过计算每个像元周围的可见面积来估算。
5.结果分析a)可视化坡度和坡向地形因子，以了解地形特征。
b)利用地形指数，可以分析地形特征对水文过程和土地利用分布的影响。
实验结果分析：通过提取DEM的坡度和坡向地形因子，可以分析出地形特征，进而对水文过程和土地利用分布进行预测和分析。
例如，通过分析坡度可以了解一个地区的地势起伏程度，从而对洪水灾害的发生概率进行预测。
通过分析坡向可以了解水流在地表的流向，从而对土壤侵蚀和水资源分布进行预测。
此外，通过计算其他地形指数，还可以分析地形湿度和地形开阔度对生态环境的影响，为环境管理和规划提供数据支持。
总结：本实验通过DEM数据的处理和分析，提取了坡度和坡向地形因子，并通过计算其他地形指数，以分析地形特征对水文过程和土地利用分布的影响。
测绘技术中的地形分析与地形参数提取技巧
测绘技术中的地形分析与地形参数提取技巧地形是地球表面的地理现象和地貌特征的总称，对于地貌研究和地理信息系统（GIS）应用而言，地形分析和地形参数提取是非常重要的工作。
地形分析和地形参数提取的目的是通过获取和分析地形数据，揭示地表特征的空间分布和关系，从而为土地利用规划、自然资源管理和工程设计等领域提供支持和决策依据。
本文将介绍几种常用的地形分析和地形参数提取技巧。
一、高程数据处理高程数据是地形分析和地形参数提取的基础，其精度和准确性对分析结果的影响很大。
常见的高程数据包括数字高程模型（DEM）、等高线数据和倾斜摄影。
DEM数据是地表高程信息在数字格式下的表示，可以通过测量、遥感和摄影测量等手段获取。
等高线数据是连接等高线上的等高点，表达地形起伏和坡度的变化。
倾斜摄影是利用航空或航天平台上的倾斜摄影机对地表进行拍摄，通过摄影测量技术得到的倾斜摄影图像。
在高程数据处理中，首先需要进行数据获取和预处理。
对于DEM数据，可以通过空间插值方法对不完整的数据进行填充，例如反距离加权插值法（IDW）和克里金插值法。
然后，对DEM数据进行平滑处理，去除由于设备精度和不规则观察点造成的随机误差。
最后，可以进行DEM数据的分类和分层处理，将地形元素划分为平原、山地、丘陵和河流等不同类型。
二、地形分析方法地形分析是指通过对高程数据的处理和分析，揭示地表特征的空间分布和关系。
常见的地形分析方法包括地形曲率分析、坡度分析、流域分析和坡面因子分析。
1.地形曲率分析是通过计算DEM数据的曲率，揭示地形的陡峭程度和起伏特征。
地形曲率分析可以分为主曲率分析和高斯曲率分析。
主曲率分析可以计算出DEM数据在任意点的最大曲率和最小曲率，从而判断地形的凸凹形状；高斯曲率分析可以计算出DEM数据的平均曲率，用于描述地表的平坦度和光滑度。
2.坡度分析是通过计算DEM数据的坡度，揭示地形的陡缓变化。
坡度分析可以帮助确定地形的坡度分布，评估地表的侵蚀状况和水文特性。
地形特征点的提取实验报告
地形特征点的提取实验报告地形特征点的提取是一种重要的地理信息处理过程，它可以帮助我们对地形进行定量分析和判断地形类型。
本实验主要探讨了三种常见的地形特征点提取算法，包括高斯滤波算法、Sobel算子算法和Canny算子算法，并通过实验验证了它们的可行性和有效性。
首先，高斯滤波算法是一种常见的平滑滤波算法，可以有效地抑制噪声，同时保留图像的边缘信息。
在地形特征点提取实验中，我们首先对原始地形数据进行高斯滤波处理，使得图像变得平滑。
然后，通过计算图像的梯度，可以得到图像中的边缘信息，边缘处即为地形特征点。
高斯滤波算法主要是通过卷积操作实现，具体的算法流程如下：1. 将地形数据转换为灰度图像。
2. 定义高斯核函数，例如3x3或5x5的高斯核。
3. 将高斯核应用于灰度图像，通过卷积操作实现平滑化。
4. 计算平滑后图像的梯度，得到边缘信息。
5. 使用阈值化方法将边缘信息转化为二值图像，边缘处即为地形特征点。
其次，Sobel算子算法是一种常见的图像边缘检测算法，可以有效提取图像的边缘信息。
在地形特征点提取实验中，我们可以将Sobel算子应用于地形数据，以检测地形的边缘。
该算法的主要流程如下：1. 将地形数据转换为灰度图像。
2. 定义Sobel算子，例如3x3的水平和垂直卷积核。
3. 将Sobel算子应用于灰度图像，分别计算水平和垂直方向上的导数值。
4. 根据导数值的大小确定边缘位置，即特征点所在处。
最后，Canny算子算法是一种常见的图像边缘检测算法，可以实现较高的边缘检测准确性和鲁棒性。
在地形特征点提取实验中，我们可以将Canny算子应用于地形数据，以提取地形的边缘和特征点。
该算法的主要流程如下：1. 将地形数据转换为灰度图像。
2. 对灰度图像进行高斯滤波，以去除噪声。
3. 计算图像的梯度幅值和方向。
4. 应用非极大值抑制，以细化边缘。
5. 使用双阈值算法进行边缘连接，形成闭合的轮廓。
6. 通过筛选边缘像素，得到地形特征点。
测绘技术中的地形信息提取方法与技巧
测绘技术中的地形信息提取方法与技巧引言：测绘技术在地理信息系统（GIS）中起到了至关重要的作用。
其中，地形信息的提取是测绘技术的核心部分。
本文将探讨测绘技术中的地形信息提取方法与技巧。
一、数字高程模型（DEM）的应用数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是地形信息提取的重要工具之一。
它可以将地理表达转化为数学模型，具有较高的精度和实用性。
1. DEM数据的采集采集DEM数据的方法主要包括激光雷达测量、航空摄影测量和卫星测绘等。
激光雷达测量是一种常用的高精度DEM采集方法，通过反射激光束的时间和强度来测量地物的高程信息。
航空摄影测量和卫星测绘则是利用航空器和卫星进行拍摄和采集地形信息。
2. DEM数据的处理与分析采集到的DEM数据需要进行处理和分析，以获取更加精确的地形信息。
常用的方法包括数据滤波、高程插值和领域分析等。
滤波是一种用于去除DEM数据中的噪声的方法，通过对数据进行平滑处理，使其更符合实际地形。
高程插值则是根据已知的地形点，通过数学方法估算未知位置的地形高程。
领域分析则是利用邻近点的高程信息，对目标点进行估算和插值。
二、遥感技术在地形信息提取中的应用遥感技术是测绘领域非常重要的工具之一，可以通过对卫星或航空器获取的图像进行分析，提取地形信息。
1. 遥感影像的获取与处理遥感影像的获取主要通过航空器或卫星进行拍摄，然后进行图像处理。
图像处理涉及到影像校正、辐射校正以及影像增强等技术，以获得更加准确和清晰的遥感影像。
2. 地形信息提取的方法利用遥感影像进行地形信息提取有许多方法。
常见的方法包括影像分类、目标识别和土地利用覆盖分析等。
影像分类是通过对遥感影像中的地物进行分类和识别，从而获取地形信息。
目标识别是利用遥感影像中的特征，对不同的地物进行识别和分析。
土地利用覆盖分析则是通过遥感影像来研究地表的土地利用情况，并提取地形信息。
三、地形信息提取中的精度控制与误差分析在进行地形信息提取时，精度控制和误差分析是非常重要的环节。
地形测绘技术中的地貌特征提取与分析方法
地形测绘技术中的地貌特征提取与分析方法引言地形测绘技术是通过测量和分析地球表面的形状和特征来获取地形信息的一项重要技术。
在地理信息系统、城市规划、环境保护等领域中，地形测绘技术的应用越来越广泛。
地貌特征的提取和分析是地形测绘中的关键步骤，通过这些方法，我们可以对地球表面的地貌特征进行深入研究并获取有价值的信息。
一、数字高程模型数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是地形测绘中常用的一种数据模型，它以矩阵形式表示地球表面的高程信息。
DEM可以通过多种方式获取，包括航空摄影测量、遥感影像解译、全球定位系统等。
在DEM中，每个格点都包含一个高程数值，通过对这些数据进行分析，可以提取地貌特征。
二、坡度和坡向分析坡度和坡向分析是地貌特征提取的常用方法，通过计算DEM中每个格点的坡度和坡向数值，可以揭示地表的起伏变化。
坡度指的是地面上某一点的斜率大小，通常以百分比或角度表示；坡向指的是地表某一点的指向，一般以方位角表示。
通过坡度和坡向的分析，我们可以获得地球表面的地势特征，比如山脉和河流的走向等。
三、山体阴影分析山体阴影分析是一种基于光照模型的地貌特征提取方法。
通过模拟太阳光照射地球表面，可以生成山体的阴影图像。
在阴影图像中，暗区代表山体的凹陷部分，亮区代表山体的凸起部分。
通过对山体阴影图像的分析，我们可以获得地貌特征中的山谷、山脊等信息。
四、地貌湿度指数地貌湿度指数是一种基于遥感数据的地貌特征提取方法。
通过分析植被覆盖的水汽蒸发和土壤含水量等因素，可以计算出不同地区的地貌湿度指数。
地貌湿度指数可以反映地表的湿润程度，对于研究地表的水域分布、植被类型等有重要意义。
通过地貌湿度指数的分析，可以了解地球表面的水文特征。
五、地貌类型分类地貌类型分类是一种将地球表面的地貌特征划分为不同类别的方法。
通过对DEM数据进行分类和聚类分析，可以将地表划分为山地、平原、台地等不同的地貌类型。
测绘技术中的地形要素提取方法
测绘技术中的地形要素提取方法摘要：地形要素提取是测绘技术中的一个重要领域，它通过分析地形数据，提取出地表上的各种要素信息，为地理信息系统、土地利用规划、环境保护等领域提供了重要的支持。
本文将介绍地形要素提取的基本原理和常用方法，并对其应用进行探讨。
一、地形要素提取的基本原理地形要素提取是通过遥感技术获取地表特征信息，并加以分析和处理，得出地形要素的空间分布和属性特征。
其基本原理是通过分析地形数据中的高程、坡度、坡向等信息，提取出地表上的山脊、河流、湖泊、道路等地形要素。
二、地形要素提取的常用方法1. 基于高程数据的地形要素提取方法基于高程数据的地形要素提取方法是最常用的方法之一。
通过对高程数据进行滤波、插值和分析处理，可以提取出地表的高程信息。
常用的方法包括数字高程模型（DEM）分析和等高线提取法。
2. 基于影像数据的地形要素提取方法基于影像数据的地形要素提取方法利用遥感影像中的颜色、纹理、形状等特征来提取地表要素信息。
常用的方法包括对象提取法、纹理分析法和形状识别法。
其中，对象提取法是应用最广泛的方法之一，它通过定义特征和阈值，将影像中的地物目标提取出来。
3. 基于点云数据的地形要素提取方法点云数据是一种三维点阵数据，可以直接反映地物表面的形态和位置信息。
基于点云数据的地形要素提取方法是近年来发展起来的新技术。
它通过对点云数据进行过滤、分类和分析处理，可以提取出地表上的各种地形要素。
常用的方法包括基于特征的点云分类法和基于拟合的点云分割法。
四、地形要素提取的应用地形要素提取在地理信息系统、土地利用规划、环境保护等领域有广泛的应用价值。
如在地理信息系统中，地形要素提取可以帮助建立精确的地理基础数据库，为地理空间分析提供数据支持。
在土地利用规划中，地形要素提取可以辅助规划人员快速了解土地利用现状，评估土地利用潜力。
在环境保护中，地形要素提取可以帮助监测地表的水资源、土壤质量和植被覆盖等，提供科学依据。
ArcGIS实验操作(八)---地形特征提取
ArcGIS实验操作（八）地形特征信息提取数据：在data/Ex8/文件下·dem：分辨率为5米的栅格DEM数据。
·Result文件夹：·shanji：提取的山脊线栅格数据；·shangu：提取的山谷线栅格数据；·hillshade：地形晕渲图。
要求：利用所给区域DEM数据，提取该区域山脊线、山谷线栅格数据层。
操作步骤：1.加载DEM数据，设置默认存储路径，使用空间分析模块下拉箭头中的表面分析工具，选择坡向工具（Aspect），提取DEM的坡向数据层，命名为A。
该DEM的坡向数据如下图所示：提取A的坡度数据层，命名为SOA1。
3.求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H：由此可见该最大高程值H为1153.79 使用栅格计算器，公式为（H－DEM），求反地形DEM数据如下：反地形DEM数据层calculation如下（可与原始DEM相比较）：4.基于反地形DEM数据求算坡向值反地形DEM数据层calculation的坡向数据如下：5.提取反地形DEM坡向数据的坡度数据，记为SOA2，即利用SOA方法求算反地形的坡向变率。
6.使用空间分析工具集中的栅格计算器，求没有误差的DEM的坡向变率SOA，公式为SOA=(([SOA1]+[SOA2])－Abs([SOA1] －[SOA2]))/2其中，Abs为求算绝对值，可点击右下侧将其查找出来。
没有误差的DEM的坡向变率SOA如下图所示：7.再次点击初始DEM数据，使用空间分析工具集中的栅格邻域计算工具（NerghborhoodStatistics）；设置统计类型为平均值（mean）邻域的类型为矩形（也可以为圆），邻域的大小为11×11（这个值也可以根据自己的需要进行改变），则可得到一个邻域为11×11的矩形的平均值数据层，记为B。
8.使用空间分析工具集中的栅格计算器，求算正负地形分布区域，公式为C = [DEM]－[B]。
地形特征点的提取实验报告
地形特征点的提取实验报告1. 研究背景地形特征点的提取是地理信息领域的重要研究方向之一。
地形特征点是指地表上具有明显特征的点，如山脊、山谷、河流等。
提取地形特征点可以帮助我们了解地貌构造、地质特征以及进行地形分析和地貌模拟等工作。
2. 实验目的本实验旨在探索地形特征点的提取方法，通过实验验证不同算法对地形特征点的有效性和精度，并比较它们的优缺点。
3. 实验材料与方法3.1 数据集本实验使用了某山区的数字高程模型（DEM）数据作为实验材料。
该DEM数据以栅格形式存储，每个栅格代表一单位面积内的高程值。
3.2 实验流程1.数据预处理：对DEM数据进行滤波、降噪等处理，以减少噪声对特征点提取的影响。
2.特征点提取方法比较：2.1 方法A：利用梯度变化法提取特征点，即通过计算DEM数据在各方向上的梯度变化来找到高度变化明显的地方。
2.2 方法B：利用曲率法提取特征点，即通过计算DEM数据的曲率来找到高度变化明显的地方。
2.3 方法C：利用局部最大值法提取特征点，即通过寻找DEM数据中局部最高点来找到地形上的山峰等特征点。
3.实验评估：对比不同方法提取的特征点，分析其准确性、覆盖范围和处理效率等指标。
4. 实验结果与分析4.1 方法A的结果与分析使用梯度变化法提取特征点后，我们得到了一系列特征点的坐标，其中包括山脊、山谷等地形特征。
经与地图对比，发现大部分特征点的位置与真实地形基本吻合，但也存在一些误差，这可能是由于数据噪声和算法的不足导致的。
4.2 方法B的结果与分析使用曲率法提取特征点后，我们得到了另一组特征点的坐标，并将其与方法A提取的特征点进行对比。
发现曲率法能够更好地捕捉到地形的细节特征，尤其是一些地貌变化相对缓和的地方。
然而，与方法A相比，曲率法提取的特征点数量较少，覆盖范围较窄。
4.3 方法C的结果与分析使用局部最大值法提取特征点后，我们得到了一些山峰等特征点的坐标，与方法A和方法B提取的特征点进行了对比。
测绘技术数字地图提取技巧分享
测绘技术数字地图提取技巧分享引言随着科技的不断进步和测绘技术的不断发展，数字地图已经成为现代社会中重要的信息载体和决策支持工具。
数字地图可以提供详细、准确的地理信息，帮助人们更好地理解和利用地球表面的各种地理要素。
在数字地图的制作过程中，地图提取是至关重要的一步，它涉及到从各种数据源中获取和整合有效信息的过程。
本文将分享一些测绘技术中常用的数字地图提取技巧。
1. 高分辨率遥感影像的利用高分辨率遥感影像是数字地图制作中常用的数据源之一，它可以提供清晰、详细的地物信息。
在数字地图提取过程中，我们可以利用高分辨率遥感影像进行地物的边界提取。
通过利用影像的纹理、色彩和形态特征，结合图像处理技术，可以有效地分割出不同类别的地物，并提取出其边界信息。
2. 点云数据的处理点云数据是一种由激光雷达或摄影测量等技术获取的三维点坐标信息。
在数字地图的提取过程中，点云数据可以提供详细的地形和地物信息，特别适用于山区和森林等复杂地形的提取。
通过点云数据处理软件，如地表提取、地物分类和建筑物识别等功能，可以高效地提取数字地图所需的地物信息。
3. 光学图像的解译光学图像在数字地图提取中也起到重要的作用。
在光学图像的解译过程中，我们可以通过观察图像中的色彩、纹理和形态特征，辨别出道路、建筑物、水体等地物信息。
同时，结合地理信息系统（GIS）技术，可以将地物的属性信息与图像进行关联，进一步提高数字地图的准确性和可用性。
4. 地理信息系统的应用地理信息系统（GIS）是数字地图制作中常用的工具之一。
在数字地图提取过程中，GIS可以高效地整合和管理多源地理数据，帮助我们更好地理解和分析地理要素的空间关系。
通过GIS中的拓扑分析、地物分类和地理网络分析等功能，可以提高数字地图的精度和可视化效果。
5. 智能算法的应用随着人工智能和机器学习技术的发展，智能算法在数字地图提取中的应用也越来越广泛。
通过训练和优化模型，可以自动识别和提取数字地图中的地物信息。
地形特征点的提取实验报告
地形特征点的提取实验报告地形特征点的提取实验报告在地理信息系统 (GIS) 中，地形特征点是对地表形态和地形特征进行分析和描绘的重要依据。
地形特征点的提取是GIS中的一项重要任务。
本实验通过使用地形图和数字高程模型(DEM)来提取地形特征点，并将其按照类别进行划分和分析。
一、实验步骤1. 数据准备本实验使用了1:50000比例尺的地形图和数字高程模型(DEM)。
2. 软件选择本实验使用了ArcGIS软件进行地形特征点提取。
3. 数据预处理对DEM数据进行获取和裁剪处理，获取需要所需数据集。
4. 地形特征点的提取使用ArcGIS软件中的Spatial Analyst工具箱的slope函数提取高程斜率、aspect函数提取高程坡向、和dem函数提取高程信息，得到不同的高程数据集。
5. 按类划分根据提取到的不同高程数据集，将地形特征点按照类别进行划分，包括山峰、河流、沟壑、沙丘等。
二、实验结果经过实验，我们提取到了大量的地形特征点。
其中，山峰的提取需要把斜率、坡度、高度等数据集结合起来分析，最后得出一个全局的山峰分布图。
因为山峰的高度极高，同时也是自然地形的一个突出之处，所以利用DEM数据，我们可以容易地得到地形特征点的位置和高度信息，对于山峰的提取显示结果如下所示。
河流和沟壑特征的提取，需结合坡度、流域和高度等参数分析，并得出一个全局的河流、沟壑分布图。
河流和沟壑为大自然侵蚀形成的地形特征点，其分布最为广泛，如下图所示：沙丘特征的提取，需要结合斜度、高度和方向等参数，并综合分析得出沙丘特征点的空间位置以及形态特征等，图示如下。
三、结论在本次实验中，我们通过ArcGIS提取了不同类别的地形特征点，并按照类别和空间位置进行分析和展示。
这些提取出来的地形特征点，是对于我们研究地形地貌、模拟山洪、营造自然环境，了解地表地貌变化等方面非常有帮助的。
虽然在实验中我们只介绍了几种常见的地形特征点的提取，但是根据实际应用需要，可以灵活选择提取方式和算法，以达到更好的结果。
实验五地形模型(基本地形因子)提取
实验五地形模型提取一实验目的（ENVI）利用ENVI软件从DEM数据中提取地貌特性和地形特征，作为通视域分析和三维地形可视化的基础数据并熟练掌握处理步骤。
二实验环境安装ENVY软件的计算机一台。
三实验步骤使用8米的DEM数据和4米的正射影像图，数据情况如下：DEM.tif：8米空间分辨率的DEM数据Orthoimagery.tif：4米空间分辨率的航空正射影像数据Orthoimagery.hdr：头文件（一）地形模型的提取——工具ENVI地形模型工具作用在图像格式的DEM文件1.在Toolbox中，启动/Terrain/Topographic Modeling，选择DEM.tif文件，然后单击OK2.在Topo Model Parameters对话框中，选择地形核大小Topographic Kernel Size为5(分辨率低，地形核大。
）3.在Select topographic Measures to Compute列表中点击，选择要计算的地形模型4.如果选择了“Shaded Relief”，需要输入或计算太阳高度角和方位角。
单击Compute Sun Elevation and Azimuth，输入日期和时间，ENVI会自动地计算出太阳高度角和方位角。
5.选择输出路径及文件名，单击OK按钮，执行地形模型计算。
6.得到的结果是一个多波段图像文件，每一个地形模型组成一个波段在Select topographic Measures to Compute列表中，既可以选择一个地形模型，也可选择多个模型生成一个文件7.在使用时可以打开其中任何一个地形模型，并进行分类。
以下是地形模型的提取结果（二）地形模型的提取——结果1.坡度（Slope）2. 坡向（Aspect）3. 阴影地貌图像（Shaded Relief）4. 剖面曲率（Profile Convexity）5.水平曲率（Plan Convexity）6. 纵向曲率（Longitudnal Convexity）7.横向曲率（Cross Sectional Convexity）8.最小曲率（Minimum Curvature）9. 最大曲率（Maximum Curvature）10. 均方根误差（RMS Error）MAPGIS实验五坡面地形因子的提取一、实验目的了解坡面地形因子的定义，掌握用MAPGIS K9软件提取坡面地形因子的方法。
8.数字地形分析及特征提取
坡度、坡向(一)
1. 坡度：
地球表面在该点的倾斜程度； 矢量数据； 模＝地表曲面函数在该点的切 平面与水平面夹角的正切。
2. 坡向：
坡度、坡向(二)
计算方法: 拟合曲面法 (3 X 3窗口)
坡度：
坡向：
表面积、投影面积、体积
1. 表面积：
2. 投影面积：
3. 体积： 三棱柱： 四棱柱：
地面日照度
DEM看作一个或多个函数的和。实际上许多地形因 子就是从这些函数中推导而出的。如果对函数求一阶导 数并进行组合，则可得到一系列的因子值如坡度/坡向、 变差系数、变异系数等函数；如果求二阶导数并进行组 合则可得坡度变化率、坡向变化率、曲率、凸凹系数等 函数。从理论上说，还可以继续求三阶、四阶等更高阶 的导数直到无穷阶以派生更多的地形因子，但在实际应 用中，对DEM进行高于二阶的求导意义已经很小，至少 到目前为止还没有探讨过高于二阶的应用价值。
应用示例
应用示例
二. DEM地形特征提取
地形特征提取
地形特征点：山峰、谷底、鞍部点等 地形特征线：山脊线、山谷线等
水系特征提取
分水线：类似山脊线 合水线：类似山谷线
特征提取算法
基于格网DEM的特征提取
1) 2) 3) 4) 基于图像处理 基于地形曲面几何分析 基于地形曲面流水物理模拟分析 2）和3）分析方法的综合
凹陷区域是指四周高、中间低的栅格单 元。考虑到由于地形等多种因素，可能该 单元在实际地形中同样是一个凹陷区域， 所以在确定凹陷区域时要有一个误差范围 值。因此凹陷区域是指四周高、中间低的 栅格单元，并且该单元的下陷值在指定的 范围内。如果超出该范围则该点不为由误 差产生的下陷点。凹陷地，采用常规的方 法，即将洼地内所有栅格单元垫高至洼地 周围最低栅格单元的高程。
使用数字高程模型进行地貌特征提取的技巧
使用数字高程模型进行地貌特征提取的技巧使用数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）进行地貌特征提取是一种常用的地理信息处理方法。
数字高程模型是通过测量和记录地球表面高程数据生成的地理数据模型，可以反映出地球表面形貌的细节。
借助DEM，我们可以提取出一些有关地貌特征的信息，以便进一步进行分析和研究。
一、DEM的生成生成DEM需要采用遥感技术和地面测量技术，其中最常用的方法是利用激光雷达测量地面高程信息。
在激光雷达测量中，通过向地面发射激光脉冲，并测量激光脉冲从发射到返回所经历的时间差，可以计算出地面的高程信息。
通过对大量激光测量数据进行处理和插值，可以生成高精度的DEM数据。
二、地貌特征提取技巧1. 高程变化分析高程变化分析是提取地貌特征的基本方法之一。
通过计算DEM中每个像元与其周围像元之间的高程差异，可以识别出地形的起伏、峰谷等特征。
一种常用的方法是计算高程梯度，即在DEM中计算每个像元的斜率。
斜率较大的区域通常代表陡峭的山脉或河流。
2. 坡度分析坡度分析是一种计算DEM中不同区域坡度的方法。
坡度是指地表某一点在水平方向上的坡度大小。
通过对DEM进行坡度计算，可以提取出地表的平坦度和起伏程度，从而揭示出地貌的特点。
坡度分析可以用于对山地、河流等地形进行分类和研究。
3. 流向分析流向分析是根据DEM中的高程信息计算流向和流量的方法。
流向是指水体在地表流动时的方向，流量是指单位时间内通过某一地点的水流量。
通过流向分析可以确定河流的水系结构、流域的分布以及水流累积量等信息。
流向分析可以帮助我们了解地表水文状况和水资源分布。
4. 地形分类地形分类是将DEM中的地形按特征进行分类的方法。
常见的分类方法有基于坡度的分类、基于高程的分类等。
通过对DEM进行地形分类，可以将地表分为不同的地貌类型，如平原、山地、高原等。
这种分类有助于进行地貌格局分析和地理分区。
5. 剖面分析剖面分析是通过提取沿地表某条线的高程数据，生成地形剖面图，以了解沿该线的地貌特征。
地形地貌测量中的地貌特征提取技术
地形地貌测量中的地貌特征提取技术地貌是指地球表面的起伏、起伏和形状，是地球表面形成的自然形态特征。
地貌特征提取技术是地形地貌测量中的重要研究内容，它通过对地球表面的数据进行处理和分析，揭示地貌特征的分布和规律，为地理学、地质学、环境科学等领域的研究提供了基础数据和分析方法。
地貌特征提取技术的发展与人类对地球表面的认识和研究水平密切相关。
随着科技的不断进步，从传统的测绘工作到现代的遥感技术和地理信息系统（GIS）的应用，地貌特征提取技术也得到了快速发展和广泛应用。
在过去的几十年中，各种地貌特征提取技术相继提出，它们通过提取和分析地形地貌数据中的不同信息，揭示了地球表面的多样性和复杂性。
地貌特征提取技术主要包括以下几个方面：数字高程模型（DEM）的生成和处理、地貌特征参数的计算和提取、地貌特征的分类与识别等。
其中，DEM是地貌特征提取技术的基础，它通过测量和记录地球表面的高程数据，构建了地球表面的数学模型。
DEM数据的生成和处理涉及到地球表面的测量和数据处理技术，如全球定位系统（GPS）、激光雷达等。
这些技术可以获取地球表面的高程数据，并通过数据处理和分析，生成高精度的DEM数据。
地貌特征参数的计算和提取是地貌特征提取技术的核心内容。
地貌特征参数是指通过对DEM数据进行计算和分析，得到地貌特征的参数值。
常用的地貌特征参数包括坡度、曲率、流域面积、流域长度等。
这些参数可以反映地形地貌的起伏程度、变化趋势和排列规律，为地貌特征的提取和分析提供了基础数据。
地貌特征的分类与识别是地貌特征提取技术的应用环节。
通过对地貌特征参数的计算和分析，可以将地球表面的地貌特征进行分类和识别。
地貌特征的分类和识别是地形地貌研究的重要内容，它们可以揭示地球表面的地貌类型、演化过程和形成机制，为地质学、地理学、环境科学等领域的研究提供了重要依据和理论支持。
地貌特征提取技术在地球科学研究中发挥了重要作用。
它不仅可以揭示地球表面的地貌特征，还可以研究地球表面的动态变化和演化过程。
如何使用地形分析工具进行地表特征提取
如何使用地形分析工具进行地表特征提取地形分析工具在地理信息系统（GIS）领域中扮演着重要的角色，能够帮助人们更好地理解地球地表和地貌特征。
本文将介绍地形分析工具的基本原理和使用方法，并探讨如何利用这些工具进行地表特征的提取。
1. 地形数据的获取和处理地形数据是进行地表特征提取的基础，常用的数据来源包括卫星遥感、激光雷达、测量仪器等。
这些数据可以通过地理信息技术进行处理和整合，以生成数字高程模型（DEM）或数字地形模型（DTM）。
利用GIS软件，我们可以对这些地形数据进行编辑、裁剪和拼接，以满足研究或应用的需求。
2. 地形参数的计算地形参数是地表特征分析的基础，它们可以揭示地形形态和地貌特征。
常见的地形参数包括高程、坡度、坡向、地形曲率、流域等级等。
通过地形分析工具，我们可以方便地计算这些参数，并将结果可视化展示。
例如，在ArcGIS软件中，可以利用“Spatial Analyst”工具包中的“Environment”，配合“Surface”工具，进行基本地形参数的计算。
3. 地形特征的提取地表特征提取是地形分析的重要应用之一。
具体操作包括选择合适的提取方法和阈值，并结合地形参数进行地表特征的分类、分割和识别。
例如，利用河流提取工具可以根据地形参数中的坡度和流量信息，快速识别出河流网络，并根据特定算法进行河流的分级和路径提取。
类似地，可以通过不同的提取算法和工具，实现山地、湖泊、平原、山脉等地表特征的提取和分类。
4. 基于地形分析的应用案例地形分析工具的应用非常广泛，涵盖了土地利用规划、水资源管理、环境保护等众多领域。
以土地利用规划为例，可以利用地形分析工具综合考虑地形特征和其他自然和人文因素，进行土地适宜性评价和用地规划。
通过对不同地形参数进行加权分析，可以确定适宜种植农作物的地区、适宜建设居民区的区域等。
5. 地形分析的局限性和挑战尽管地形分析工具在地表特征提取中具有很大的优势，但也面临一些局限性和挑战。
数字地面模型地形指标和地形特征信息的提取
数字地面模型地形指标和地形特征信息的提取地理教学实验中心专业实训实习报告备注：根据实际要求可加附页。
电子文本与此等效。
1.坡度和坡向的提取1）坡向的提取：打开ArcGis里面的ArcToolbox，在工具箱中选择3D分析—栅格表面—双击坡向—输入栅格dem2-输出栅格aspect2图1.1.1图1.1.22）坡度的提取：同上打开坡度对话框输入栅格dem2—输出slope2图1.2.1图1.2.31）对生成的坡度再求坡度，打开坡度对话框—输入上一步生成的坡度slpoe2-输出sos2图2.1.1图2.1.21）先求反地形--Spatial Analyst工具—地图代数--栅格计算器—输入公式为2375-dem2输出fan-保存OK。
2）将反地形加载到窗口中求反地形的坡向，命名为aspect2 fan 3）求原地形的坡向的坡度soa1，求反地形坡向的坡度命名为soa24）打开栅格计算器—输入公式为soa =soa （soa1+soa2-Abs （soa1-soa2））/2。
输出结果为soa即为坡向变率.4.地形起伏度的提取1）提取最大值：将dem2加载到ArcMap中，启动ArcT oolbox—Spatial Analyst工具—邻域分析—焦点统计-输入dem2-输出max，采用矩形窗口大小为11*11，打开统计类型，选中最大值—OK，生成的新的dem与原始dem最小海拔不同，发生了变化，图4.1.12）最小值：邻域分析—矩形邻域大小为为11*11，选中最小值，点击确定生成最小值3）地图代数--栅格计算器—最大值dem- 最小值dem—选择存储位置，命名为地形起伏度—OK，地形起伏度提取完成。
5.地面粗糙度的提取1）求取坡度,启动栅格计算器最小值为1，最大值为2.4739图5.1.1图5.1.2图5.1.3图5.1.46.山脊线的提取，山谷线的提取1）求出dem2的反地形-栅格计算器—2375-dem2求出反地形为fan2，求出原始dem2坡向—aspect1-在求出坡向的坡度soa1如图，求出反地形的坡向asspect2—对反地形的坡向求坡度为soa2图6.1.1图6.1.2图6.1.3图6.1.4图6.1.52）选择工具箱中的邻域分析—焦点统计求出dem2的均值，输入栅格dem2-输出mean邻域大小为11*11，再选择地图代数--栅格计算器，以均值为阈值求出以均值为界限的数据如图图6.2.1图6.2.2图6.2.3 3）求山脊线：利用栅格计算器求出比均值大的山脊线图6.3.14)在工具箱中打开重分类—输入shanji。
地形特征信息提取
地形特征提取1.背景特征地形要素，主要指对地形在地表的空间分布特征具有控制作用的点、线或面状要素。
特征地形要素构成地表与起伏变化的基本框架。
与地形指标的提取主要采用小范围的邻域分析不同的是，特征地形要素的提取更多地应用较为复杂的技术方法，如山脊线、山谷线、沟沿线等的提取采用了全局分析法，成为栅格数据地学分析中很具特色的数据处理内容。
特征地形要素从表示的内容上可分为地形特征点和特征线两大类。
地形特征点主要包括山顶点、凹陷点、脊点、谷点、鞍点、平地点等。
基于DEM提取地形特征点，可利用3*3或更大的栅格窗口，通过中心格网点与8个邻域格网点的高程关系来进行判断获取。
山脊线和山谷线构成了地形起伏变化的分界线（骨架线），因此它对于地形地貌研究具有重要意义。
另一方面，对于水文物理过程研究而言，由于山脊、山谷分别代表示分水性与汇水性，山脊线和山谷线的提取实质上也是分水线与汇水线的提取。
自动提取山脊线和山谷线的主要方法都是基于规则格网DEM数据的，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方法（2）基于地形表面几何形态分析的方法（3）基于地形表面流水物理模拟分析方法（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方法（5）平面曲率与坡形组合法其中，平面曲率与坡形组合法提取的山脊线、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线，负地形上平面曲率的大值即为山谷。
实际应用中，由于平面曲率的提取比较复杂繁琐，而坡向变率（SOA）在一定程度上可以很好地表示平面曲率，因此，下面的提取过程以SOA代替平面曲率。
2.目的通过本实例，使读者掌握山脊线和山谷线这两个基本地形特征信息的理论及其基于DEM的提取方法与原理。
同时，熟练掌握利用ArcGIS软件对这两个地形特征信息的提取方法。
地理信息科学实验：地形特征点的提取
操作方法：
（1）进行邻域分析，求取最大值。 分析窗口设为17。
（具体的分析范围根据地貌类型有所变化，地形破 碎的区域，分析窗口应适当缩小，地形平坦的区 域，分析窗口应适当扩大）
（2）栅格计算并重分类（0即1，其余为 Nodata）。
（3）由于有平顶山的存在，使得部分区域呈现山 顶点聚集状态。
Conversion Tool—From Raster—Raster to Polygon
（4）多边形转为点。
Data management tools—Features— Feature to point
（5）由于邻域分析范围为17*17，则边界部分生 产的山顶点未必为真实山顶点，需手工去除。
2. 鞍部点的提取
2、流域转换为栅格的山脊线
栅格——面——线——栅格——值改为1
3、提取山脊线的高程值，并进行邻域分析求最低 处（候选鞍部点）
山脊线的高程值——邻域分析——候选鞍部点4、计Βιβλιοθήκη 正地形邻域分析——正地形计算
5、鞍部点的计算
[候选鞍部点]*[正地形]==0
6、提取鞍部点，并转化为矢量点
实验7-1：地形特征点的提取
实验内容：
一、地形特征点的提取
山顶点 鞍部点 径流节点
二、地形结构线的提取
山脊线 沟沿线
回顾：1. 山顶点的提取
山顶点：指山的最高点 提取思路：
• 首先，进行邻域分析，提取分析范围内的最大 值作为当前栅格值； • 然后，运用栅格计算，将邻域分析结果减去原 始DEM，若结果为0，则说明该栅格是分析窗口 内的最大值，即山顶点。
两个山脊和两个山谷会合的 地方
怎样提取鞍部点？ 山脊线和山谷线的叠置是否可以？
数字地形分析与地形测量数据提取技巧
数字地形分析与地形测量数据提取技巧近年来，随着科技的进步和遥感技术的发展，数字地形分析成为地理信息系统（GIS）中的一项重要技术。
数字地形分析不仅可以帮助地理学家研究地球表面的变化，还可以为社会规划，环境管理，气候预测等方面提供有力的支持。
而地形测量数据的提取则是数字地形分析的基础，下面将介绍一些常用的地形测量数据提取技巧。
首先，高程数据是进行地形分析的关键数据，而数字高程模型（DEM）是一种将地表高程信息以数字化形式呈现的方法。
DEM的获取有多种途径，其中最常用的是光学遥感影像的解算。
这种方法通过对一幅区域影像进行解析和计算，来获取该区域内地表的高程信息。
此外，还可以利用雷达测量、激光测距和水底测量等方式获取高程数据。
不同的方法对于不同应用场景有各自优劣，因此在实际应用中需要权衡其优缺点。
在获取DEM之后，我们可以利用地形测量数据提取技巧来进一步分析地形特征。
首先，地形参数是衡量地形特征的重要指标，包括坡度、坡向、高程等。
坡度指的是地表在某一点上的变化率，可以帮助我们判断地表的陡峭程度。
坡向指的是地表在某一点上的最大变化方向，可以帮助我们了解地表的走向。
高程则是地表某一点的相对高度，可以帮助我们分析地表的起伏程度。
其次，地形特征提取是地形分析的关键环节，常用的技术包括地形解译、地形分类和地形识别等。
地形解译通过对DEM进行分析和解读，可以获取地表的地貌特征，如河谷、山脉、湖泊等。
地形分类则是根据地表不同特征进行分类，可以将相似的地形特征归为一类，以便进行更精准的分析。
地形识别是利用特定的算法和模型来识别地表的地形特征，常见的算法包括斯站算法、近邻算法和支持向量机等。
此外，地形测量数据的提取还可以结合其他地理信息数据来进行综合分析。
比如，在城市规划中，我们可以结合地形数据和建筑物数据，来分析土地的利用率和建筑物的分布情况。
在农业管理中，我们可以结合地形数据和土壤数据，来研究土壤的适宜性和农作物的生长情况。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 坡度(Slope)
意义： 根据坡度起伏变化，确定崩塌、滑坡区域或严重的土壤侵蚀 区，作为灾害防治与水土保持工作的基础。 提取平坦区域，为大型商业中心或房屋建筑选址。
n k 1
(zk
1
z)2]2
，n表示单元格网顶点数目。
数字地形分析
一．总体描述因子
1. 不同形式DEM的转换 2. 正地形与负地形 3. 反地形 4. 填挖方计算 5. 地形的起伏度 6. 地表的粗糙度 7. 地表切割深度 8. 高程变异系数
二. 坡面因子提取
三. 特征地形要素提取
二 坡面因子提取
1. 坡度 2. 坡向 3. 山影 4. 宏观坡形 5. 微观坡形
二 坡面因子提取
1. 坡度 2. 坡向 3. 山影 4. 宏观坡形 5. 微观坡形
1984年中国农业区划委员会颁发《土地利用现状调查技术规程》 对耕地坡度分为五级，地面坡度的不同级别，对耕地利用的影 响不同。
≤2°一般无水土流失现象； 2°～6°可发生轻度土壤侵蚀，需注意水土保持； 6°～15°可发生中度水土流失，应采取修筑梯田、等高种植等 措施，加强水土保持；
正地形与负地形的提取
建立比较的基准，通常表示为一定邻域内的高程均值； 通过原始栅格DEM与高程均值对比，高于均值的判断为
正地形，反之定义为负地形。
3 反地形
以某一水平面为基准，完全翻转原始DEM所构成的 地形。
为了避免出现负值，通常水平面值选择大于等于DEM的最大值。
？？想具体知道各种林地的实际面积？ 某个区域有修建一个平台，需要取土量多少？
一、总体描述因子
1. 不同形式DEM的转换（等高线、TIN及lattice数据的提取） 2. 正地形与负地形 3. 反地形 4. 填挖方计算 5. 地形的起伏度 6. 地表的粗糙度 7. 地表切割深度 8. 高程变异系数
1、不同形式DEM的转换(等高线、TIN及lattice数据的提取)
1）为了直观表达地形的需要, ——明暗等高线，不同灰度等高
5 地形起伏度 指在所指定的分析区域内栅格中最大高程与最小高程 的差。描述一个区域地形特征的一个宏观性的指标。
RFi Hmax Hmin
意义：可以直观地反映地形起伏特征，常常用于地貌划分、水 土流失评价、道路规划等
6 地表切割深度 指地面某点的邻域范围的平均高程与该邻域范围内的 最小高程的差值。
4 曲面面积和曲面体积
指考虑到表面高程的变化情况，沿地表计算出的面积，（通常 大于其二维的底面积）以及地表所包含的体积大小。
曲面面积与体积的计算
问题？ 在研究水库、湖泊的年际变化时，需要确定当时的 库容量，如何获得？
关键点： 反地形的构建； 填挖方计算；
一、总体描述因子
1. 不同形式DEM的转换（等高线、TIN及lattice数据的提取） 2. 正地形与负地形 3. 反地形 4. 填挖方计算 5. 地形的起伏度 6. 地表的粗糙度 7. 地表切割深度 8. 高程变异系数
Di H Hmin
Di 表示地面每一点的地表切割深度；
H 表示在固定分析窗口内的平均高程；
Hmin 表示在固定分析窗口内的最低高程
意义：可以直观、定量地反映出地表被侵蚀切割的情况，是 研究水土流失及地表侵蚀发育状况时的重要参考指标
7 地表粗糙度(surface roughness )
反映地表的起伏变化和侵蚀程度的指标，指地表邻域单元的曲 面面积与其在水平面上的投影面积的比值。
15°～25°水土流失严重，必须采取工程、生物等综合措施防治 水土流失；
>25°为《水土保持法》规定的开荒限制坡度，即不准开荒种植 农作物，已经开垦为耕地的，要逐步退耕还林还草。
纵向坡度有超过20‰的铁路路段，如宝成线、京原 线，但必须减少列车总重和多机车牵引才能运行。
坡度是高度与水平距离之比。铁路用千分之几(‰)表 示,公路用百分之几(％)表示。
线与TIN; 2）融合多种表示地形的因子， 提高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱEM分辨率的需要；
提高栅格DEM的分辨率的方式之一
单纯通过对原始DEM 进行更小格网尺度的插 值操作无法提高DEM的 分辨率和准确度。 需要添加新采样点重新 编辑高程数据。
DEM不同形式的转换方式
等高线 Contour Extract by attribute TIN Raster to tin Create tin
栅格叠置分析案例：数字地形分析
1 数字地形分析概念 2 数字地形分析
栅格叠置分析案例：数字地形分析
1 数字地形分析概念
2 数字地形分析
1 数字地形分析的定义
由DEM生成等高线、坡度、坡向、剖面、汇水面积、 填挖方及其三维透视、潜在太阳辐射等来表达实际 地形的各种特征的派生图形或者数据的过程。
地形的影响？
R S曲面 S水平
意义：是衡量地表侵蚀程度的重要量化指标，在水土保持和环境 监测中具有重要意义
当分析窗口是3*3窗口时，近似公式为： R 1 cos(S)
8 高程变异系数
指格网单元点的标准差与平均高程的比值，反映了分析区 域内地表单元格网各顶点高程变化的指标。
Vs z
式中：s
[
1 n 1
Lattice Spatial analyst tools/extract to point Raster to point
2 正地形与负地形
相对高于邻区或新构造上升地区的地形，如山地、高原、丘 陵。反之，为负地形，如洼地、盆地等。确定是否以侵蚀还 是堆积过程为主。
世界上许多石油矿床与高地、丘陵，特别是穹隆或背斜构造形成的 正地形有关。石油、天然气、金属矿床常常形成或储存在上述正地 形中。有些金属矿床比围岩抗风化作用较强，也形成正地形。负地 形是沉积物堆积的有利条件，也是冲刷微弱的场所。煤、石油、铝 土、铁、泥炭、盐类和锰结核等沉积矿床多形成在盆地、凹地、平 原和洋盆等负地形中。
数字地形分析？
通过海拔高度引起的地形差异，可以导致在相应地 理空间中发生的物质（水分、空气湿度、大气压及 大气含量等）、能量（太阳辐射、温度等）的差异。 到底它们的变化规律怎样？可以从决定因子地形场 视角入手！
栅格叠置分析案例：数字地形分析
1 数字地形分析概念 2 数字地形分析
数字地形分析
一．总体描述因子 二．坡面因子提取 三．特征地形要素提取