山脊线、山谷线、鞍部点的提取
地形鞍部的提取doc资料
地形鞍部的提取地形鞍部的提取1.背景相邻两山头之间呈马鞍形的低谷凹部分称为鞍部.鞍部点是重要的地形控制点,它和山顶点，山谷点以及山脊线，山谷线等构成地形特征点，对地形具有很强的控制作用。
因此，对这些地形特征点，线的分析研究在数字地形分析中具有很重要的意义。
同时，由于鞍部点的特殊地貌形态，使得鞍部点的提取方法较山顶点和谷底点更难，目前还都存在一定的技术局限性。
2.目的：利用水文分析的方法提取地形鞍部点，通过多种GIS空间分析方法的应用，提高对知识的综合运用能力。
3.要求：利用水文分析模块和空间分析模块相应功能提取样区地形鞍部点。
4.数据：25米分辨率的DEM数据，面积约为59平方公里。
5算法思想：鞍部具有独特的形态特征，可被认为是原始地形中的山脊和反地形中的山脊会合的地方，因此可以通过提取正反地形的山脊线并求其交点，获取鞍部点。
6.操作步骤：（1）正地形、等高线和晕渲图的提取：同山脊线和山谷线的提取中一样，由于鞍部点的整体位置是处于山脊上的，需要提取出地形以过滤那些在负地形上的错误的点。
正地形的提取过程与第一个例子完全相同，提取过程分别是：利用11*11的窗口进行平均值的邻域分析，结果为meandem，原始DEM 与meandem相减并以0为界进行重分类，大于0的属性值赋值为1，小于0的赋值为0，结果命名为zhengdixing。
利用SpatialAnalyst菜单下的SurfaceAnalysis菜单中的Contour 和Hillshade工具分别提取样区等高距为40米的等高线数据ctour和样区晕渲图hillshade（2）山脊线的提取山脊线的提取与练习1（见“小傻帽吧”文库中的“山脊线、山谷线的提取”，就是用到Hydrology水文分析工具的那个word文档）中山脊线的提取过程完全相同。
分别是进行洼地填充—水流方向提取—汇流累计量计算—汇流累积量等于0的提取。
提取过程产生的各个数据分别为：filldem、flowdir、flowacc以及flowacc0好吧，为了方便大家，我还是在重复下山脊线提取的过程吧O(∩_∩)O~ a洼地填充：使用Hydrology工具中的fill工具b无洼地水流方向计算：Hdrology中的flow Dirfillc：汇流累积量计算：Hdrology中的flowAccumulation工具d汇流累积量为0的提取:spaitialAnalyst模块的下拉箭头,单击RasterCalculator,计算:e邻域处理:f重新分类:g将二值化的neiborfacc00进行重分类为reneibor,将属性值接近1的那一类的属性值赋值为1,其余赋值为0h用spatialAnalyst菜单下的RasterCalculator将重分类后的reneibor 数据与正地形数据zhengdixing相乘,消除那些存在于负地形区域中的错误山脊线,然后将计算结果进行重分类,所有值不为1的栅格赋值为nodata,记得到山脊线.（3）反地形山脊的提取反地形山脊的提取与练习1中山谷的提取过程完全相同，分别是基于原始DEM计算出反地形DEM数据（计算中是利用原始DEM减去常熟3000）；基于反地形DEM数据提取水流方向数据；基于水流方向数据进行汇流累积量数据；提取汇流累积量数据等于0的栅格。
山脊线、山谷线和鞍部点的提取知识讲解
山脊线、山谷线和鞍部点的提取山脊线、山谷线和鞍部点的提取一．实习背景山脊线、山谷线是地形特征线，它们对地形、地貌具有一定的控制作用。
它们与山顶点、谷底点以及鞍部点等一起构成了地形及其起伏变化的骨架结构。
因此在数字地形分析中，山脊线和山谷线以及地形特征点等的提取和分析是很有必要的。
相邻两山头之间呈马鞍形的低凹部分称为鞍部，鞍部是两个山脊和两个山谷会合的地方。
鞍部点是重要的地形控制点，它和山顶点、山谷点以及山脊线、山谷线等构成的地形特征点线，具有对地形具有很强的控制作用。
因此，对这些地形特征点、线的分析研究在数字地形分析中具有很重要的意义。
同时，由于鞍部点的特殊地貌形态，使得鞍部点的提取方法较山顶点和山谷的提取更难，目前没有什么有效的方法来提取鞍部点，利用水文分析的方法可以来提取一些鞍部点，但是它还是具有一定局限性。
二．实习目的（1）熟练掌握基于DEM利用ArcGIS进行提取相关地形特征的方法与原理；（2）深入认识山脊线、山谷线和鞍部点3个基本地形特征；三．实习内容１.提取ｄｅｍ数据的ＳＯＡ２基于地形表面的几何形态分析方法提取山脊线山谷线3.基于DEM水文分析方法提取山脊线山谷线4.鞍部点的提取四．实习数据DEM五．实习工具Surface Analyst，model工具六．实习步骤1.提取DEM的SOA数据A．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（H－DEM），得到与原来地形相反的 DEM数据层，即反地形DEM数据；B．基于反地形 DEM数据求算坡向值；C．利用 SOA 方法求算反地形的坡向变率，记为 SOA2，由原始DEM数据求算出的坡向变率值为 SOA1；D.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，2.利用基于地形表面的几何形态分析方法提取山脊线山谷线（1）山脊线的提取其中在focal statistics中选择3*3的窗口，类型选择为mean,在minus中再次导入DEM，进行计算。
第八章 特征地形要素的提取
大规模的侵蚀沟形态，较小的侵蚀作用，只能产生较小的侵蚀沟。
河流水量的大小直接和流域面积大小有关，除干燥地区以外，一般是 流域面积越大，河流水量越大。
流域长度：主河道从流域出口到分水线的距离。
因而造成地形结构线的
漏判和误判。 所确定地形特征线具有 一定近似性，与实际地 形特征线存在差异。
• 3、基于地形表面流水物理模拟分析原理的算法
方法：汇水量——汇水线（山谷线）——分水线 （山脊线） 缺陷：汇水线误判：高处汇水量少的点被排除；低 处汇水量大的点被误认为是地形特征点。 分水线闭合与实际不符
• 2、模拟法
– 基于地表物质运动的水流模拟方法。
– 基本思想：
在自然表面上，水流沿 最陡方向向下流，并不断 地向下游汇聚。
二、地形特征点的提取
• 1、类型：
– 山顶点（Peak） – 凹陷点（洼地点，Pit） – 脊点（Ridge） – 谷点（Channel） – 鞍点（Pass） – 平地点（坡面点，Plane ）
若与洼地（1）相邻的洼地区域（2）的集水出口，位于洼地（1）、（2）
其他洼地依次处理
（2）平地处理
• 处理方法：
– Martz和Garbrecht（1992）高程增量叠加算法 – 增加栅格高程采样精度的十分之一、千分之一或万分 之一。
（3）水流方向
• 指水流离开此网格时的指向。
（3）水流方向
分水岭（分水线）：两个相邻集水区之间
的最高点连接成的不规则曲线。 流域出水口（集水出口 outlet）：水流离
开集水流域的点。
六、流域的提取
6 地形分析坡面因子提取
3.2 山脊线、山谷线的提取
求出已提取的概略地形特征线与DEM 格网 线的交点，在该交点附近的一个小区域， 对DEM 数据进行几何分析，即找出该区域 内与概略的地形特征线正交方向地形断面 上高程变化的极值点，该点即为该条地形 特征线的精确位置。
3.2 山脊线、山谷线的提取
平面曲率与坡位组合法 : 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。 提取的山谷和山脊可以通过曲率的值 来进行调节。
1，表示谷点 1，表示脊点 VR i，j 2，表示鞍点 0，表示其他点
(i+1,j-1)
(i+1,j)
(i+1,j+1)
差分算法示意图
山顶点
鞍பைடு நூலகம்点
图例
等高线
山顶点
鞍部
利用ArcView GIS 软件及DEM数据提取的山顶、鞍部
3.2 山脊线、山谷线的提取
山谷线 山脊线与山谷线
2.3 坡面复杂度因子
坡面复杂因子是宏观的地形信息因子，包括地 形起伏度、地形粗糙度、地表切割深度和沟壑 密度等 ；
地形起伏度：是在所指定的分析区域内所有栅 格中最大高程与最小高程的差，
RFi H max H min
.
中国1：100万DEM 提取的中国陆地区域地形起伏度图
2.3 坡面复杂度因子
3.2 山脊线、山谷线的提取
基本思想 首先用较稀的DEM格网 数据用地形流水物理分 析方法提取区域内概略 的地形特征线，然后用 其引导，在其周围邻近 区域对地形进行几何分 析来精确确定区域的地 形特征线。
概略DEM建立 地形流水物理模拟
山脊线山谷线提取实验报告
山脊线山谷线提取实验报告实验容描述：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。
本次实验通过某区域栅格DEM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。
实验原理：1.本实验基于规则格网DEM数据使用平面曲率与坡形组合法提取山脊线和山谷线，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，提取过程中可以SOA代替平面曲率。
2.主要用到以下理论知识：1）坡向变率：是指在提取坡向基础上，提取坡向的变化率，亦即坡向之坡度（Slope of Aspect，SOA）。
它可以很好地反应等高线弯曲程度；2）反地形DEM数据：求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H，通过公式（H-DEM），得到与原来地形相反的DEM数据层，即反地形DEM数据；3）地面坡向变率SOA：地面坡向变率在所提取的地表坡向矩阵的基础上沿袭坡度的求算原理，提取地表局部微小围坡向的最大变化情况。
但是SOA在提取过程中在北面坡将会有误差产生，所以要将北坡坡向的坡向变率误差进行纠正，其公式为：SOA=(( [SOA1]+[ SOA2] )-Abs( [SOA1]-[ SOA2] ))/2其中：SOA1为原始DEM数据层坡向变率，SOA2为反地形DEM数据层坡向变率。
4）焦点统计5）ArcScan自动矢量化流程图、实验步骤：1.相对路径2.加载数据3.提取原始dem的坡向（利用dem数据--空间分析--表面分析--坡度工具，命名为Aspect）4.提取原始DEM数据的坡向变率（利用3中生成的Aspect图层--空间分析--表面分析--坡度工具，命名为SOA1）5.提取反地形DEM数据（栅格计算器--输入公式H-DEM）1）找出DEM最大高程值（右键属性---找出数据源中最大值为1153.8）2）栅格计算器提取反地形DEM数据（输入公式1153.8 - "dem"，命名为INdem）6.提取反地形DEM数据的坡向值7.计算反地形DEM数据的坡向变率8.计算进行误差纠正的地面坡向变率（栅格计算器--输入公式(("SOA1" + "SOA2") - Abs("SOA1" - "SOA2")) / 2）9.邻域分析（原始dem--邻域分析--焦点统计focal statistics（统计原始dem的平均值）---设置统计类型为平均值mean，邻域类型为矩形(也可为圆形)，邻域大小为3*3（我发现邻域越大越模糊）(11*11)，则可得到一个邻域为3*3(11*11)的矩形的平均数据层，命名为mean10.计算正负地形分布区域（空间分析--地图代数--栅格计算器---输入公式为"dem" - "mean"，命名为Dvalue(差值)）11.利用栅格计算器提取山脊线（公式为"SOA" > 70 & "Dvalue" > 0这是错的！！要加括号！！("SOA" > 70) &( "Dvalue" > 0)）和山谷线（("SOA" > 70) & ("Dvalue" < 0)）12.利用ArcScan自动矢量化得到山脊线山谷线的矢量图层1）在ArcCatalog中新建（方法有两种：右击文件夹--new--shapefile！或者是右击geodatabase--new--feature class（新建要素类））山脊线图层（名称为shanjiline，类型为线）方法1：new--shapefile方法2：new--feature class（但是这种方法下的线图层，在自动矢量化山脊线后无法读到这个图层，所有还是选择方法1---这是因为栅格图层和矢量图层不能放在同一个geodatabase里面么？？？？？？？）2）打开开始编辑3）勾选扩展工具中的自动矢量化工具ArcScan4)在菜单栏空白处右击勾选ArcScan，打开ArcScan工具条--单击自动矢量化下的生成要素打开生成要素对话框即可生成自动矢量化后的矢量山脊线5)用同样的方法生成矢量山谷线13.制作立体图。
ArcGIS DEM_8.4特征地形要素提取
河网分级的生成
河网分级是对一个线性的河流网络以数字标识 的形式划分级别。在地貌学中，对河流的分级是根 据河流的流量、形态等因素进行。不同级别的河网 所代表的汇流累积量不同，级别越高，汇流累积量 越大，一般是主流，而级别较低的河网一般则是支 流。在ArcGIS的水文分析中，提供两种常用的河网 分级方法：Strahler分级和Shreve 分级。
Strahler分级
如图8.26所示，Strahler分级是将所有河网弧 段中没有支流河网弧段定为第1 级，两个1级 河网弧段汇流成的河网弧段为第2级，如此下 去分别为第3级，第4 级，……，一直到河网 出水口。在这种分级中，当且仅当同级别的两 条河网弧段汇流成一条河网弧段时，该弧段级 别才会增加，对于那些低级弧段汇入高级弧段 的情况，高级弧段的级别不会改变；
(2)独立洼地区域的填平
洼地区域中只有一个谷底点，并且该点的8个 邻域点中没有一个是该洼地区域的边缘点。 填平的方法是按水流的反方向采用区域增长 算法，找出独立洼地区域的边界线，即水流 流向该谷底点的边界线。在该洼地边缘线上 找出最小高程点。将独立洼地区域内所有高 程小于该点的值都用这个点的高程值替代。
(3) 栅格河网的形成
利用【Spatial Analyst工具】|【地图代数】|【栅格计算器】
可得到栅格河网。其思想是利用所设定的阈值 对整个区域分析并生成一个新的栅格图层，其 中汇流量大于阈值的栅格设定为1，而小于或 等于阈值的栅格设定为无数据。将计算出来的 栅格河网命名为streamnet；
栅格河网矢量化
流域分割操作
(1)在ArcMap里加载水流方向数据fdirfill和栅 格河网数据streamnet； (2) 在ArcToobox中选择
【Spatial Analyst】|【水文分析】|【河流连接】， 打开河流连接工具（图8- 24)；
水文分析和地形分析、提取山谷和鞍部点
Arcgis地形分析DEM提取坡度(1)新建地图文档，加载【ArcGIS地形分析--TIN及DEM的生成，TIN的显示】经验教程中得到的DEM数据：huainan(2)在【ArcToolbox】中，执行命令[3D Analyst工具]——[栅格表面]——[坡度]，参照下图所示，指定各参数：执行后，得到坡度栅格Slope_tingri1：坡度栅格中，栅格单元的值在[0 -60] 度间变化右键点击图层[Slope_TinGrid]，执行[属性命令]，设置图层[符号系统]，重新调整坡度分级。
将类别调整为5，点[分类]按钮，用手动分级法，将中断值调整为：10，20，30，40，60。
DEM提取山顶点1.添加dem数据，制作15m和75m等高线。
2.制作阴影阴影图像【空间分析】----【表面分析】----【地表阴影】，生成地表阴影图像hillsha。
3.提取栅格数据的有效区域。
【空间分析】----【地图制图】----【栅格计算器】。
“要提取的文件名”=“huainan54”>=0，（注意：红色等号是1个=，而不是栅格计算器中的2个==）。
“back”=“huainan54”>=0，生成back文件。
5.按照等高线75m等高线15m，back，hillsha叠放。
1.提取dem数据中的最大值。
【空间分析工具】----【邻域分析】----【块统计】，生成maxpoint文件参数设置如下：Maxpoint7.提取山顶点。
【空间分析】----【地图制图】----【栅格计算器】。
输入命令：sd=（[axpoint]-[淮南54]）==0,生成sd文件。
8.山顶点栅格文件二值化。
【空间分析工具】----【重分类】----【重分类】。
生成re-sd9.生成山顶点栅格数据转换为shapefile。
【转换工具】----【栅格转换】----【栅格数据转点】，生成山顶点矢量文件。
ArcGIS利用水文分析方法提取山脊、山谷线提取方法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。
山谷(脊)线的提取方法研究(定稿)
山谷（脊）线的提取方法研究作者姓名刘金柱专业测绘工程指导老师杨容浩摘要近年来对DEM的研究，主要是从其中提取需要的有用信息，其中山脊线与山谷线这类重要的地形信息是近几十年来国内外研究比较热门的方向。
论文首先介绍了ArcGIS关于山谷线山脊线的提取原理与步骤，然后又引入TauDEM软件，着重介绍了其关于山脊线与山谷线提取的原理，包括8方向（D8）流水方向计算以及D8有效邻域分析的原理与实现方法。
通过对负地形的生成、水流方向上洼地提取及填充、选择合适的阈值、D8水流方向的计算理论、D8有效邻域的分析与处理等的研究，提出用计算汇流量的原理提取等高线。
然后通过二值化舍去非山谷（脊）线的数据信息，即可得到清晰的山谷(脊)线。
关键词：数字高程模型，地形分析，山谷（脊）线，水流方向Study On Methods of Valley ( Ridge)Lines ExtractionAbstract：In recent years, the research based on DEM are mostly about extracting useful information from it,and extracting valley (ridge) lines is one of the most extensive direction both at home and abroad.Firstly,the article gives a detailed description of the extracting principles and steps on ArcGIS,and then describes the TauDEM software,which emphatically introduces the principle of the extraction, including eight directions (D8) water computing as well as analysis and realization methods of the D8 contribution area.This paper mainly studies the generating of the negative terrain,the extraction and filling of Depression in the direction of flow,choosing a suitable threshold to determine the accuracy of grid data and suitability,the calculation of the D8 flow, and the analysis of the D8 contribution areas,thus proposing a new principle to extract the valley (ridge) lines based on calculating the flow.Then binaries and eliminats non-data of valley (ridge) lines.Finally we can get the sharp-edged valley (ridge) lines.Key words: Digital Elevation Model , Terrain Analysis，TauDEM ，Valley (Ridge) Line , The Direction Of Flow目录第1章前言 (1)1.1 山谷（脊）线提取的目的和意义 (1)1.2 山谷（脊）线提取技术的研究现状 (2)1.3山谷（脊）线提取的主要方法分类 (4)1.4本文研究内容及方法 (5)第2章基于ArcGIS的山谷（脊）线提取方法 (6)2.1 ArcGIS软件简介 (6)2.2 ArcGIS山谷（脊）线提取的基本原理 (6)2.3 ArcGIS山谷（脊）线提取的方法步骤 (7)第3章基于TauDEM的山谷（脊）线提取方法 (17)3.1 TauDEM软件简介 (17)3.2 TauDEM山谷（脊）线提取的基本原理 (18)3.3 TauDEM山谷（脊）线提取的方法步骤 (20)第4章山谷（脊）线提取结果的对比分析 (26)4.1 TauDEM与ArcGIS山谷（脊）线提取结果对比分析 (26)4.2 TauDEM山谷（脊）线提取结果优势总结 (28)4.3 ArcGIS与TauDEM的结合处理 (29)结论 (31)致谢 (33)参考文献 (34)第1章前言1.1 山谷（脊）线提取的目的和意义山谷线和山脊线是重要的地形特征信息，对地形及其相关领域的研究有重要的意义，山谷（脊）线的提取一直都受到相关研究人员的广泛关注。
地形分析报告 三种形式
地形分析报告三种形式地形地貌分析地形地貌分析是城市规划中的重要内容，是城市规划的基础分析之一。
地形地貌分析在城市规划的不同时期不同深度中都有非常广泛的应用，从宏观尺度的城市选址、城市布局、功能区组织到微观尺度的道路管网、景观组织无一不受地形地貌的影响，因此，地形地貌分析对城市规划的影响是无处不在的。
长时间以来，城市规划的基础数据通常是平面的地形图数据, 可以在其基础上进行简单的地形分析，近年来随着信息技术尤其是GIS技术的发展, 各种新方法和应用模型不断融入到城市规划领域，传统的地形分析由二维平面分析发展到了新的三维地形分析和三维透视图，从而帮助规划人员根据地形特征进行合理科学的城市规划。
地形分析的基础是要建立数字高程模型(DEM)。
DEM主要用于描述地面起伏状况，可以用于提取各种地形参数，如坡度、坡向等，并进行通视分析等应用分析。
目前DEM的建立主要来源于：①地形图中的等高线；②通过遥感影像提取高程数据；③其它方式，如全球定位系统(GPS)和激光扫描测高系统等。
DEM包括两种表达形式：规则网格(GRID) 和三角网(TIN)。
此外，基于二维平面形式表示的等值线图也可以理解为数字搞成的另一种表达方式。
GRID是由一组大小相同的网格描述地形表面，它能充分表现高程的细节变化，拓扑关系简单，但对于表达不规则的地面特征则略显不协调。
TIN是由分散的地形点按照一定的规则构成的一系列不相交的三角形组成的，与不规则的地面特征和谐一致，可以表示纤细功能特征和叠加任意形状的区域边界。
GRID 常用的生成算法有包括反距离权插值、趋势面插值、样条插值、克里金插值等；TIN 生成算法主要有分割2归并法、逐点插入法和逐步生长法。
城市规划中地形分析的实质就是对DEM的应用范围进行拓广和延伸。
从地形分析的复杂性角度, 可以将地形分析分为两类: 一类是基本地形因子(包括坡度、坡向等)的计算; 另一类是衍生出的其它的地形分析, 包括地形量算、通视分析、地形特征提取等。
操作步骤-山脊线和山谷线提取插件
山脊线和山谷线提取插件版本V1.0操作说明1/6山脊线和山谷线提取插件操作说明1引言1.1编写目的编写本使用说明的目的是充分叙述本脚本软件所能实现的功能及其运行环境，以便使用者了解本脚本软件的使用范围和使用方法。
1.2编写背景山脊线和山谷线的提取在很多行业，例如环境保护、水文水利、农业等行业应用很广泛。
目前主要依赖ArcGIS中的空间分析工具来完成，需要使用13个空间分析工具来完成，费时费力，同时会产生许多中间过程文件。
本插件使用Python 语言，基于ArcGIS10进行二次开发，基于DEM数字高程模型，使用1个脚本来实现山脊线和山谷线的提取。
技术问题可以在QQ群讨论：9609331152运行环境2.1软件环境win7及以上版本、ArcGIS10.0及以上版本2.2硬件环境CPU：2.4GHz以上硬盘：至少4G以上的空闲空间内存：至少4G的空闲内存显示器分辨率：1280×600以上山脊线和山谷线提取插件版本V1.0操作说明1/63运行原理本插件运行原理如下图所示：图1：山谷线和山脊线提取脚本运行过程（1）坡向分析对输入的地形图进行坡向分析（Aspect），结果记为A。
結果示例如下：（2）坡度分析Slope对第一步的结果进行坡度分析，结果记为SOA1。
（3）反地形DEM求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H；通过栅格计算器计算，公式为H-DEM，得到与原来地形相反的DEM数据层，既反地形DEM。
结果记为rastercalc。
（4）反地形的坡向分析求反地形DEM的坡向。
结果记为Aspect_raste1.（5）反地形的坡度分析求反地形的坡向变率，记为SOA2（6）然后利用soa1和soa2求得没有误差的DEM的坡向变率（注意大小写一致）利用栅格计算器，公式：(([SOA1]+[SOA2])-Abs([SOA1]-[SOA2]))/2，结果记为SOA。
（7）邻域计算Block Statistics设置Statistic type（默认为MEAN平均值），领域的类型默认为矩形（也可以设置为其他类型），领域大小自行设置（可以是3×3，下图设置为275×275）。
基于DEM自动提取山脊线、山谷线方法研究
基于DEM自动提取山脊线、山谷线方法研究作者：栗丹来源：《环球人文地理·评论版》2015年第01期摘要：从数字高程模型中自动提取山脊线和山谷线的技术在测绘、工程设计等方面有着重要的意义。
传统依靠二维等高线形态分析方法提取的山脊线和山谷线很难得到理想效果。
本文设计出了一种基于水文地貌关系正确的DEM中自动提取山脊线和山谷线方法，同时采用单流向（D8）算法和多流向（Dinf）算法分别对提取山脊线和山谷线结果进行对比分析，得出采用多流向算法提取山脊线和山谷线时，结果与实际地形相符。
关键词：山脊线；算法；地形分析一、引言山脊线、山谷线作为地形特征线对地形、地貌具有一定的控制作用[1] -[3]。
它们与山顶点、谷底点以及鞍部点等一起构成了地形及其起伏变化的骨架结构。
由于山脊线具有分水性，山谷线具有汇水性特征使得它们在工程应用方面具有特殊的意义[4]。
研究人员借助地形表面流水模拟的方法从DEM 数据中自动提取山脊线和山谷线，用于区域地形的水分析[5] 。
因此在数字地形分析中，山脊线和山谷线的提取和分析是具有很大应用价值的[7]。
所以在本实验中，基于水文分析方法在DEM中采用不同算法提取出山脊线和山谷线，是本文研究的一个重点，也是在以往实验基础上的一个创新，通过实验使我们在以后能够利用水文分析的方法与其它空间分析方法相结合以解决实际应用问题。
二、研究方法1.山脊线和山谷线提取技术路线提取山脊线和山谷线可以利用水文分析的方法进行，对分水线和汇水线进行提取是在实际操作中的步骤。
水流的起源点的定义是分水线的性质。
通过提取零值的汇流累积值的栅格，分水线就可以得到。
汇水线由于具有汇水作用而具有较大的上游汇水面积，在提取山谷线时，利用反地形的特点，即利用一个较大的数值减去原始的DEM数据，得到与原始地形完全相反的地形数据，使得原始的DEM中的山脊变成反地形的山谷，而原始DEM中的山谷在反地形中就变成了山脊，再利用山脊线的提取方法就可以实现山谷线的提取。
ArcGIS空间数据处理及空间数据分析思路整理
ArcGIS基础学习思路整理学习资料：地理信息系统教程上的例题与操作步骤，地理信息系统导论上的习作与挑战任务，往届GIS大赛试题。
一、空间数据处理1.空间数据采集：（1）地理配准（2）空间校正2.空间数据编辑：（1）要素的编辑（2）创建要素（3）修改要素3.空间数据的拓扑处理：（1）拓扑创建（2）拓扑的验证（3）拓扑编辑（4）拓扑错误修改4.空间参考与变换：（1）空间参考与地图投影（2）投影变换（3）坐标问题5.地图制图：（1）地图制图输出（2）符号化与样式（3）掩模与制图表达二、空间数据分析1.矢量数据分析：（1）数据提取：裁剪，分割，筛选（2）统计分析：频数，汇总统计数据（3）缓冲区分析：建立缓冲区，多环缓冲区，点距离（4）叠置分析：相交，联合，融合，合并，标识，擦除，更新（5）泰森多边形2.栅格数据分析：（1）密度分析（2）距离分析（3）提取分析（4）局域分析（5）邻域分析3.地形表面分析：（1）用DEM进行制图（2）坡度坡向分析（3）表面曲率分析（4）提取破向坡度，水系河流4.视域流域水文分析：（1）视域分析（2）流域分析：填洼，流向分析，计算水流长度，流量分析（3）河网分析：生成河网，河网矢量化，平滑河网，河流连接5.插值及重分类分析：（1）插值分析：克里金插值（2）重分类分析6.网络分析：（1）网络分析（2）最小耗费路径分析7.地统计学分析：8.Model Builder与空间建模：ArcGIS处理问题综合流程整理一、按照一定的条件选取事宜区域某一地区引进X型经济作物，该作物的生长环境需要满足一定的地形及气象条件。
现有该地区的地形及气象数据，请你根据X型作物的生长条件，为该地区进行X型作物适宜区分析相关信息说明如下：①数据中，dem为数字高程模型数据，gully.shp为主沟谷数据；climate.txt为气象观测表数据（包含坐标、温度/℃及降雨/ mm等）。
②dll中，DevComponents.DotNetBar2.DLL为工具控件库，IrisSkin2.DLL为皮肤控件库，titlerectangle.ssk为皮肤文件。
利用水文分析报告方法提取山脊、山谷线
师大学H a n g z h o u N o r m a l U n i v e r s i t y《GIS分析与建模》实验报告学院班级：理学院地信141实验名称：利用水文分析方法提取山脊线和山谷线学生：文彪学生学号：2014212425授课老师：潭高提交日期：2016年12月1日目录1 实验目的 (3)2 实验步骤 (3)2.1 正负地形提取 (3)2.2 山脊线提取 (9)2.3 山谷线提取 (24)3 总结 (25)3.1 为何进行洼地填充 (25)3.2 与正地形相乘理解 (26)1实验目的●了解基于DEM水文分析方法提取山谷线和山脊线的原理，●掌握水流方向、汇流累积量提取原理及方法2实验步骤2.1正负地形提取原始dem图像2.1.1焦点统计参数如下邻域分析结果图，发现与原图相比，平滑了很多。
2.1.2栅格运算2.1.3重分类2.1.3.1正地形2.1.3.2负地形2.2山脊线提取2.2.1洼地填充洼地填充参数面板，因为是所有的洼地都填充，所以Z limit为默认。
2.2.2无洼地水流反向计算水流方向计算，输入参数为洼地填充好的dem数据，填如输出文件及其路径。
2.2.3汇流累计量计算2.2.4汇流累计量0值提取汇流累积量为0时，表示该地没有雨水聚集，所以应当为山脊。
2.2.53*3领域分析使数据光滑2.2.6Dem等值线图等值线间距为15米2.2.7山体阴影2.2.8Neiborfacc0重分级分类结果与等值线和山体阴影相比，确定最佳分类阈值。
注：可以将Neiborfacc0的0到所设阈值的部分设为no color,这样更加方便与山体阴影比较。
确定所设阈值为0.55412.2.9二值化的neiborfacc0进行重分类2.2.10与正地形相乘2.2.11栅格运算2.2.12重分类2.2.13山脊线提取结果图2.3山谷线提取山谷线提取结果图3总结3.1为何进行洼地填充来个比喻，假如你在沙地上踩两个脚印，那么，在两个脚印的中间的那条线的汇流累积量为0，进行提取的时候，就会误认为该条线为山脊，显然是不合理的，所以要进行洼地填充。
山脊线、山谷线、鞍部点的提取
⼭脊线、⼭⾕线、鞍部点的提取实例与练习练习1. 利⽤⽔⽂分析⽅法提取⼭脊、⼭⾕线1．背景：⼭脊线、⼭⾕线是地形特征线，它们对地形、地貌具有⼀定的控制作⽤。
它们与⼭顶点、⾕底点以及鞍部点等⼀起构成了地形及其起伏变化的⾻架结构。
因此在数字地形分析中，⼭脊线和⼭⾕线以及地形特征点等的提取和分析是很有必要的。
2．⽬的：理解基于DEM结合⽔⽂分析的⽅法提取出研究区域的⼭脊线和⼭⾕线的原理；掌握⽔流⽅向、汇流累积量的提取⽅法以及它们的提取原理；能将⽔⽂分析的⽅法和其它的空间分析⽅法相结合以解决应⽤问题。
3．要求：（1）利⽤⽔⽂分析思想和⼯具提取研究区域的⼭脊线；（2）利⽤⽔⽂分析思想和⼯具提取研究区域的⼭⾕线。
4．数据：⼀幅25m分辨率的黄⼟地貌DEM数据，数据的区域⼤概有140 km2。
数据存放于…/ChP11/Ex1中，请将其拷贝到E：/ChP11/Ex1。
结果数据保存在…/ChP11/Ex1/Result 中。
5．算法思想：对于⽔⽂物理过程研究⽽⾔，由于⼭脊、⼭⾕分别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。
因此，对于⼭脊线和⼭⾕线就可以利⽤⽔⽂分析的⽅法进⾏提取。
基于DEM的这种地形表⾯流⽔物理模拟分析的原理是：对于⼭脊线⽽⾔，由于它同时也是分⽔线，那么对于分⽔线上的那些栅格，由于分⽔线的性质是⽔流的起源点，通过地表径流模拟计算之后这些栅格的⽔流⽅向都应该只具有流出⽅向⽽不存在流⼊⽅向，也就是其栅格的汇流累积量为零。
通过对零值的汇流累积值的栅格的提取，就可以得到分⽔线，也就得到了⼭脊线；对于⼭⾕线⽽⾔，由于其具有汇⽔的性质，那么对于⼭⾕线的提取，可以利⽤反地形的特点，即是利⽤⼀个较⼤的数值减去原始的DEM数据，⽽得到了与原始地形完全相反的地形数据，也就是原始的DEM中的⼭脊变成负地形的⼭⾕，⽽原始DEM中的⼭⾕在负地形中就变成了⼭脊，那么，⼭⾕线的提取就可以在负地形中利⽤提取⼭脊线的⽅法进⾏提取。
山脊线、山谷线和鞍部点的提取
山脊线、山谷线和鞍部点的提取一．实习背景山脊线、山谷线是地形特征线，它们对地形、地貌具有一定的控制作用。
它们与山顶点、谷底点以及鞍部点等一起构成了地形及其起伏变化的骨架结构。
因此在数字地形分析中，山脊线和山谷线以及地形特征点等的提取和分析是很有必要的。
相邻两山头之间呈马鞍形的低凹部分称为鞍部，鞍部是两个山脊和两个山谷会合的地方。
鞍部点是重要的地形控制点，它和山顶点、山谷点以及山脊线、山谷线等构成的地形特征点线，具有对地形具有很强的控制作用。
因此，对这些地形特征点、线的分析研究在数字地形分析中具有很重要的意义。
同时，由于鞍部点的特殊地貌形态，使得鞍部点的提取方法较山顶点和山谷的提取更难，目前没有什么有效的方法来提取鞍部点，利用水文分析的方法可以来提取一些鞍部点，但是它还是具有一定局限性。
二．实习目的（1）熟练掌握基于DEM利用ArcGIS进行提取相关地形特征的方法与原理；（2）深入认识山脊线、山谷线和鞍部点3个基本地形特征；三．实习内容１.提取ｄｅｍ数据的ＳＯＡ２基于地形表面的几何形态分析方法提取山脊线山谷线3.基于DEM水文分析方法提取山脊线山谷线4.鞍部点的提取四．实习数据DEM五．实习工具Surface Analyst，model工具六．实习步骤1.提取DEM的SOA数据A．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（H－DEM），得到与原来地形相反的DEM数据层，即反地形DEM数据；B．基于反地形DEM数据求算坡向值；C．利用SOA 方法求算反地形的坡向变率，记为SOA2，由原始DEM 数据求算出的坡向变率值为SOA1；D.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，2.利用基于地形表面的几何形态分析方法提取山脊线山谷线（1）山脊线的提取其中在focal statistics中选择3*3的窗口，类型选择为mean,在minus中再次导入DEM，进行计算。
ENVI提取地形特征要素
ENVI 实验六基本地形因子提取一、实验目的1熟悉ENVI软件能够从DEM 中提取地形特征。
2掌握DEM提取地形特征的方法。
二、实验要求完成运用ENVI 进行从DEM 中提取地形特征，包括山顶、山脊、平原、水平面、山沟和凹谷。
三、实验仪器每人计算机一台。
四、实验内容1在Toolbox中，启动/Terrain/Topographic Features，在Topographic Feature Input DEM对话框中，选择DEM.tif 文件，点击OK，打开Topographic Features Parameters 对话框，需要设置一些参数。
（1）坡度容差：1。
以度为单位；（2）曲率容差：0.1；（3）地形核大小：7。
2在Select Feature to Classify 列表中选择所有的地形特征。
3选择输出路径及文件名，单击OK 执行地形特征提取。
4通视域分析：使用Viewshed Analysis Workflow 工具，设置点、线、面作为观测源进行可视域分析。
将通视分析结果输出为矢量和图像结果有三种方法：（1）点观测源a. 在Toolbox 中，启动/Terrain/Viewshed Analysis Workflow，打开文件选择面板File Selection；b. 分别选择对应的文件DEM File：DEM.tif；Image File：Orthoimagery.tif，单击Next进入Viewshed Analysis 面板；c.在Viewshed Analysis 面板中，设置以下几个参数：可视距离Default View Range：1000可视高度Default View Height：100d.默认鼠标的状态是绘制“点注记”，在正射影像上绘制几个观测点。
如果鼠标当前状态是其他，可在工具栏中选择对应的工具绘制：，绘制4 个点；e.选择Any Source （四个观测点的并集），勾选Preview预览结果，红色表示可视区域，黑色表示不可视区域；f.分别选择All Sources（四个观测点的交集），预览结果；g.单击Next进入Viewshed Export面板，可以将通视分析结果输出为矢量和图像结果。
地貌特征点采集
为了更好的表示地貌特征，便于识图读图，地形图上通常采用首曲线、计曲线、 间曲线、助曲线4种等高线。实训中绘制地形图时，只采用前两种即可。
1 首曲线：按规定的基本等高距测绘的等高线称为首曲线。基本等高线。 2 计曲线：每隔四级首曲线描绘一根较粗的等高线，称为计曲线(或加粗等高线)。
计曲线
首曲线
2、特征点采集
建筑工程测量
主要内容：地貌特征点采集
学习目标
1、能正确理解地貌的特征点； 2、能正确进行地貌特征点的数据采集；
1、地貌特征点
地貌特征点就是山脊线、山谷线等地形线上最能反映地貌特征的点，如山顶、 鞍部、山脊、山脚、谷底、谷口、沟底、沟口、洼地、台地、河川湖池岸旁等的 坡度和方向变化处。
地形图上表示地貌的一般方法 ---- 等高线。等高线是地面上高程相等的各 相邻点所连成的闭合曲线，
地貌特征点跑尺方法——地性线法 蓝色为山谷线上的特征点 红色为山脊线上的特征点 规范规定地形点点位间距
1:1000地形图不超过30m，根据地 形变化可适当加密。实训中点位间 距取15m。 全站仪数据采集方法同地物特征 点数据采集。
谢谢观看
对于峭壁、冲沟、梯田等特殊地形，不便用等高线表示时，采用地形图图式 相应的符号。
等高线
设想有一座高出水面的小山，与某一静 止的水面相交形成的水涯线为一闭合曲线，曲 线的形状随小山与水面的相交的位置而定，曲 线上各点的高程相等。如图所示。
将这些水涯线正射投影到水平面H上，并 按一定的比例尺缩绘在图纸上，这就将小山用 等高线表示在地形图上了。等高线的形状和高 程，客观显示了小山的空间形态。
实训采用等高线表示地貌。
地貌特征点选择：
综
合
山脚点
地
基于水文分析方法提取山脊线和山谷线
基于水文分析方法提取山脊线和山谷线1.提取思路：基于水文分析方法提取山脊线和山谷线实际上是对分水线和汇水线的提取。
对于山脊线来说，它同时也是分水线，即水流的起始点。
因此通过地表径流计算后，这些栅格的水流方向应该都只具有流出方向而不存在流入方向，也就是说这些栅格的汇流累积量为0，因此通过对0值的提取也就得到了山脊线。
对山谷线的提取，可以对反地形DEM数据提取山脊线，得到的就是实际上的山谷线。
2.基础操作步骤介绍：2.1 正负地形的提取：选择【系统工具箱→Spatial Analyst Tools→邻域分析→焦点统计】工具，得到邻域大小为11×11(可以根据需要自行设置)的矩形的平均值数据层Mean_DEM。
选择【系统工具箱→Spatial Analyst Tools→地图代数→栅格计算器】工具，输入"DEM" - "Mean_DEM"地图代数公式，得到正负地形分布区域数据层。
选择【系统工具箱→Spatial Analyst Tools→重分类→重分类】工具，将大于0的区域赋值为1，小于0的区域赋值为0，得到正地形数据层zhengdixing。
同样，选择【系统工具箱→Spatial Analyst Tools→重分类→重分类】工具，将大于0的区域赋值为0，小于0的区域赋值为1，得到负地形数据层fudixing。
2.2 山脊线的提取：选择【系统工具箱→Spatial Analyst Tools→水文分析→填洼】工具，对原始DEM进行洼地填充，得到无洼地DEM数据层Fill_DEM。
具，对无洼地DEM数据进行水流方向计算，得到流向数据层FlowDir。
具，计算汇流累积量，得到数据层FlowAcc。
选择【系统工具箱→Spatial Analyst Tools→地图代数→栅格计算器】工具，输入地图表达式"FlowAcc" == 0，提取汇流累积量为0的栅格区域，得到数据层Facc0。
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？
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实例与练习练习1. 利用水文分析方法提取山脊、山谷线1．背景：山脊线、山谷线是地形特征线，它们对地形、地貌具有一定的控制作用。
它们与山顶点、谷底点以及鞍部点等一起构成了地形及其起伏变化的骨架结构。
因此在数字地形分析中，山脊线和山谷线以及地形特征点等的提取和分析是很有必要的。
2．目的：理解基于DEM结合水文分析的方法提取出研究区域的山脊线和山谷线的原理；掌握水流方向、汇流累积量的提取方法以及它们的提取原理；能将水文分析的方法和其它的空间分析方法相结合以解决应用问题。
3．要求：（1）利用水文分析思想和工具提取研究区域的山脊线；（2）利用水文分析思想和工具提取研究区域的山谷线。
4．数据：一幅25m分辨率的黄土地貌DEM数据，数据的区域大概有140 km2。
数据存放于…/ChP11/Ex1中，请将其拷贝到E：/ChP11/Ex1。
结果数据保存在…/ChP11/Ex1/Result 中。
5．算法思想：对于水文物理过程研究而言，由于山脊、山谷分别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。
因此，对于山脊线和山谷线就可以利用水文分析的方法进行提取。
基于DEM的这种地形表面流水物理模拟分析的原理是：对于山脊线而言，由于它同时也是分水线，那么对于分水线上的那些栅格，由于分水线的性质是水流的起源点，通过地表径流模拟计算之后这些栅格的水流方向都应该只具有流出方向而不存在流入方向，也就是其栅格的汇流累积量为零。
通过对零值的汇流累积值的栅格的提取，就可以得到分水线，也就得到了山脊线；对于山谷线而言，由于其具有汇水的性质，那么对于山谷线的提取，可以利用反地形的特点，即是利用一个较大的数值减去原始的DEM数据，而得到了与原始地形完全相反的地形数据，也就是原始的DEM中的山脊变成负地形的山谷，而原始DEM中的山谷在负地形中就变成了山脊，那么，山谷线的提取就可以在负地形中利用提取山脊线的方法进行提取。
基于DEM利用水文分析的方法提取山脊线和山谷的技术流程如图1所示。
6．操作步骤（1）正负地形的提取1）启动ArcToolbox，展开Analysis Tools工具箱，打开hydrology工具集。
在图层管理器中加载研究区域的原始DEM数据，如图2所示。
图2 研究区域的DEM数据2）加载Spatial Analyst模块，点击Spatial Analyst模块的下拉箭头，点击neighborhood statistics菜单工具，利用邻域分析的方法以11×11的窗口计算平均值。
分析结果命名为meandem。
3）点击spatial analyst中的raster calculator菜单工具，对原始DEM数据与邻域分析之后的数据meandem做减法运算，并将运算结果重分为两级，分级界线为0，那么大于0的区域在原始DEM上就是正地形区域，小于0的区域在原始DEM上就是负地形区域。
4）对上一步得到的二值化数据进行两次重分类，一次将正地形区域属性值赋值为1，负地形区域属性赋值为0，命名为zhengdixing；另一次将正地形区域属性值赋值为0，负地形区域属性赋值为1，命名为fudixing。
分别如图3、图4所示。
（2）山脊线的提取：1）在ArcMap中加载研究区域的原始DEM数据，如图2所示。
2）洼地填充：双击hydrology工具集中的fill工具，进行原始DEM的洼地点填充。
在Input surface raster文本框中选择原始DEM数据dem，将输出数据命名为filldem，因为选择的是将所有洼地全部填充，所有在填充容限Z limit为默认值。
3）基于无洼地的水流方向的计算：双击hydrology工具集中的flow direction工具，在Input surface raster文本框中选择填充过的无洼地DEM数据filldem，将输出的水流方向数据命名为flowdirfill。
4）汇流累积量的计算：双击hydrology工具集中的flow accumulation工具。
选择flowdirfill作为输入的水流方向数据；输出数据命名为flowacc1。
5）汇流累积量零值的提取：加载Spatial Analyst模块，点击Spatial Analyst模块的下拉箭头，然后单击raster calculator菜单，打开栅格计算对话框，在文本框中填写汇流累积量零值的提取公式：facc0 = (flowacc = 0)，然后点击evaluate进行计算。
计算结果为所有的汇流累积量为0的栅格。
6）在ArcMap中打开facc0，发现所提取出的栅格很乱，有很多的地方并不是山脊线的位置，因此应对这个数据进行处理。
处理过程可以利用邻域分析的方法，对提取出的汇流累积量等于零值的数据进行3×3邻域分析进行光滑处理，处理后的数据命名为neiborfacc0。
7）单击spatial analyst模块中的surfer analyst中的countline和hillshade菜单命令，分别生成原始DEM的等值线图ctour和晕渲图hillshade。
8）打开neiborfacc0数据的属性信息，进行重新分类，将分类级别设置为两类，不断的调整分界数据大小，并以由DEM生成的等值线图和晕渲图为辅助判断数据。
在neiborfacc0中，属性值越接近于1的栅格越有可能是山脊线的位置，这里确定的分界阈值为0.5541。
9）将进行过二值化的neiborfacc0进行重分类为reneibor，将属性值接近1的那一类的属性值赋值为1，其余的赋值为0。
10）将重分类过后的neiborfacc0数据与正地形数据zhengdixing利用spatial analyst菜单下的raster calculator进行相乘运算，这样就消除了那些存在在负地形区域中的错误的山脊线。
然后将计算结果进行重分类，所有属性不为1的栅格属性值赋为NO DATA。
就得到了山脊线，如图5所示。
（3）山谷线的提取1）在ArcMap中加载原始DEM数据，如图2所示。
2）加载Spatial Analyst模块，点击Spatial Analyst模块的下拉箭头，点击options raster calculator菜单工具，打开栅格计算对话框；在文本框中填写反地形的计算公式：fandem =Abs (dem-2000)，点击evaluate进行计算。
计算结果与原始DEM地形完全相反的反地形数据，如图6所示。
3）反地形计算完毕之后，山谷线的提取就和山脊线的提取步骤一样的，直到最终利用重分类的方法将重新分级的邻域分析后的结果二值化为止。
在这里，是不需要（图中深色区域为山脊线，背景为该区域的晕渲图）图6 计算出的研究区域的反地形DEM对反地形DEM进行洼地填充的。
计算过程中的数据名称分别为：水流方向数据为flowdirfan，汇流累积数据为flowacc2，零值汇流累积量提取数据为flowacc0fan，对flowacc0fan进行均值3×3邻域分析后的结果数据为nbfacc0fan，并将其分级改为两级，分级阈值为0.65677。
４）将重分类过后的数据与负地形数据fudixing利用spatial analyst菜单下的raster calculator进行相乘运算，这样就消除了那些存在在负地形区域中的错误的山脊线。
然后将计算结果进行重分类，所有属性不为1的栅格属性值赋为NO DATA。
就得到了山谷线，如图7所示。
图7 计算出的研究区域的山谷线（图中深色区域，背景为该区域的晕渲图）练习2. 黄土地貌鞍部的提取1．背景：相邻两山头之间呈马鞍形的低凹部分称为鞍部，鞍部是两个山脊和两个山谷会合的地方。
鞍部点是重要的地形控制点，它和山顶点、山谷点以及山脊线、山谷线等构成的地形特征点线，具有对地形具有很强的控制作用。
因此，对这些地形特征点、线的分析研究在数字地形分析中具有很重要的意义。
同时，由于鞍部点的特殊地貌形态，使得鞍部点的提取方法较山顶点和山谷的提取更难，目前没有什么有效的方法来提取鞍部点，利用水文分析的方法可以来提取一些鞍部点，但是它还是具有一定局限性。
2．目的：结合水文分析的思想来提取研究区域内的地形鞍部点；开拓思维，拓展水文分析工具的应用，学会利用水文地质分析的思想来解决一些地形、地貌等方面的问题。
3．要求：结合水文地质分析的方法和空间分析的方法提取研究区域的地形鞍部点4．数据：一幅25m分辨率的黄土地貌DEM数据，数据的区域大概有59 km2。
数据存放于…/ChP11/Ex2中，请将其拷贝到E：/ChP11/Ex2。
结果保存在…/ChP11/Ex2/Result 中。
5．算法思想：由于鞍部是两个山脊和两个山谷会合的地方，那么对于鞍部点的提取，就可以采用分别提取山脊线和山谷线，然后再计算出山脊线与山谷线的交点，所求出的交点便是鞍部点的位置。
鞍部点的提取流程如图8所示。
图8 鞍部点的提取流程图6．操作步骤：（1）正地形、等高线和晕渲图的提取同山脊线与山谷线的提取中一样，由于鞍部点的整体位置是处于山脊上的，需要提取出正地形以舍弃那些在负地形上的错误的提取结果。
正地形的提取过程与11.6.1完全相同。
提取过程分别是：利用11×11窗口进行提取平均值的邻域分析，结果为meandem；原始DEM与meandem相减并以0为界进行重分类，大于0的属性重新赋值为1，小于0的赋值为0，结果命名为zhengdixing。
利用spatial analyst菜单下的surface analysis菜单中的contour和hillshade工具分别提取研究区域的等高距为40m的等高线数据ctour和研究区域的晕渲图hillshade。
（2）山脊的提取山脊的提取与练习1中山脊的提取过程是完全相同的，分别是进行洼地填充、然后在无洼地的DEM上提取水流方向、基于水流方向计算汇流累积量数据、提取汇流累积量数据等于零的栅格。
提取过程产生的各个数据分别为：filldem、flowdir、flowacc以及flowacc0。
（3）山谷的提取山谷的提取也与练习1中山谷的提取过程是完全相同的，分别是基于原始DEM 计算出反地形DEM数据（计算中是利用原始DEM减去常数3000）、基于反地形DEM数据提取水流方向数据、基于水流方向数据进行汇流累积量数据、提取汇流累积量数据等于零的栅格。
提取过程中产生的数据分别为：fandem、flowfdirfan、flowaccfan以及fanfacc0。
（4）鞍部点的提取1）将提取出的山脊线数据flowacc0和山谷线数据fanfacc0利用spatial analyst菜单下的raster calculator的工具进行相乘运算，运算结果命名为anbuqu。