坡面地形因子提取

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1、第七章坡面地形因子提取7.1概论地理数据是直接或间接关联着相对于地球的某个地点的数据，是表示地理位置、分布特点的自然现象和社会现象的诸要素文件。地理数据包括自然地理数据和社会经济数据。自然地理数据在计算机中通常按矢量数据结构或格网数据结构存贮，构成地理信息系统的主体。社会经济数据在计算机中按统计图表形式存贮，是地理信息系统分析的基础数据。地形数据是地理数据之一。数据类型被分为三类，即空间数据和属性数据，它们有如下的属性：空间数据描述了对象的空间位置，包括它们的形状以及相互的空间关系。通常情况下，点

2、、线或面间的空间关系在统一的坐标系统下描述，从而反映现实世界的情况。空间数据可以是栅格数据（像素），也可以是矢量数据（多边形/区域，线，点）（同样地形数据也具有这些特点）。GIS的空间和属性数据DEM数据的应用分为两大类：直接应用：DEM作为测图自动化的重要组成部分和GIS数据库的基础。间接应用：如坡度、坡向、三维透视。由DEM产生这些派生的数据过程称为地形分析。地形分析是地形环境认知的一种重要手段，传统的地形分析是基于二维平面地图进行的。从基于纸质地图的地形分析发展到基于数字地图的地形分析，计算

3、机取代了大量的人工计算和绘制，地形分析的手段、功能发生了一次飞跃；可视化技术和虚拟现实技术的发展，使得建立三维实时、交互的仿真地形环境成为可能，同时也需要实现三维地形环境中的地形分析。特别是DEM的出现和大量应用，使得从地形属性中提取各类地形参数和特征因子更加的简便和准确。用来描述地形特征和空间分布的地形参数很多，不同的应用目的，不同的学科和领域对此的理解和分类也不同。本课程将综合相关知识，着重介绍基本因子分析、地形特征提取、水文分析和可视域分析。7.2基本地形因子分析本质上讲，DEM是地形的一个

4、数学模型，可以看成是一个或多个函数的集合。实际上许多地形因子就是从这些函数进行一阶或二阶推导出来的，也有的通过某种组合或复合运算得到。地形因子是为定量表达地貌形态特征而设定的具有一定意义的数学参数或指标。7.2.1坡面因子（1）坡面因子的分类按照坡面因子所描述的空间区域范围按照提取坡面因子差分计算的阶数按照坡面的形态特征按照坡面因子所描述的空间区域范围，可以将坡面因子划分为微观坡面因子与宏观坡面因子两种基本类型。按照提取坡面因子差分计算的阶数按照坡面的形态特征7.2.2坡面因子提取的算法基础（1）

5、DEM格网数据的空间矢量表达在DEM中，具有空间矢量特征的坡面因子的自动提取，通常采用的是空间矢量分析原理的差分计算的方法完成。如图，P点的坡面因子提取是基于由相邻八个格网点确定的地表微分单元的标准矢量数据。（2）坡面因子提取常用的分析窗口窗口分析（邻域分析）是在DEM数据中提取坡面信息的主要分析方法。其原理是：对栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值、标准差等一系列统计运算，或进行差分及与其他层面信息的复合分析。7.2.3坡面因子

6、分析（1）坡度定义：坡度是指表面的倾斜或者陡峭程度。严格地讲，地表面任一点的坡度是指过该点的切平面与水平地面的夹角。坡度表示了地表面在该点的倾斜程度，在数值上等于过该点的地表微分单元的法矢量与z轴的夹角（如图所示）。坡度的表示方法坡度的分类（1）平均坡度：根据图斑的范围，找到在这一范围内所有的坡度值，然后利用这些坡度值计算一个均值作为该图斑的坡度值。（2）最大值坡度：根据图斑的范围，找到在这一范围内所有的坡度值，然后利用这些坡度值计算一个最大值作为该图斑的坡度值。（3）最小值坡度：根据图斑的范围，

7、找到在这一范围内所有的坡度值，然后利用这些坡度值计算一个最小值作为该图斑的坡度值。（4）概率坡度：根据图斑的范围，找到在这一范围内所有的坡度值，并对这些坡度值按照耕地的坡度分级方法进行分级，然后，统计每一个坡度等级的个数，将坡度等级最多的等级作为该图斑的坡度等级值。（5）中值坡度：根据图斑的范围，找到在这一范围内所有的坡度值，然后将这些坡度值按顺序排列，将中间的坡度作为该图斑的坡度值。（6）中心点坡度：根据图斑的范围，找到在这一范围内的中心点，把中心点的坡度作为该图斑的坡度值。利用数字高程模型在A

8、rcview中利用spatial模型提取坡度图由DEM提取的坡度图坡度提取结果AddData对话框（2）坡向坡向是指坡面的朝向。它表示表面某处最陡的倾斜方向。它可以被认为是山体所面向的坡的方向或指南针的方向。在计算坡向的过程中，对TIN表面的每个三角面或栅格图像的每一个像元进行计算。坡向以度为单位，从0度（正北方向）到360度，即绕完一圈以后的正北方向，来度量。坡向图中的每个栅格单元的值表明此栅格单元所在坡的朝向。水平的坡没有朝向，被赋值为-1。为什么使用坡向函数？找出某个山区所有