山谷线山脊线的提取毕业设计

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1、山谷线山脊线的提取毕业设计目录第1章前言11.1山谷（脊）线提取的目的和意义11.2山谷（脊）线提取技术的研究现状21.3山谷（脊）线提取的主要方法分类41.4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62.1ArcGIS软件简介62.2ArcGIS山谷（脊）线提取的基本原理62.3ArcGIS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173.1TauDEM软件简介173.2TauDEM山谷（脊）线提取的基本原理183.3TauDEM山谷（脊）线提取的方法步骤20第4章山谷

2、（脊）线提取结果的对比分析264.1TauDEM与ArcGIS山谷（脊）线提取结果对比分析264.2TauDEM山谷（脊）线提取结果优势总结284.3ArcGIS与TauDEM的结合处理29结论31致谢3334参考文献3434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。通常，山谷（脊）线的提取是基于数字高程模型（DigitalElevationModel，DEM）完成的。山谷（脊）线是一种自身具有特殊

3、几何意义的特征线，它们不但具有特定的物理意义还具有一定的几何意义，它们构成了地形起伏变化的分界线（骨架线）。之所以说它们是地形的骨架线（见图1-1所示），是因为它们能够以最小的数据量完整的表达地形的基本轮廓，在地形的表述中它们是必不可少的，没有其它的特征点、线能代替其重要的位置。另外，由于山脊线具有分水性（故又称分水线），山谷线具有合水性（故又称合水线），山谷（脊）线的这一物理特性使得它在水文地质工程应用和研究方面都有着特殊的重要意义。所以，对山谷线与山脊线提取方法的研究室很有必要的，也是非常重要的。a栅格图b山谷线图1-1

4、栅格图与相应的山谷线从以上两幅图中可以看出，山谷（脊）线可以形象的表述地形的骨架，我们不必再根据灰度值进行人为的判断，这方便我们对地形信息的后期处理。例34如在影像匹配中，我们需要选取一幅立体像对的公共点，在栅格图上不但不容易找出，而且人为的寻找容易出错，工作量较大，精度也不高。对于提取后的山脊（谷）线，就不会出现这类问题，因为提取出来的山谷（脊）线上有许多与周围的灰度值有明显区别的特征点，这些点用计算机可以精确的识别出来，从而使影像匹配的结果更加精确，过程更加自动化。另外，在测绘行业向数字化发展的今天，以数字化为特征的数字

5、化测绘技术体系的建立，很多测绘产品的输出都经过数字化过程。经过提取之后的山谷（脊）线线条清晰，不但有利于地形图的人工数字化，而且更有利于计算机的自动识别数字化，既提高了工作效率，又保证了较高的精度。1.2山谷（脊）线提取技术的研究现状目前提取山谷（脊）线的基础数据大多是DEM数据。所谓的DEM数据是在一定范围内具有规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集。它用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(DigitalTerrainModel，DTM)的一个分支。DEM主要描述区域地貌形态的

6、空间分布，通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。它是对地貌形态的模拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，也可与数字正射影像图（DigitalOrthophotoMap，DOM）或其它专题数据叠加，用于和地形处理与应用相关的处理工作。另外，其本身也是制作DOM的基础数据。通常，人们认为DTM是描述包括高程在内的各种地貌信息，如坡度、坡向、坡度变化率等各种地形信息在内的线性与非线性组合的空间分布，其中的DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM

7、的基础上派生。因此，我们在进行地形有关信息研究时，通常用DEM数据作为原始的基础数据。目前，已有的山脊线和山谷线提取算法按其原理大致分为两类，即基于地形表面集合形态分析的算法和基于地形表面流水分析的算法。其中基于地形表面几何分析算法又分为等高线最大曲率判别法、等高线骨架化法和地形断面极值法；基于地形表面流水分析的算法有三维地形表面流水数字模拟法与等高线垂线（坡向）跟踪法两种。34（1）等高线曲率最大判别法，该曲率判别法是提取山谷（脊）线的基础方法，其与地形断面极值法操作步骤基本一样，都是首先从已有数据资料中提取一些可能的山脊

8、线和山谷线上的点的候选点，然后再根据一定规则对这些候选点进行分析，从中提取每条山脊线和山谷线。在提取山脊线和山谷线上的点的候选点时，该方法先计算每条等高线上各点处的曲率值，找出其局部曲率最大值点。由于地形噪音的存在，判定山脊线和山谷线上的候选点时采用同一阈值，因而不能顾及区域地形变化的特殊