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SurfaceAnalyst，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SpatialAnalysis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SpatialAnalysis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focalstatistics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。（2）山谷线的提取将DEM-mean后面的函数换成lessthan,即C0，表示为负地形，其余设置不变3.基于DEM水文分析方法提取山脊线山谷线（1）山脊线的提取先提取汇流量为0值的提取，再对facc0进行领域后处理的数据neiborfacco分类时，接近于1的赋值为1，其余的为0，最终分界阀值为0.5541，其配置方法利用Dem的等高线图与晕渲图进行对比判断在求取正地形的过程中，进行减法运算时在输入的第一个数据位DEM，第二个数据才为meandem.在greaterthan中输入数据0最后利用Booleanand对进行分类后的reneibor数据和zhengdixing进行处理，以消除那些存在于负地形中错误的山脊线（2）山谷线的提取方法与山脊线的提取类似，其首先利用公式Abs(dem-1154)提取反地形，在这里不需要进行填洼处理。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spatialanalyst菜单下的rastercalculator的工具进行相乘运算，运算结果命名为anbuqu。2）将上一步中提取出的数据anbuqu和正地形数据zhengdixing进行相乘运算，就得到了鞍部点的栅格形式数据，命名为rasteranbu3）将栅格数据rasteranbu进行重分类，所有0值和NODATA数据赋为NODATA数据，属性为1的值保持不变，重分类之后数据为rasteranbu24）将栅格数据rasteranbu2转成矢量结构数据anbudian，并配合等高线数据和晕渲图对矢量形式的鞍部点数据进行编辑，剔除那些处于研究区域边缘以及内部的伪鞍部点七．实习分析（1）基于地形表面的几何形态分析方法山谷线（亮色）山脊线（亮色）（2）基于水文分析方法山谷线山脊线对比两种不同的方法，我们可以看出利用水文分析法有较多的断点。但是地形表面形态分析方法得出来的结果中有较多的部分不为山脊线，有很多零散的成点状分布。（3）鞍部点的提取