地形特征信息提取
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
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。
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。
特征地形要素的提取
A′
A-A′两点间得通视剖面图 深色实线条为可视区,浅色虚线为不可视区
可视域
可视性分析最基本得用途
可视查询 地形可视结构计算(即可视域得计算) 水平可视计算
基于地形表面几何形态分析原理得算法
找出DEM得纵向与横向得两个断面上得极大、极 小值点,作为地形特征线上得备选点; 根据一定得条件或准则将这些备选点划归各自所 属得地形特征线。
基于地形表面流水物理模拟分析原理得算法
点上得汇水量,然后按汇水量单调增加得顺序,由高到低找出区域中 得每一条汇水线
基于地形表面几何形态分析与流水物理模拟 分析相结合得算法
4、 水系得提取
水系提取有关得概念
集水流域 集水出口 子流域 分水岭 水流网络
基于地表径流漫流模型得水系提取算法
四个基本问题
洼地得处理; 平地得处理; 水流方向及水流累积量得确定; 水道起始位置得确定。
经处理后得平地单元格
水流方向及水流累积量得确定
5、 流域得提取
原始DEM数据
经填充后得无洼地DEM
特征地形要素的提取
主要内容
地形特征点得提取 山脊线、山谷线得提取 沟沿线得提取 水系得提取 流域得提取 可视性分析
1、 地形特征点得提取
山顶点(peak) 凹陷点(pit) 脊点(ridge) 谷点(channel) 鞍点(pass) 平地点(plane)等
2、 山脊线、山谷线得提取
山脊线与山谷线构成了地形起伏变化得分界线 (骨架线)
概略DEM得建立 地形流水物理模拟 概略地形特征线提取 地形几何分析 地形特征线精确确定。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
平面曲率与坡位组合法
利用DEM数据提取地面得平面曲率及地面得正负 地形,取正地形上平面曲率得大值即为山脊,负 地形上平面曲率得大值为山谷
微地形特征的提取和分析
微地形特征的提取和分析现代地理学中，微地形是指由于自然或人为因素而形成的地表微小隆起或凹陷，其大小一般小于1米，是地形的最小单位。
微地形的特点是使用传统测量方法难以获取，但随着空间分辨率和精度的提高，人工智能技术和遥感技术的发展，微地形特征的自动提取和分析变得更加容易。
本文将介绍微地形特征提取和分析方法。
一、微地形提取方法传统的微地形测量方法一般采用放大镜或显微镜来观察土地表面的微小起伏。
但借助现代遥感卫星，我们可以高清晰度获取微地形的像素，从而实现微地形的有效提取，方法如下：1、LiDAR技术LiDAR 是通过激光测距仪和全球定位系统（GPS）测量地球表面上不同点至激光测距仪的距离来获取地表数字高程模型。
激光光束可以穿透植被并反弹回来，从而提供三维立体地形信息。
该技术可用于获取微地形数据。
2、结构光扫描技术结构光扫描是一种三维扫描和成像技术。
它通过扫描灰度图像以获取几何点云的位置和颜色信息。
它通过照射光线，捕捉物体反射光线，从而计算出物体的三维结构。
结构光扫描技术可以用于获取微地形数据。
3、影像处理技术该技术基于数字图像处理，利用不同的图像特征，如纹理、颜色、形状等，通过图像分析和计算，提取出微地形特征。
该技术应用广泛，不仅可以用于微地形提取，还可以用于其他地理分析。
二、微地形分析方法微地形分析通过对微地形进行分类和分析，为地理信息系统和地形模型提供基础数据。
微地形分类方法通常分为：1、小谷坡微地形这种类型的微地形是由于大雨、冰雹或降雪等天气因素形成的。
一般来说，小谷坡微地形的表面行程为0.2到1米宽，梯度在0.3到5%之间，是土地中最常见的微地形类型。
通过微地形分类和分析，可以为植被遥感、污染控制等方面提供数据支持。
2、麦田微地形麦田微地形是由旱田、过度拔河和排水系统造成的。
这种微地形的特点是顶部平坦，侧向坡度明显，用于农业生产的矮壳和遮盖层。
通过对麦田微地形分析，可为农业生产、圈舍指定和区域规划等应用提供支持。
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。
地理学中的地形信息提取研究
地理学中的地形信息提取研究地理信息科学是一门涉及地球表面信息获取、分析和应用的学科。
在这门学科中，地形信息提取是一个非常重要的研究方向。
地形信息提取是指通过遥感数据或其他数据源，从地球表面的现象中提取与地形相关的信息，以帮助我们更好地理解地球表面的形态和变化。
本文将就地形信息提取的重要性、研究方法以及应用前景进行探讨。
一、地形信息提取的重要性地形信息提取是地理信息科学研究中的一个非常重要的方向。
在地形信息提取的基础上，我们可以对地球表面的形态、地貌和变化进行深入研究。
这不仅有助于我们更好地了解地球表面的演化过程，还可以提供重要的支持数据，以帮助我们更好地规划城市、保护自然生态和预测自然灾害等问题。
例如，地形信息提取可以帮助我们更好地把握城市的发展趋势。
通过分析不同地形类型的分布规律和地形地貌的变化趋势，我们可以预测城市的未来发展方向，并且优化城市规划，以提供更好的城市生活环境。
另外，地形信息提取在自然灾害防治方面也有着重要的作用。
地质灾害、洪灾和土地漏斗等自然灾害与地形密切相关。
通过对地形信息的深入研究和分析，我们可以更好地预测和预防这些自然灾害，从而减少灾害造成的损失。
二、地形信息提取的研究方法地形信息提取的研究方法主要包括遥感技术、数字地形模型以及地图分类技术等。
下面将针对这些方法进行讨论。
1. 遥感技术遥感技术是地形信息提取中最为常用的手段之一。
遥感技术可以通过对遥感图像的分析，提取出与地形相关的信息，例如高程、坡度以及地形地貌等。
常用的遥感数据源包括卫星遥感数据、航空影像数据以及激光雷达数据等。
2. 数字地形模型数字地形模型是一种数字化的地形模拟方式。
通过对地形表面进行数字化的处理，我们可以得到一组连续的数字高度值，从而进一步实现对地形信息的提取。
常见的数字地形模型包括数字高程模型（DEM）、数字地型图（DTM）、数字表面模型（DSM）等。
3. 地图分类技术地图分类技术是一种通过分类算法对地图进行分析、分类和识别的方法。
特征提取在地理信息系统中的应用(Ⅲ)
地理信息系统（GIS）是一种将地理空间信息与属性数据相结合的技术，可以用来分析和展示地理空间数据。
在GIS中，特征提取是一个重要的步骤，它可以帮助用户从地理空间数据中提取出有意义的特征，以便进行进一步的分析和应用。
一、特征提取的概念和意义特征提取是指从原始数据中提取出具有特定意义和特征的信息。
在GIS中，特征可以是地形、土地利用、水文、交通等各种地理现象和对象。
通过特征提取，可以将这些复杂的地理空间数据转化为便于分析和应用的形式，帮助用户更好地理解和利用地理信息。
二、特征提取的方法在GIS中，特征提取可以采用多种方法，其中最常见的包括图像处理、遥感技术和地理数据挖掘。
图像处理技术可以通过对地理影像进行分割、分类和识别，提取出各种地理特征，如建筑物、道路、植被等。
遥感技术则可以通过获取遥感影像数据，利用遥感图像的光谱、空间和时间信息，提取出地表的各种地理特征。
地理数据挖掘则可以通过对地理数据进行聚类、关联分析和空间模式挖掘，发现其中的潜在特征和规律。
三、特征提取的应用特征提取在GIS中具有广泛的应用，其中最主要的包括地形分析、土地利用规划、环境监测和资源管理等方面。
在地形分析中，特征提取可以帮助用户提取出地形的高程、坡度、坡向等特征，用于地形测量和地形建模。
在土地利用规划中，特征提取可以帮助用户提取出土地利用类型、分布和变化情况，用于土地规划和管理。
在环境监测中，特征提取可以帮助用户提取出环境污染、植被覆盖、水资源等特征，用于环境监测和保护。
在资源管理中，特征提取可以帮助用户提取出矿产资源、林地资源、水资源等特征，用于资源开发和管理。
四、特征提取的挑战和展望虽然特征提取在GIS中有着广泛的应用，但是在实际应用中也面临着一些挑战。
其中最主要的挑战包括数据质量、算法精度和计算效率等方面。
数据质量是特征提取的基础，而地理空间数据往往具有多源、多尺度、多时相的特点，数据质量的不确定性和复杂性给特征提取带来了很大的困难。
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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。
3.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。
具体提取过程：
1）点击DEM数据，使用表面分析中的坡向（Aspect）工具，提取DEM的坡向数据层，命名为A。
2）点击数据层A，使用表面分析中的坡度（Slope）工具，提取数据层A的坡度数据，命名为SOA1
3）求取原始DEM数据层的最大高程值，即为H。
使用空间分析工具集中的栅格计算器，公式为（H-DEM），得到与原来地形相反的数据层，即反地形DEM数据
4）基于反地形DEM数据求算坡向值
5）利用SOA方法求算反地形的坡向变率，即为SOA2
6）使用空间分析工具集中的栅格计算器，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SOA。
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，设置统计类型为平均值，邻域类型为矩形也可为圆形，邻域大小为11*11，则可得到一个邻域为11*11的举行的平均数据层，即为B
8）使用空间分析工具集中地栅格计算器，公式为C=DEM-B，即可求出正负地形分布区域。
9）使用空间分析工具集中的栅格计算器，公式为shanji=C>0&SOA>70，即可求出山脊线
10）同理，在栅格计算器中，键入公式shangu=C<0&SOA>70即可求出山谷线
11）制作立体图。
用三维分析工具做出Hillshade图层，用effect工具调节山脊线、山谷线图层透明度，得到最终结果。