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1、自动提取山脊线和山谷线arcmap 自动提取山脊线和山谷线的方法1 平面曲率与坡形组合法基于规则格网DEM 是最主要的自动提取山脊线和山谷线的方法，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。平面曲率与坡形组合法提取的山脊、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，负地形上
2、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，下面的提取过程以SOA 代替平面曲率。具体提取过程为：1）激活 DEM 数据， 在 Spatial Analysis 下使用 surface 菜单下的 Derive Aspect 命令， 提取 DEM 坡向层面，记为A；2） 激活 A 层面，在Spatial Analysis 下使用surface 菜单下的Derive Slope 命令，提取A 层面的坡度信息，记为SOA1 ；3） 求取原始DEM 数据层的最大高程值，记为H；通过Spatial Analysis 下的栅
3、格计算器Calculator ，公式为（ HDEM ），得到与原来地形相反的DEM 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，记为SOA2 ；6） 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SOA ；7） 激活原始DEM 数据，在 Spatial Analysis 下使用栅格邻域计算工具Neighborhood Statistics；设置 Statistic type 为平
4、均值，邻域的类型为矩形（也可以为圆），邻域的大小为275275 MAP ，则可得到一个邻域为275275 MAP 的矩形的平均值层面，记为B；8） 在 Spatial Analysis 下使用栅格计算器Calculator ，公式为C DEM-B ，即可求出正负地形分布区域，9） 在 Spatial Analysis下使用栅格计算器Calculator ，公式为D C 0 & SOA 70 ，即可求出山脊线；10）同理，在栅格计算器Calculator 中，修改公式为D C 70，即可求出山谷线地形特征信息提取（山谷线、山脊线）方法 1：SOA 法SOA 法原理： 山谷线和山脊线实质是平面曲率
5、发生突变的地方，所以用 SOA 来近似平面曲率， 提取其中变法大的就是山谷线和山脊线，其中山谷线对应的是负地形中SOA 较大的值，山脊线对应的是正地形中SOA 较大的值。实现路线：1）加载数据并求DEM 数据的坡向变率SOA1 2）求原始数据的反DEM 数据，并求反DEM 数据的坡向变率SOA2 3）通过栅格计算器求出没有误差的DEM 的坡向变率SOA 。从理论可知，SOA1 和 SOA2应该是相同的，故通过下面的表达式可以消除误差SOA = (SOA1+SOA2)-Abs(SOA1-SOA2)/2 4）通过正负地形和SOA 求解山谷线和山脊线山脊线对应的是正地形且SOA 较大值，表达式如下：
6、DEM-meandem0&SOA70 山谷线对应的是负地形且SOA 较大值，表达式如下：DEM-meandem0&SOA70 方法 2：水文分析法原理： 提取山谷线可以等效与提取河流，所以先进行填洼，然后计算水流方向和汇流量，最后提取的河流就是山谷线了，提取山脊线时只需求反DEM 数据的山谷线即可。再次要说明一下，因为水是向下流的，所以要fill，虽然山谷线没有这要求，可是不填充就得不到连续的线，所以也要fill。实现路线：1）加载 DEM 数据，并对其进行填充。对填充后的DEM 数据作流水方向分析，记为f2 流向。2）对 f2 流向作累积汇流量分析，记为f2 汇流量。3）对 f2 汇流量做重
7、分类，把分类值为1 的不显示即得到山谷线。4）山脊线即求反DEM 的山谷线。方法 3：几何形态分析与水文分析相结合原理： 对于山脊线而言， 由于它同时也是分水线，所以对于山脊线上的栅格是水源的起源点，通过地表径流模拟后这些栅格应该汇流累积量为0。所以通过对零值的汇流累积值的栅格的提取就可以得到山脊线。山谷线的提取就是提取反DEM 的山脊线。实现路线：1）加载 DEM 数据并生成其反DEM 数据。2）对反 DEM 数据和方法2 中一样作流向和汇流量分析，得到的数据分别记为f3 流向和 f3汇流。3）对原始DEM 数据做邻域分析，得到meandem 。4）在栅格计算器中写如下表达式即求出山谷线。DEM-meandem0&f3汇流 =0 5） 对原始 DEM 数据做同样的分析得到山脊线。其中需要把 DEM-meandem改成大于零。
