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用ArcGIS进行地形鞍部的提取方法

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1、背景

相邻两山头之间呈马鞍形的低凹部分称为鞍部。鞍部点是重要的地形控制点,它和山顶点、山谷点及山脊线、山谷线等构成地形特征点线,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,鞍部点的提取方法较山顶点、低谷底点更难,目前都还存在一定的技术局限性。

 

2、目的

利用水文分析的方法提取地形鞍部点;

通过多种GIS空间分析方法的应用,提高对知识的综合运用能力。

 

3、要求

利用水文分析模块和空间分析模块相应功能提取样区地形鞍部点。

 

4、数据

25m分辨率的DEM数据,面积约为59平方千米。

 

5、算法思想

鞍部具有独特的形态特征,可被认为是原始地形中的山脊和反地形中的山脊回合的地方,因此可通过提取正反地形的山脊线并求其交点,获得鞍部点,鞍部点的提取流程,如下图所示:

 

 

6、操作步骤

1,正地形、等高线和晕染图的提取

同山脊线和山谷线的提取一样,由于鞍部点的整体位置是处于山脊上的,需要提取正地形以过滤那些在负地形上错误的点。

 

正地形的提取方法为:先用焦点统计算出DEM的平均meandem,再使用栅格计算器计算平均meandem和dem的差值,使用重分类将其分为两级,分级界线为 0,将大于 0 的区域赋值为1(即为正地形),小于 0 的区域赋值为0,命名为zhengdixing;另一次将小于0的区域赋值为1(即为负地形),大于0的赋值为0,命名负地形。利用【Spatial Analyst】|【表面分析】|【等值线】和【Spatial Analyst】|【表面分析】|【山体阴影】分别提取样区等高距为40m的等高线数据ctour和样区的晕染图hillshade。

 

 

 

2,山脊的提取
山脊的提取分别是进行洼地填充、水流方向提取、汇流累积量的计算、汇流累积量等于0的提取。

 

 

3,反地形山脊的提取

反地形山脊的提取是基于原始DEM计算出反地形DEM数据(计算中是利用原始DEM减去3000);基于反地形DEM数据提取水流方向数据;基于水流方向数据进行汇流累积量的计算;提取汇流累积量为0的栅格。

 

 

4,鞍部点的提取

(1)利用【Spatial Analyst 工具】|【地图代数】|【栅格计算器】工具将提取出的山脊线数据和山谷线数据相乘,结果为鞍部区。

 

 

 

(2)利用同样的方法将鞍部区和正地形相乘,就得到了鞍部点的栅格数据anbudian。

 

 

(3)重分类鞍部点栅格数据,将所有0值赋为NODATA数据,属性为一的保持不变,得到Reanbudian。

 

 

 

(4)将栅格数据Reanbudian转换成矢量数据鞍部点,配合等高线和晕染图对矢量形式的鞍部点数据进行编辑,剔除那些处于样区边缘以及内部的伪鞍部点。

 

 

 

注意:这里山脊和反山脊的提取只需要提取到流量等于0的地方。

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