山脊线山谷线提取试验报告

1、山脊线山谷线提取实验报告 实验内容描述：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。本次实验通过某区域栅格 DEM 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。实验原理：1. 本实验基于规则格网 DEM 数据使用平面曲率与坡形组合法提取山脊线和山谷线，首先利 用 DEM 数据提取地面的 平面曲率 及 地

2、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，提取过程中可以 SOA 代替平面曲 率。2. 主要用到以下理论知识：1）坡向变率 ：是指在提取坡向基础上， 提取坡向的变化率， 亦即坡向之坡度 （Slope of Aspect， SOA）。它可以很好地反应等高线弯曲程度；2）反地形 DEM 数据 ：求取原始 DEM 数据层的最大高程值， 记为 H ，通过公式 （H-DEM ）， 得到与原来地形相反的 DEM 数据层，即反地形 DEM 数据；3）地面坡

3、向变率 SOA：地面坡向变率在所提取的地表坡向矩阵的基础上沿袭坡度的求算原 理，提取地表局部微小范围内坡向的最大变化情况。但是 SOA 在提取过程中在 北面坡将会 有误差产生， 所以要将北坡坡向的坡向变率 误差进行纠正 ，其公式为：SOA=（ SOA1+ SOA2 ）-Abs（ SOA1- SOA2 ）/2其中： SOA1 为原始 DEM 数据层坡向变率， SOA2 为反地形 DEM 数据层坡向变率。4）焦点统计5）ArcScan 自动矢量化 流程图精品精品实验步骤：1.相对路径2.加载数据Aspect)3. 提取原始 dem的坡向（利用 dem 数据-空间分析 -表面分析 -坡度工具，命名为

4、精品4.提取原始 DEM 数据的坡向变率（利用 3 中生成的 Aspect 图层 -空间分析 -表面分析 - 坡度工具，命名为 SOA1 ）精品精品5.提取反地形 DEM 数据（栅格计算器 -输入公式 H-DEM ）1）找出 DEM 最大高程值（右键属性 -找出数据源中最大值为 1153.791870117188）精品2）栅格计算器提取反地形 DEM 数据（输入公式 1153.791870117188 - dem，命名为 INdem ）精品6.提取反地形 DEM 数据的坡向值精品7.计算反地形 DEM 数据的坡向变率精品8.计算进行误差纠正的地面坡向变率(栅格计算器- 输入公式 (SOA1 +

5、 SOA2) -Abs(SOA1 - SOA2) / 2 )精品9.邻域分析（原始 dem-邻域分析 -焦点统计 focal statistics（统计原始 dem 的平均值） - 设置统计类型为平均值 mean，邻域类型为矩形 （也可为圆形 ），邻域大小为 3*3 （我发现邻域越大越模糊） （11*11），则可得到一个邻域为 3*3（11*11）的矩形的平均数据层，命名为 mean精品精品精品10. 计算正负地形分布区域（空间分析 - 地图代数 - 栅格计算器 -输入公式为 dem - mean ， 命名为 Dvalue（差值 ）精品11.利用栅格计算器提取山脊线(公式为 SOA 70 &

6、Dvalue 0 这是错的 ！要加括号！ (SOA 70) &( Dvalue 0) )和山谷线( (SOA 70) & (Dvalue !Xop+5!nfl-nJ8s ? -3 -aler to 步dd re c常sermes-BTTPlurlg:一 牛雲 gu 一0护i w ? 54- of wdi? Id wt- emmgJllen匚 Geh oDht 呂4gvn5/rhcrn3035rrl_x.7 Mnswda氏Ed畫-l_ti_u$ Uu-Tgcm -OJUEr ff add ss uyg-一s-luSdbzk the nrlnfraFl卩5- dmcQ g-n.F 神 mtu-ES

7、 the nJ-rl-Hlallt ph 5- _*ter 0 gmnerhjts 沾 MXTeEcrF w speoitic. Extsnb LB isenmalH 片 Aepnuyui* 寸蛊暂cancOL13.制作立体图。 用三维分析 -表面分析 -Hillshade 工具基于原始 DEM 数据 -做出山 体阴影图层， 调节各图层颜色和线宽， 并用 effect 工具 调节山体阴影图层、 山脊线、 山谷线图层透明度 ，得到最终结果。精品精品14.制作专题图15.导出为灰度图像精品实验小结1. 实验前要了解两地形特征的特性（这个实验山脊线和山谷线即坡向改变最大的地方，山脊 线高程比其邻域范围内的平均高程高，山谷线则相反） ，这样在实验时才有