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基于规则格网DEM提取地形特征线的方法研究

作　者: 倪星航
导　师: 齐华
学　校: 西南交通大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 数字高程模型 地形特征提取 地形分析 地形因子 坡度 曲率
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 547次
引　用: 1次
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内容摘要


数字高程模型(DEM)中蕴含着各种地形地貌结构的特征信息,如山脊线和山谷线。山脊线和山谷线是地形起伏变化的分界线,又是分水线和汇水线,对于地形地貌的研究有着重要的意义,同时在工程应用方面也有着特殊的意义。格网DEM受数据结构的影响,往往没有保存地形特征信息,如目前国家生产的1:1万DEM。从DEM中自动提取山脊线和山谷线是地学研究的重点问题之一。本文针对以既有地形图生产的规则格网DEM,研究地形特征线的提取方法。介绍了提取地形特征线方法的国内外研究现状和相关理论;阐述了地形形态特征分析对地形特征线提取的重要性;归纳总结了地形特征线提取的判断依据和方法;系统地论述了基于格网DEM提取坡度、坡向和曲率的原理与方法。研究了规则格网DEM的数据预处理问题,并改进了洼地处理方法。作者认为,基于格网DEM进行地形特征线提取的关键技术在于:如何高效而精确地提取有关地形因子;获取地形因子后如何确定合理的分类决策方案。通过实验验证了本文的理论分析和实验方法的可行性。本文的贡献在于:(1)对现有的规则格网DEM的数据预处理进行了改进,给出了基于栅格分类与检索的新的DEM源数据预处理算法,对检索出的洼地栅格进行相应的处理,从而达到去洼填平的效果。(2)提出了通过确定地形特征线的潜在区域,并结合利用Split方法提取地形特征点,以实现从规则格网DEM中提取地形特征线的算法。可以预期本文的研究成果对于水文分析、土地利用等领域的应用具有一定的参考价值。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-19
  1.1 研究背景和课题的提出  11-12
  1.2 国内外研究现状分析  12-16
  1.3 本文的研究内容、方法  16-17
  1.4 论文组织结构  17-19
第2章 地形形态特征分析  19-25
  2.1 理论依据  19-20
  2.2 地形特征点的分类与判断  20-22
  2.3 地形特征线的数学定义  22-24
    2.3.1 山脊线的数学定义  22-23
    2.3.2 山谷线的数学定义  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章 地形因子的计算  25-34
  3.1 地形因子计算的原理  25-27
  3.2 坡度和坡向的计算  27-29
  3.3 地形表面曲率的计算  29-32
    3.3.1 两个曲率公式及其意义  29-31
    3.3.2 规则格网DEM的曲率提取  31-32
  3.4 格网DEM的导数估计统一公式  32-33
  3.5 本章小结  33-34
第4章 地形特征线潜在区域确定的算法  34-36
  4.1 算法思想及流程  34
  4.2 基本步骤的介绍  34-35
  4.3 本章小结  35-36
第5章 DEM源数据的预处理算法  36-41
  5.1 相关算法回顾  36-37
  5.2 DEM中伪洼地的处理算法  37-40
    5.2.1 栅格分类与检索  37-39
    5.2.2 洼地的有效填平处理  39-40
  5.3 新预处理算法的优点  40
  5.4 本章小结  40-41
第6章 地形特征线提取的实验研究  41-57
  6.1 实验的总体设计  41-43
    6.1.1 实验软件与开发语言  41
    6.1.2 实验数据的准备  41-42
    6.1.3 实验流程的设计  42-43
  6.2 实验的理论依据  43-44
  6.3 地形特征线潜在区域的提取  44-52
    6.3.1 数据的导入与用自定义程序加载  44-45
    6.3.2 规则格网DEM的坡向变化率提取  45-47
    6.3.3 反地形规则格网DEM的坡向变化率的提取  47-49
    6.3.4 规则格网DEM纠正坡向变率的提取  49-50
    6.3.5 地形特征线潜在区域位置偏差的消除  50-51
    6.3.6 阈值赋予和提取结果  51-52
  6.4 地形特征线上候选点的提取  52-54
    6.4.1 Split算法思想  52-53
    6.4.2 提取结果  53-54
  6.5 地形特征线的提取及结果分析  54-57
    6.5.1 地形特征线提取  54-55
    6.5.2 结果分析  55-57
总结与展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
攻读硕士期间发表的学术论文  64

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 一般性问题 > 测绘数据库与信息系统
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