山脊線山谷線提取實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、山脊線山谷線提取實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)內(nèi)容描述： 山脊線和山谷線構(gòu)成了地形起伏變化的分界線（骨架線），因此它對(duì)于地形地貌研究具有重要意義；另一方面，對(duì)于水文物理過程研究而言，由于山脊、山谷分別代表示分水性與匯水性，山脊線和山谷線的提取實(shí)質(zhì)上也是分水線與匯水線的提取。 本次實(shí)驗(yàn)通過某區(qū)域柵格DEM掌握山脊線和山谷線這兩個(gè)基本地形特征信息的理論及其基于DEM的提取方法與原理；同時(shí)，熟練掌握利用ArcGIS軟件對(duì)這兩個(gè)地形特征信息的提取方法。 實(shí)驗(yàn)原理：1.本實(shí)驗(yàn)基于規(guī)則格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)使用平面曲率與坡形組合法提取山脊線和山谷線，首先利用DEM數(shù)據(jù)提取地面的平面曲率及地面的正負(fù)地形，取正地形上平面曲率的大值即為

2、山脊，負(fù)地形上平面曲率的大值為山谷。實(shí)際應(yīng)用中，由于平面曲率的提取比較繁瑣，而坡向變率（SOA）在一定程度上可以很好地表征平面曲率。因此，提取過程中可以SOA代替平面曲率。2.主要用到以下理論知識(shí)：1）坡向變率：是指在提取坡向基礎(chǔ)上，提取坡向的變化率，亦即坡向之坡度（Slope of Aspect，SOA）。它可以很好地反應(yīng)等高線彎曲程度；2）反地形DEM數(shù)據(jù)：求取原始DEM數(shù)據(jù)層的最大高程值，記為H，通過公式（H-DEM），得到與原來地形相反的DEM數(shù)據(jù)層，即反地形DEM數(shù)據(jù)；3）地面坡向變率SOA：地面坡向變率在所提取的地表坡向矩陣的基礎(chǔ)上沿襲坡度的求算原理，提取地表局部微小范圍內(nèi)坡向的最

3、大變化情況。但是SOA在提取過程中在北面坡將會(huì)有誤差產(chǎn)生，所以要將北坡坡向的坡向變率誤差進(jìn)行糾正，其公式為：SOA=( SOA1+ SOA2 )-Abs( SOA1- SOA2 )/2其中：SOA1為原始DEM數(shù)據(jù)層坡向變率，SOA2為反地形DEM數(shù)據(jù)層坡向變率。4）焦點(diǎn)統(tǒng)計(jì)5）ArcScan自動(dòng)矢量化流程圖、實(shí)驗(yàn)步驟：1. 相對(duì)路徑2. 加載數(shù)據(jù)3. 提取原始dem的坡向（利用dem數(shù)據(jù)-空間分析-表面分析-坡度工具，命名為Aspect）4. 提取原始DEM數(shù)據(jù)的坡向變率（利用3中生成的Aspect圖層-空間分析-表面分析-坡度工具，命名為SOA1）5. 提取反地形DEM數(shù)據(jù)（柵格計(jì)算器-輸

4、入公式H-DEM）1） 找出DEM最大高程值（右鍵屬性-找出數(shù)據(jù)源中最大值為1153.791870117188）2） 柵格計(jì)算器提取反地形DEM數(shù)據(jù)（輸入公式1153.791870117188 - "dem"，命名為INdem）6. 提取反地形DEM數(shù)據(jù)的坡向值7. 計(jì)算反地形DEM數(shù)據(jù)的坡向變率8. 計(jì)算進(jìn)行誤差糾正的地面坡向變率（柵格計(jì)算器-輸入公式("SOA1" + "SOA2") - Abs("SOA1" - "SOA2") / 2）9. 鄰域分析（原始dem-鄰域分析-焦點(diǎn)統(tǒng)計(jì)foca

5、l statistics（統(tǒng)計(jì)原始dem的平均值）-設(shè)置統(tǒng)計(jì)類型為平均值mean，鄰域類型為矩形(也可為圓形)，鄰域大小為3*3（我發(fā)現(xiàn)鄰域越大越模糊）(11*11)，則可得到一個(gè)鄰域?yàn)?*3(11*11)的矩形的平均數(shù)據(jù)層，命名為mean10. 計(jì)算正負(fù)地形分布區(qū)域（空間分析-地圖代數(shù)-柵格計(jì)算器-輸入公式為"dem" - "mean"，命名為Dvalue(差值)）11. 利用柵格計(jì)算器提取山脊線（公式為"SOA" > 70 & "Dvalue" > 0這是錯(cuò)的！要加括號(hào)！("SOA

6、" > 70) &( "Dvalue" > 0)）和山谷線（("SOA" > 70) & ("Dvalue" < 0)）12.利用ArcScan自動(dòng)矢量化得到山脊線山谷線的矢量圖層1） 在ArcCatalog中新建（方法有兩種：右擊文件夾-new-shapefile！或者是右擊geodatabase-new-feature class（新建要素類）山脊線圖層（名稱為shanjiline，類型為線）方法1：new-shapefile方法2：new-feature class（但是這種方法

7、下的線圖層，在自動(dòng)矢量化山脊線后無法讀到這個(gè)圖層，所有還是選擇方法1-這是因?yàn)闁鸥駡D層和矢量圖層不能放在同一個(gè)geodatabase里面么？）2） 打開開始編輯3）勾選擴(kuò)展工具中的自動(dòng)矢量化工具ArcScan4)在菜單欄空白處右擊勾選ArcScan，打開ArcScan工具條-單擊自動(dòng)矢量化下的生成要素打開生成要素對(duì)話框即可生成自動(dòng)矢量化后的矢量山脊線5) 用同樣的方法生成矢量山谷線13.制作立體圖。用三維分析-表面分析-Hillshade工具基于原始DEM數(shù)據(jù)-做出山體陰影圖層，調(diào)節(jié)各圖層顏色和線寬，并用effect工具調(diào)節(jié)山體陰影圖層、山脊線、山谷線圖層透明度，得到最終結(jié)果。14. 制作專題圖15.導(dǎo)出為灰度圖像實(shí)驗(yàn)小結(jié)1. 實(shí)驗(yàn)前要了解兩地形特征的特性（這個(gè)實(shí)驗(yàn)山脊線和山谷線即坡向改變最大的地方，