坡面地形因子提取.ppt

DEM及地学分析,第五章坡面地形因子提取,第一节概述,坡面因子的分类及提取方法,坡面因子的分类按照坡面因子所描述的空间区域范围：1.微观坡面因子2.宏观坡面因子,按照提取坡面因子差分计算的阶数1.一阶坡面因子2.二阶坡面因子3.高阶坡面因子,按照坡面的形态特征,提取坡面因子的基本方法,坡面的形态特征或各个坡面因子进行定量化描述建立其以DEM为基本信息源进行提取的技术路线通过软件实现形成一套易于计算机操作的方法,提取坡面因子注意点,遵循地貌形态学与地貌成因学的基本理论更复杂的坡面因子还须经过统计分析、数模构建获得微观坡面因子的提取可以通过数据直接提取；宏观通过移动窗口分析完成。信息源的尺度特征将影响提取精度,提取坡面因子的常用分析窗口,分析窗口分类矩形窗口：以目标栅格为中心，分别向周围八个方向扩展一层或多层栅格圆形窗口:以目标栅格为中心，向周围作一等距离搜索区，构成一圆形分析窗口。环形窗口:以目标栅格为中心，按指定的内外半径构成环形分析窗口扇形窗口:以目标栅格为中心，按指定的起始和终止角度构成扇形分析窗口,坡度、坡向,概念1.坡度表示了该局部地表坡面的倾斜程度，坡度大小直接影响着地表物质流动与能量转换的规模与强度，是制约生产力空间布局的重要因子2.坡向是决定地表面局部地面接收阳光和重新分配太阳辐射量的重要地形因子之一，直接造成局部地区气候特征的差异，同时，也直接影响到诸如土壤水分、地面无霜期以及作物生长适宜性程度等多项重要的农业生产指标。,坡度的提取,坡度的提取,坡向的提取,地表面上一点的切平面的法线矢量在水平面的投影与过该点的正北方向的夹角,坡向综合成九种坡向平缓坡（1）、北坡（0-22.5,337.5-360）、东北坡（22.5-67.5）、东坡（67.5-112.5）、东南坡（112.5-157.5）、南坡（157.5-202.5）、西南坡（202.5-247.5）、西坡（247.5-292.5）、西北坡（292.5-337.5）,坡形,坡形是指局部地表坡面的曲折状态。宏观上讲，一般可分为直线形斜坡、凸形斜坡、凹形斜坡和台阶形斜坡四种基本类型，一般可采用地面曲率因子和地面变率因子度量地面表面一点的弯曲变化程度,宏观波形因子,地面曲率因子,地面曲率是对地形表面一点扭曲变化程度的定量化度量因子，地面曲率在垂直和水平两个方向上分量分别称为平面曲率和剖面曲率,剖面曲率：指对地面坡度的沿最大坡降方向地面高程变化率的度量平面曲率指在地形表面上，具体到任何一点P，指用过该点的水平面沿水平方向切地形表面所得的曲线在该点的曲率值,地面变率因子,概念地面变率描述的是地表局部范围内坡度、坡向两个基本的地形指标的变化情况，它包括坡度变率、坡向变率两个基本因子,地面坡度变率地面坡度变率是地面坡度在微分空间的的变化率，是依据坡度的求算原理，在所提取的坡度值的基础上对地面每一点再求算一次坡度。即坡度之坡度（SlopeofSlope,简称SOS）是指在地表的坡向提取基础之上，进行对坡向变化率值的二次提取，亦即坡向之坡度（SlopeofAspect,SOA）,对上述坡度图再求一次坡度得到坡度变率SOS,对坡向图求坡度得到坡向变率SOA,SOA误差产生的原因,SOA在提取过程中在不同的坡面上将会有误差的产生，即在坡面的南北两侧，北面坡由于在坡向算法将会有误差产生，所以要对北坡的SOA结果进行纠正，因为从理论上讲SOA在地表北坡上将产生误差，北坡上坡向值范围为090和270360，在正北方向附近，15和345之间坡向差值只是30，而在计算中却是差了330,坡向变率误差进行纠正,求取原始DEM数据层的最大高程值，用该值减原始DEM数据层，得到与原来地形相反的DEM数据层，即反地形DEM数据；基于反地形DEM数据求算坡向值；利用SOA方法求算反地形的坡向变率，记为SOA2，由原始DEM数据求算出的坡向变率值为SOA1；将两次求算的坡向变率值套入下面公式即可得到理想中的经过误差校正的SOA数据。,综合表达,坡长,坡长通常是指在地面上一点沿水流方向到其流向起点间的最大地面距离在水平面上的投影长度。意义：坡长因子是水土保持上的重要因子之一，当其他条件相同时，水力侵蚀的强度依据坡的长度来决定，坡面越长，汇聚的流量越大，其侵蚀力就越强，坡长直接影响地面径流的速度，从而影响对地面土壤的侵蚀力。,坡长的数学表达为：式中L指坡长，m指地表面沿流向的水流长度，指水流地区的地面坡度值。,坡长,洼地填平,原因：自然条件下，水流向低处流动，遇到洼地，首先将其填满，然后再从该洼地的某一最低出口流出。但在一个连续的栅格中，地形洼地的存在，导致依据水流方向矩阵所提取的排水网络不连续，使自然水流不能畅通无阻地流至区域地形的边缘。,水流方向的算法,单流向算法（SFD）多流向算法（MFD）,ArcGIS提取波长的步骤,坡位,坡位是指坡面计算单元所整个大坡面的地貌部位。例如，位于正地形还是负地形等；处于沟间地还是沟坡地黄土高原地区该地区的区域地貌在垂直方向上划分为沟间地、沟坡地和沟底地三种基本类型,沟间地是指黄土高原地区位于地形结构线（沟沿线）以上相对比较平缓的地形部分。该地区地面坡度平缓，丘陵沟壑区一般在25以下，塬梁区沟间地的坡度则一般在15以下，侵蚀较小，以细沟、浅沟发育为主,坡面复杂度因子,坡面复杂因子是宏观的地形信息因子，包括地形起伏度、地形粗糙度、地表切割深度和沟壑密度等，它们所描述和反映的是较大区域内地表坡面的宏观地形特征。,地形起伏度,地形起伏度是指，在所指定的分析区域内所有栅格中最大高程与最小高程的差。研究意义：地形起伏度指标能够反映水土流失类型区的土壤侵蚀特征，比较适合区域水土流失评价的地形指标。,采用窗口分析的方法,确定一个合适的分析窗口半径或分析区域，使得在宏观范围内求取的起伏度能够准确反映地面的起伏状况与水土流失特征，是地形起伏度提取算法中的核心步骤和决定区域地形起伏度信息提取效果与有效性的关键。,地表粗糙度,地表粗糙度是反映地表的起伏变化和侵蚀程度的指标，一般定义为地表单元的曲面面积S曲面与其在水平面上的投影面积S水平之比。意义：地表粗糙度