基于DEM分析的山体对象构建

发布时间：2017-04-13 14:20

  本文关键词：基于DEM分析的山体对象构建，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地形的表达是一个非常重要的研究领域,目前常用的地形模型主要有：规则格网模型(Grid)、不规则三角网模型(TIN)、等高线模型(Contour)等。以上几种模型都是基于场的观点建模,模型中并不具有地形对象,只有单个的像元、等高线、三角面片。从对地形的理解角度上,地形中存在地形对象。但是对于如何在地形中构建出对象,以及对地形对象构建的评价方法,还处于相对比较薄弱的阶段。山地地形是重要的地形之一,并且具有层次性,本研究尝试基于DEM分析构建山体对象。 构建山体对象的基础是确定山体边界线和山地地形的特征线。山体边界线采用反地形流域盆提取。山地地形特征线主要有：山脊线和山谷线。提取地形特征线的方法基于不同的地形数据格式又分为多种。本文以格网DEM数据为基础,采用地表径流模型提取山谷线,采用子流域边界提取山脊线。在山谷线和山脊线提取基础上,本文分别提出针对山谷线和山脊线的分级方法。山谷线的分级以汇流累积量为依据,通过地表径流模型提取的山谷线具有方向,将之与汇流累积量数据叠置,获取汇流量数据。山脊线的分级是以脊线二叉树的深度为依据。通过子流域边界获取的山脊线没有方向,也不能以汇流量为指标进行分级。但是,它本身是树状结构,具有层次性。本文将脊线网络转换成为二叉树,以求取二叉树深度的方式,获取脊线网络的主干,并对它进行分级。分级后的骨架网络线之间具有较好的层次结构关系,但是并不能直接选取作为每一层的骨架网络。因此,本文采用K-Means算法,以骨架线段的等级和长度作为指标进行空间聚类,选取聚类后最优秀的一组数据作为每一层山体对象的骨架网络。 本研究以SRTM90DEM的山地地形为数据源,在ArcGIS Desktop软件上完成对山体边界线、山谷线、山脊线的提取。并在ArcGIS Engine10和Visual Studio2010平台采用C#语言编程实现山谷线分级、山脊线分级以及山体骨架线的选取和搭接。实验结果表明,本文提出针对谷线和脊线的分级算法能够得到比较理想的层次划分结果。采用K-Means聚类算法获取最每层的骨架线后与山体边界线搭接,能够基本划分出每层山体对象。整个实验结果说明本文的这一套方法,针对山体的划分和构建对象基本可行。
【关键词】：DEM分析 山体对象 山脊线分级 山谷线分级
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208;P283.7
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 选题背景与研究意义10-11
• 1.1.1 选题背景10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 地形对象研究现状11-12
• 1.2.2 地形划分研究现状12
• 1.2.3 特征线提取与分级的研究现状12-13
• 1.3 研究内容与文章组织结构13-14
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 本文组织结构13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第2章 理论方法与基础15-23
• 2.1 DEM分析基础15-16
• 2.1.1 DEM的认知15
• 2.1.2 DEM数据获取与模型构建方法15-16
• 2.1.3 基于格网DEM的分析基础16
• 2.2 山地地形形态的数学定义16-17
• 2.2.1 地形特征线的定义16-17
• 2.2.2 地形特征点的定义17
• 2.3 地形特征线的提取方法17-19
• 2.3.1 流向算法17
• 2.3.2 流域分割算法17-18
• 2.3.3 汇流累积量计算方法18-19
• 2.4 基于图论的特征线表达基础19-21
• 2.4.1 图论的基本概念19-20
• 2.4.2 山谷线的有向表达20-21
• 2.4.3 山脊线的无向表达21
• 2.5 山体对象构建整体思路21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第3章 山体地形要素的提取与分级方法23-36
• 3.1 山地与平原的划分23-24
• 3.2 山谷线的提取与分级24-30
• 3.2.1 山谷线的提取24-25
• 3.2.2 沟谷网络的分级25-30
• 3.3 山脊线的提取与分级30-35
• 3.3.1 山脊线的提取30-31
• 3.3.2 脊线网络的分级31-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 嵌套山体的提取方法36-44
• 4.1 山体边界线的提取36-37
• 4.2 层次骨架线的选取策略37-39
• 4.2.1 基于空间聚类骨架线选取37-38
• 4.2.2 类簇数的确定38-39
• 4.3 具有层次性的山体对象构建基础39-43
• 4.3.1 山体几何对象之间的空间关系40
• 4.3.2 点到山体几何对象之间的距离40-42
• 4.3.3 骨架线的搭接42-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第5章 实验与分析44-56
• 5.1 实验数据简介44
• 5.2 山体特征线提取与分级结果44-49
• 5.2.1 基于地表径流模型谷线提取结果44-46
• 5.2.2 山谷线分级实验结果46-47
• 5.2.3 基于子流域边界的山脊线提取结果47-48
• 5.2.4 山脊线分级实验结果48-49
• 5.3 山体对象构建结果与分析49-55
• 5.3.1 山体单元提取结果49
• 5.3.2 嵌套山体构建结果49-52
• 5.3.3 山体对象构建方法分析52-55
• 5.4 本章小结55-56
• 结论与展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61

【参考文献】

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本文编号：303810