基于DEM的一体化山地特征要素提取

发布时间：2021-10-25 06:23

　　山顶点和山脊线等特征地形要素是构成地表地形及其起伏变化的基本框架,对地形在地表的空间分布具有控制作用。基于DEM研究山顶点、山脊线及其空间组合关系,是DEM地表形态特征研究的重要内容,也是衔接从地形特征分析向山峰等地貌学本源语言的途径之一。本文以四川盆地西南缘与青藏高原过渡地带的川西凉山山原为例,基于山峰—山脊线—控制范围一体化构建的算法策略,识别了山峰和山脊线及其等级、主山脊及其范围。结果表明,研究区内有主峰9座,次峰53座,平均高程2540 m;山脊线230条,其中主山脊9条,平均长度60 km;9大山系,近南北走向,平均控制面积1017 km²。研究用模糊隶属度方法对算法所提取的主峰、主脉进行精度验证,隶属度介于0.98～1.00和0.37～0.57时提取的主峰、主脉基本吻合算法提取的结果。研究采用一体化山地特征要素提取方法,实现了各山地要素间紧密联系、总体结构与区域地貌特征相对吻合的目标;完成了由栅格单元向地理对象的转变;可以应用于协助地貌类型划分,协同区域地理规划等。 

【文章来源】：地球信息科学学报. 2020,22(03)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

川西凉山山原区DEM

算法融合罗明良等[24]和罗寅等[25]的研究成果，保证了所提取特征要素间良好的耦合效果，同时弥补了要素间独立性差的缺陷。主要流程如图2所示，分为山顶点及山峰控制范围确定、山脊线提取及隶属关系确定3个部分。其中山顶点及其山峰控制范围采用地形剖分法进行提取[24]。2.2.2 山脊线提取及其等级编码

从水文物理过程而言，山脊和山谷分别代表分水性和汇水性，山脊线一般与区域范围分水线相吻合，可由分水线提取转化获得[10,26]；基于DEM获取区域正地形，使用正地形作为掩膜，将封闭的分水线打断，并过滤平坦坡脚区的伪山脊线，即可获得研究所需的山脊线；综合罗寅等[25]的山脊线等级编码方法，标定山脊线等级。其大致原理如图3所示，山脉可视作是由众多山脊线段组合形成。通过构造隶属度函数W，对山脊线段对山脉主体的隶属程度进行定量，随后综合比较各山脊段，筛选出其中平均海拔最高的一段作为主山脊起始段，查找所有与该段邻接的山脊段，分别将其左、右邻接山脊线段中隶属度W最高的山脊段标定为主山脊。主山脊确定后，其他分布于山脉两侧而又未被标定为主山脊的，即为低一级山脊线。迭代此过程，直到所有山脊线标定完成。周成虎等[27]认为山地主体具有海拔高、起伏缓等特性，且地貌形态类型可由海拔高度（AE,Average Elevation）、地面坡度（AS,Average Slope）和起伏高度（AD,Average Deviation)3个指标逐级划分。罗寅等[25]给出的隶属度函数如式（1）所示。由式（1）可知，划分结果主要取决于AE与AD的差值，即山脊海拔越高，起伏度越小，隶属于山脉的可能性越高；同时，权值大小受坡度影响，山脊越陡峭，W值越小，山脊段隶属于山脉主体的可能性越小。这与山地主体的海拔高、起伏缓等特点的结论相一致[25]。


本文编号：3456828