本体驱动的黄土高原典型地貌的DEM提取方法研究

发布时间：2017-06-09 17:17

  本文关键词：本体驱动的黄土高原典型地貌的DEM提取方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：精确的地貌类型划分对于深刻认识区域环境系统的发生、发展和演化过程十分重要,具有十分现实而广泛的应用需求。黄土高原地处中国西部内陆地区,面积达32.23万平方千米。区域内地质沉积类型单一,典型地貌表现为多种坡形单元的组合形式。黄土高原土壤侵蚀、滑坡泥石流等地质灾害频发,迫切需要及时、准确地监测地质灾害的发生,减轻灾害的影响。目前黄土高原已完成的地貌图比例尺普遍偏小,地貌类型界限的勾绘显得十分粗糙,很难准确地反映出黄土高原典型地貌的分布位置和分布特点,因此,需要开展黄土高原大比例尺典型地貌类型的自动提取。最近10多年来,随着卫星遥感技术的发展,覆盖全球的高分辨率数字高程模型数据资源日益丰富,基于对象的影像分析技术应运而生并迅速发展,为此项工作的开展创造了有利的条件。 数字高程模型中既包含丰富的地形信息,也包含丰富的地貌信息。然而如何从数字高程模型中自动提取出有用的地貌信息,至今仍是一个有待解决的难题。地貌制图专家通过卫星影像或者DEM数据并运用传统的基于像元技术进行相应的地貌类别解译时,领域专家通常所拥有的共享知识不够明确,知识相异,面临地貌形式多变性的挑战,地貌类别的提取很难实现自动化。 过去10多年来,随着基于对象影像分析技术的发展,采用地理信息本体建模方法进行地貌类型分析和信息提取取得新的进展。本文拟以地理信息本体建模方法为依托,借助多种坡形组合典型地貌的思想,进行了黄土高原地貌类型的概念化、形式化的本体建模,设计了基于对象影像分类方法中的分类规则集,在30m空间分辨率的ASTER GDEM数据中进行分割,并提取了塬、墚、峁三种典型地貌类型,所得结果能够很好地与目视解译结果相一致,达到较高的精度水平。 本文的主要贡献是： (1)设计了黄土高原地貌本体的四元结构以及塬、墚、峁本体建模的三个步骤(知识描述、确定本体特征、本体模型实现)。在本体建模过程中通过引入坡形组合思想,实现了基于对象分析过程中,地貌类型在真实世界中与影像世界中概念之间的联系,并在它们之间建立了桥梁,使地貌领域知识与遥感影像表示的信息的链接成为可能,并能有效的弥补传统的基于象元或栅格单元提取地貌类型时打破地貌单元整体性的不足。最后在上述基础上完成了黄土高原塬、墚、峁三种典型地貌类型的本体建模。 (2)结合本体与坡形思想,确定了基于对象分类过程中参与分割的图层,并借助地貌本体建模方法获得了基于ASTER GDEM数字高程模型的地貌分类规则集,实现了地貌类型的自动提取；在精度评价中,将陕西宜君地区的提取结果与目前其他主要方法下的提取结果进行对比。结果表明,本研究使用的方法可以得到令人满意的提取精度。 (3)与目前已有的地貌图对比,文中的提取结果能更精确地表示出塬、墚、峁的分布位置和范围。并且该制图方法具有方便、快捷、准确的特点,能一定程度上满足大中比例尺地貌制图的需要,为黄土高原地区大中比例尺地貌制图提供了一种新的思路和方法,也为地貌提取研究提供一个较为客观和有效的途径。
【关键词】：基于对象的影像分析 数字高程模型 塬 墚 峁 地理信息本体 地貌本体建模
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208;P285.1
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 选题背景和研究意义10-11
• 1.2 研究现状11-19
• 1.2.1 地貌类型提取11-14
• 1.2.2 黄土高原地貌研究14-15
• 1.2.3 基于对象的分析方法15-17
• 1.2.4 地理信息本体建模17-19
• 1.3 研究内容与论文结构安排19-21
• 第二章 地貌本体建模原理和方法21-43
• 2.1 本体及其建模21-28
• 2.1.1 基本概念21-22
• 2.1.2 本体建模原则22-23
• 2.1.3 本体的表示方法23-25
• 2.1.4 本体建模方法25-28
• 2.2 地理信息本体28-31
• 2.2.1 地理本体的概念28-29
• 2.2.2 地理本体建模构架29-31
• 2.3 地貌本体31-35
• 2.3.1 地貌本体的概念31
• 2.3.2 地貌本体结构表达31-33
• 2.3.3 地貌本体特征语义关系表达33-34
• 2.3.4 地貌本体建模方法34-35
• 2.4 黄土高原地貌本体35-43
• 2.4.1 黄土高原地貌类型35-36
• 2.4.2 黄土高原地貌本体的结构组成36-37
• 2.4.3 塬、墚、峁本体模型实现过程37-43
• 第三章 本体驱动的地貌分类方法43-71
• 3.1 基于对象的影像分析方法43-44
• 3.2 多尺度分割方法44-45
• 3.3 最优分割参数的选择方法45-47
• 3.4 分类的特征47-56
• 3.4.1 地形特征47-50
• 3.4.2 水文特征50-51
• 3.4.3 几何特征51-52
• 3.4.4 纹理特征52-56
• 3.5 地貌本体模型支持下的基于对象影像分析56-60
• 3.5.1 本体模型在基于对象分析中的作用56-59
• 3.5.2 依托本体模型的基于对象分析步骤59-60
• 3.6 塬、墚、峁的本体模型及实现60-68
• 3.6.1 确定本体特征60-62
• 3.6.2 四个形态示量特征反映的坡形特点62-65
• 3.6.3 塬、墚、峁的本体模型及实现65-68
• 3.7 基于本体选择分割图层68-69
• 3.8 塬、墚、峁的提取过程69-71
• 第四章 研究区概况与数据准备71-74
• 4.1 研究区概况71-73
• 4.2 数据来源及预处理73-74
• 第五章 结果与分析74-81
• 5.1 起伏度计算窗口74
• 5.2 提取塬、墚、峁的最优分割参数74-76
• 5.3 优化参数条件下的分割结果76-78
• 5.4 塬、墚、峁的提取结果78
• 5.5 精度评价78-81
• 第六章 讨论81-89
• 6.1 基于对象分类中本体建模过程分析81-84
• 6.1.1 本体模型的创建过程81-82
• 6.1.2 真实世界概念与影像中概念的链接82-83
• 6.1.3 分割对本体质量的影响83-84
• 6.2 数据分辨率对精度的影响84-85
• 6.3 遥感尺度问题分析85-86
• 6.4 与其它方法提取结果对比与分析86-89
• 第七章 结论与展望89-91
• 7.1 结论89-90
• 7.2 展望90-91
• 参考文献91-100
• 在学期间的研究成果100-101
• 致谢101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘鹏举;朱清科;吴东亮;朱金兆;唐小明;;基于栅格DEM与水流路径的黄土区沟缘线自动提取技术研究[J];北京林业大学学报;2006年04期

2 程维明;周成虎;柴慧霞;赵尚民;刘海江;周增坡;;《中华人民共和国地貌图集》的研究与编制(英文)[J];Journal of Geographical Sciences;2011年01期

  本文关键词：本体驱动的黄土高原典型地貌的DEM提取方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：436161