坡面地形因子提取

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1、《DEM及地學(xué)分析》第五章坡面地形因子提取第一節(jié)概述坡面因子的分類及提取方法坡面因子的分類按照坡面因子所描述的空間區(qū)域范圍：1.微觀坡面因子2.宏觀坡面因子按照提取坡面因子差分計(jì)算的階數(shù)1.一階坡面因子2.二階坡面因子3.高階坡面因子按照坡面的形態(tài)特征提取坡面因子的基本方法坡面的形態(tài)特征或各個坡面因子進(jìn)行定量化描述建立其以DEM為基本信息源進(jìn)行提取的技術(shù)路線通過軟件實(shí)現(xiàn)形成一套易于計(jì)算機(jī)操作的方法提取坡面因子注意點(diǎn)遵循地貌形態(tài)學(xué)與地貌成因?qū)W的基本理論更復(fù)雜的坡面因子還須經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)模構(gòu)建獲得微觀坡面因子的提取可以通過數(shù)據(jù)直接提??；宏觀通過移動窗口分析完成。信息源的尺度特

2、征將影響提取精度提取坡面因子的常用分析窗口分析窗口分類矩形窗口：以目標(biāo)柵格為中心，分別向周圍八個方向擴(kuò)展一層或多層?xùn)鸥駡A形窗口:以目標(biāo)柵格為中心，向周圍作一等距離搜索區(qū)，構(gòu)成一圓形分析窗口。環(huán)形窗口:以目標(biāo)柵格為中心，按指定的內(nèi)外半徑構(gòu)成環(huán)形分析窗口扇形窗口:以目標(biāo)柵格為中心，按指定的起始和終止角度構(gòu)成扇形分析窗口坡度、坡向概念1.坡度表示了該局部地表坡面的傾斜程度，坡度大小直接影響著地表物質(zhì)流動與能量轉(zhuǎn)換的規(guī)模與強(qiáng)度，是制約生產(chǎn)力空間布局的重要因子2.坡向是決定地表面局部地面接收陽光和重新分配太陽輻射量的重要地形因子之一，直接造成局部地區(qū)氣候特征的差異，同時，也直接影響到

3、諸如土壤水分、地面無霜期以及作物生長適宜性程度等多項(xiàng)重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)。坡度的提取坡度的提取坡向的提取地表面上一點(diǎn)的切平面的法線矢量在水平面的投影與過該點(diǎn)的正北方向的夾角坡向綜合成九種坡向平緩坡（－1）、北坡（0°-22.5°,337.5°-360°）、東北坡（22.5°-67.5°）、東坡（67.5°-112.5°）、東南坡（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狀態(tài)。宏觀上講，一般可分為直線形斜坡、凸形斜

4、坡、凹形斜坡和臺階形斜坡四種基本類型，一般可采用地面曲率因子和地面變率因子度量地面表面一點(diǎn)的彎曲變化程度宏觀波形因子地面曲率因子地面曲率是對地形表面一點(diǎn)扭曲變化程度的定量化度量因子，地面曲率在垂直和水平兩個方向上分量分別稱為平面曲率和剖面曲率剖面曲率：指對地面坡度的沿最大坡降方向地面高程變化率的度量平面曲率指在地形表面上，具體到任何一點(diǎn)P，指用過該點(diǎn)的水平面沿水平方向切地形表面所得的曲線在該點(diǎn)的曲率值地面變率因子概念地面變率描述的是地表局部范圍內(nèi)坡度、坡向兩個基本的地形指標(biāo)的變化情況，它包括坡度變率、坡向變率兩個基本因子地面坡度變率地面坡度變率是地面坡度在微分空間的的變化率

5、，是依據(jù)坡度的求算原理，在所提取的坡度值的基礎(chǔ)上對地面每一點(diǎn)再求算一次坡度。即坡度之坡度（SlopeofSlope,簡稱SOS）是指在地表的坡向提取基礎(chǔ)之上，進(jìn)行對坡向變化率值的二次提取，亦即坡向之坡度（SlopeofAspect,SOA）對上述坡度圖再求一次坡度得到坡度變率SOS對坡向圖求坡度得到坡向變率SOASOA誤差產(chǎn)生的原因SOA在提取過程中在不同的坡面上將會有誤差的產(chǎn)生，即在坡面的南北兩側(cè)，北面坡由于在坡向算法將會有誤差產(chǎn)生，所以要對北坡的SOA結(jié)果進(jìn)行糾正，因?yàn)閺睦碚撋现vSOA在地表北坡上將產(chǎn)生誤差，北坡上坡向值范圍為0—90°和270°—360°，在正北方向附

6、近，15°和345°之間坡向差值只是30°，而在計(jì)算中卻是差了330°坡向變率誤差進(jìn)行糾正求取原始DEM數(shù)據(jù)層的最大高程值，用該值減原始DEM數(shù)據(jù)層，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)；基于反地形DEM數(shù)據(jù)求算坡向值；利用SOA方法求算反地形的坡向變率，記為SOA2，由原始DEM數(shù)據(jù)求算出的坡向變率值為SOA1；將兩次求算的坡向變率值套入下面公式即可得到理想中的經(jīng)過誤差校正的SOA數(shù)據(jù)。綜合表達(dá)坡長坡長通常是指在地面上一點(diǎn)沿水流方向到其流向起點(diǎn)間的最大地面距離在水平面上的投影長度。意義：坡長因子是水土保持上的重要因子之一，當(dāng)其他條件相同時，水力侵蝕的強(qiáng)度依

7、據(jù)坡的長度來決定，坡面越長，匯聚的流量越大，其侵蝕力就越強(qiáng)，坡長直接影響地面徑流的速度，從而影響對地面土壤的侵蝕力。坡長的數(shù)學(xué)表達(dá)為：式中L指坡長，m指地表面沿流向的水流長度，θ指水流地區(qū)的地面坡度值。坡長洼地填平原因：自然條件下，水流向低處流動，遇到洼地，首先將其填滿，然后再從該洼地的某一最低出口流出。但在一個連續(xù)的柵格中，地形洼地的存在，導(dǎo)致依據(jù)水流方向矩陣所提取的排水網(wǎng)絡(luò)不連續(xù)，使自然水流不能暢通無阻地流至區(qū)域地形的邊緣。水流方向的算法單流向算法（SFD）多流向算法（MFD）ArcGIS提取波長的步驟坡位坡位