基于数字高程模型的冲沟提取

目录

1、DEM预处理 1

2、冲沟的形态学特征分析 1

2.1计算坡度大于7%的地形 1

2.2计算坡向标准差大于40的地形 5

3、冲沟的水文学特征分析 10

3.1计算[200,7400]阈值范围内的河网并生成200米的缓冲区 10

3.2提取河段交点生成冲沟发育的流域范围 13

4、提取冲沟范围 15

5、去除噪声等处理 16

6、冲沟对象生成及几何特征量算 17

1、DEM预处理

在确定水流方向前先填平DEM中的洼地。在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Hydrology->Fill工具，输入DEM数据进行填平。

2、冲沟的形态学特征分析

2.1计算坡度大于7%的地形

（1）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Surface->Slope工具，输入填洼后的DEM数据，求出斜坡。设置如图2-1所示，结果如图2-2所示。



图2-1 Slope对话框



图2-2 坡度结果图

（2）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Reclass->Reclassify工具，对坡度数据进行重分类。点击Reclassify对话框中的Classify按钮，将分类等级设为11类，如图2-3、2-4所示。这样value值大于2的范围就是坡度大于7%的范围。



图2-3 Reclassify对话框



图2-4 Classifation对话框

（3）重分类结果如图2-5所示。



图2-5 重分类结果

（4）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Conditional->Con工具，设置如图2-6所示。



图2-6 Con对话框

（5）得到坡度大于7%的数据，如图2-7所示。



图2-7 坡度大于7%的数据

2.2计算坡向标准差大于40的地形

（1）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Surface>Aspect工具，输入填洼后的DEM。设置如图2-8所示。



图2-8 Aspect 对话框

（2）得到坡向数据结果，如图2-9所示。



图2-9 坡向数据结果图

（3）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Neighborhood->Focal Statistics工具，输入坡向数据。设置如图2-10所示。



图2-10 Focal Statistics对话框

（4）得到坡向标准差结果，如图2-11所示。



图2-11 坡向标准差结果

（5）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Reclass->Reclassify工具，对坡向标准差进行重分类。在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Conditional->Con工具，选择重分类数据，输入SQL语句”value>3”,得到的结果就是标准差大于40的地形。结果如图2-12所示。



图2-12 标准差大于40的地形结果

2.3、计算地形曲率绝对值大于0.25的地形

（1）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Surface->Curvature工具，输入填洼后的DEM数据。得到地形曲率图，结果如图2-13所示。



图2-13 地形曲率结果图

（2）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Reclass->Reclassify工具，对地形曲率数据进行重分类。

(3)在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Conditional->Con工具，选择重分类数据，输入SQL语句”value>5”,得到的结果就是标准差大于0.25的地形。结果如图2-14所示。



图2-14 标准差大于0.25的地形

3、冲沟的水文学特征分析

3.1计算[200,7400]阈值范围内的河网并生成200米的缓冲区

（1）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Hydrology->Flow Direction工具，输入填洼后的DEM数据。得到流向数据，结果如图3-1所示。



图3-1 流向结果图

（2）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Hydrology->Flow Accumulation工具，输入流向数据。得到汇流累积量，结果如图3-2所示。



图3-2 汇流累积量结果图

（3）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Reclass->Reclassify工具，对汇流累积量进行重分类。

(4)在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Conditional->Con工具，选择重分类数据，输入SQL语句“value>3 AND value<13”,得到的结果就是阈值范围在[200,7400]之间的河网。结果如图3-3所示。



图3-3 阈值范围内的河网

（5）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Distance->Euclidean Distance工具，做河网两侧120米的缓冲区。设置如图3-4所示。结果如图3-5所示。



图3-4 Euclidean Distance对话框



图3-5 欧氏距离结果

3.2提取河段交点生成冲沟发育的流域范围

（1）新建点要素，如图3-6所示设置出水口。

（2）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Hydrology->Snap Pour Point工具，设置如图3-7所示，得到校正后的出水口数据。



图3-6 添加出水口数据



图3-7 Snap Pour Point对话框

（3）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Hydrology->Watershed工具，设置如图3-8所示，得到冲沟的发育范围，如图3-9所示。



图3-8 Watershed对话框



图3-9 冲沟的发育范围结果图

4、提取冲沟范围

在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Map Algebra->Raster Caculator工具，按条件要求输入图4-1中公式。结果如图4-2所示。



图4-1 Raster Caculator对话框



图4-2 提取出的冲沟范围结果图

5、去除噪声等处理

（1）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Generalization->Boundary Clean工具，进行清理边界。

（2）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Generalization->Majority Flitter工具，进行进一步噪声处理。

6、冲沟对象生成及几何特征量算

（1）在ArcToolbox中打开Spacial Analyst Tools->Convention->From Raster-.Raster to Polygon工具，将栅格数据转换为shapefile格式。

（2）将shp数据导入地理数据库中，会自动建立周长面积等几何参数，如图6-1所示。



图6-1 shp数据属性表