基于DEM的梯田特征提取方法研究国内外现状研究

自数字高程模型问世以来,其相关的理论就被大家广泛的研究,因此以DEM为基础的数字地形分析的理论也慢慢形成。随着技术的不断发展,其所使用的领域也越来越多,比如资源、环境、测绘与遥感等等,其在很大程度上促进了这些领域的发展。就理论研究这个角度来看

        自数字高程模型问世以来,其相关的理论就被大家广泛的研究,因此以DEM为基础的数字地形分析的理论也慢慢形成。随着技术的不断发展,其所使用的领域也越来越多,比如资源、环境、测绘与遥感等等,其在很大程度上促进了这些领域的发展。就理论研究这个角度来看,多个方面都得到了很大的进步,第一:DEM的不确定性,第二:DEM的尺度效应,第三:DEM的地学分析,第四:基于DEM的数据挖掘。从应用这个角度来看,主要采取的地形因子提取以及支持三维漫游的方式。从上面的分析可以看到,EMD不仅能够表示空间数据,还蕴含多种分析方法以及处理方法。在科技不断发展的情况下,DEM的相应模型也慢慢形成,这也促进了DEM的发展。
        从统计数据可以看到,对于DEM的研究非常多,无论是国内还是国外都取得了一些研究成果。李锐等对黄土地区的水土流失问题的评价做了研究并且取得了非常喜人的成果 ;刘昌明通过DEM对流域水文过程进行模拟,也得到了很多研究结论 ;傅伯杰等以RS、GIS为基础分析了黄土高原景观,同时以DEM为基础分析了土壤侵蚀过程当中存在的规律 ,闾国年以DEM为基础研究了对黄土地形自动的进行分割以及识别 。不仅如此汤国安、刘学军以DEM为基础也进行了多方面的研究,不仅分析了黄土高原地貌形态析,而且分析了黄土高原资源环境,此外还分析了数字地形分析的不确定性等等,这些程度在很大程度上解决了高原地区土地的相关问题。
        在科技不断发展的前提之下,地理信息系统技术也得到了非常快速的发展,相应的数字地形分析也得到了大家的关注。DEM的数字地形分析所研究的内容有两个方面,一个是对地形因子的提取,另一个是对地形特征的提取。就地形因子而言,其可以分为两类,一个是微观因字,另一个是宏观因子。对于前者来说,主要涉及坡度、坡向、坡度变率、坡向变率等等;对于后者来说,这要涉及了破形因子、地形粗糙读、地形起伏度等等。对于这些地形因子来说,它们都有相应的表达以及定义,所以能够使用DEM进行量算,同时所得到的结果都具有实际意义,因此能够通过相应的测量来进行验证。
        地形特征主要是对地表的形态进行定性的表示,涉及的内容非常多,主要有山顶点、凹陷点、脊点、谷点、鞍点、平地点等等,对于这些内容来说,能够直接在DEM上进行提取,然而对于边界的地方常常有一些模糊,所以很难使用数学公式进行表示。对于地形特征来说,要提取它们的特征可以使用多种方法,一种是对空间分布关系进行分析,另一种是对其地表的运动原理做数学建模。在地形特征提取这个方面的相关技术已经相当成熟了,也取得了很多的成果,比如以图像处理技术为基础的山谷线提取、以物力模拟分析为基础的山脊线提取等等。
        对于梯田来说,其地形特征非常的特殊,所以就这方面的研究还没有很多的成果,尤其是以DEM为基础的梯田自动提取技术,目前在这方面作研究的人还不多。所以,在本文的研究当中,一方面分析了不同地区梯田的形态特征,另一方面也研究了梯田在DEM当中的表现方式以此来进行数学建模。在这个基础之上将黄土高原的DEM数据当成样本,对这个系统进行了检测。这样的检测不仅能够对农田面积进行估算,而且可以让DEM地形建模的精度得到提高。
基于DEM的梯田特征提取方法研究国内外现状研究

1 遥感图像处理对梯田边缘提取的现状

        通常情况下,遥感图像具有两个特征,一个是包含灰度,另一个是具有空间结构。在对图像进行识别以及分类的过程当中,最常使用灰度信息。对于灰度来说,其可以非常直观的展现地物的一些物理测量。在科技不断进步的情况下,图像识别技术也在发展,原有的只使用灰度信息进行遥感图像的识别已经不能适应新技术的需要。就当前的情况来看,使用空间纹理特征进行遥感图像的特性提取已经慢慢的得到了大家的重视。就美国来说,其使用卫星图像来研究某海岸的土地问题,同时将四个方向的四个相关特征的均值以及均方差当成八个变量,同时结合相关的特征将其组成一个空间特征,依据这个特征对这些图像进行分类,这样的方法很大程度上提高了分类的精度。

2 数字高程模型对于梯田边缘提取的研究现状

        数字高程模型,通常情况下简称为DEM,是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟(即地形表面形态的数字化表达),在计算的过程当中其使用一组有序数值阵列形式来表达地面高程的一种实体地面模型,其是数字地形模型的一种,很多其他的地形特征均值都是通过它而产生的。通常情况下DTM描述的东西是包含高程的不同的地形,其内容非常广泛,主要有坡度、坡向、坡度变化率等。这些因子既有线性的又有非线性的。DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型,许多其他的地形都是尤其发展而来的,比如坡度、坡向及坡度变化率等等。
        对于DEM来说其分辨率能够非常准确的分析其在刻画地形时候的准确度,不仅如此其还可以决定能够使用在哪些范围当中。DEM的分辨率带包在DEM中最小的单元格的长度。就DEM而言,其中包含的数据都是离散的,因此其包含的(X,Y)坐标都可以看成是不同的格子,每一个格子都能够表示相应的高程。格子的长度就代表其分辨率,分辨率的数值越小相应的分辨率就越高,那么能干描述的地形就更加的准确。因此,在很多情况下制作DEM的时候要根据实际的需要来在精确度以及数据之间做出权衡。就现在的情况来看,我国已经可以完成1:50 000地形图的制作。
        通常情况下再创建DEM时有许多种方法,主要有:
    (1)直接通过地面测量,使用的方法有多种,一种是GPS,另一种是全站仪,此外还有野外测量等等。
    (2)由航天影响然后用摄影进行测量。使用的方法一方面有立体坐标仪观测,另一方面有三加密法,不仅如此还有解析测图,此外数字摄影测量也常常被使用。
    (3)根据已有的图形进行采集。使用的方法不仅有格网读点法,而且有数字化仪手扶跟踪,除此之外扫描仪半自动采集也经常被使用。
         对于 DEM内插来说,其方法是多种多样的,主要有三种,第一:分块内插,第二:部分内插,第三:单点移面内插。就现在的情况来看主要使用的是由等高线和高程点建立不规则的三角网,然后在这个基础值还是那个由线性和双线性内插的方式来建立DEM。

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