[发明专利]一种度量地貌破碎程度的栅格化曲面的构建方法及系统

说明书

本发明涉及栅格化地形曲面构建技术领域，涉及一种度量地貌破碎程度的栅格化曲面的构建方法及系统，其包括以下步骤：一、计算机获取地貌模型；二、进行预处理，得到预处理后数据；三、进行窗口标准差统计，得到表征地貌高程差异程度的栅格化曲面数据；四、进行地貌高差提取，得到表征地貌隆起与水平切割深度的栅格化曲面数据；五、进行沟壑密度提取，得到表征地形切割密度的栅格化曲面数据；六、计算得到度量地貌破碎程度的栅格化地形曲面。本发明能够准确描绘和表达地貌破碎度的真实程度，有利于构建各种地学指标，刻画相应的地理环境形态。

技术领域

本发明涉及栅格化地形曲面构建技术领域，进一步的说，涉及用栅格化电子地图模拟表达、虚拟和计算地球资源和环境的时空分布的技术领域，具体地说，涉及一种度量地貌破碎程度的栅格化曲面的构建方法及系统。

背景技术

自然地理环境中，一定空间尺度上的土地单元，地貌形态并不是完整、有规律的分布，而是具有一定数量的破碎小斑块，呈连续或不连续分布特征。地貌破碎与连续不断升高的巨大山体地表风的方向具有一致性，破碎山地的风向改变更为频繁，能导致特殊气流变化，影响温度分布、水汽输送、局地风场及风蚀、水蚀等地表过程，进而影响土壤分布及成分形成。地貌破碎也是水平地带性与垂直地带性等地域分异规律形成的主要驱动因子，其水平方向上揭示研究区从海岸沿线到山体水平带谱的分布状况，垂直方向上揭示从山麓到山顶的地貌垂直变化特征。构建度量地貌破碎的栅格化地形曲面对于山体分布密度大且变化复杂的山地区域具有显著的科学及实践意义，诸如我国南部云贵高原、云岭地区。地貌破碎程度取决于一定地理范围内同级别地貌单元内呈破碎状分布的小斑块数量的多少。数字高程模型DEM(Digital Elevation Model)和数字地形模型DTM(Digital Terrain Model)用栅格化高程(海拔)数据模拟表达地表的高低起伏或者陡峭。在某些地理指标的应用场合，直接使用DEM或DTM，难以直接描述地貌的破碎化程度。

发明内容

本发明的内容是提供一种度量地貌破碎程度的栅格化曲面的构建方法及系统，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的一种度量地貌破碎程度的栅格化曲面的构建方法，其包括以下步骤：

一、计算机获取地貌模型D；

二、对所述地貌模型D进行预处理，得到预处理后数据D’；

三、对所述预处理后数据D’进行窗口标准差统计，得到整个地理区域中不同地貌单元内的、在水平方向上的高程差异程度的栅格化曲面数据，记为Std；

四、对所述预处理后数据进行地貌高差提取，得到整个地理区域中不同地貌单元内的、在垂直方向上表征的地貌隆起与水平切割深度的栅格化曲面数据，记为Terr；

五、对所述预处理后数据进行沟壑密度提取，得到整个地理区域中不同地貌单元内表征地形切割密度的栅格化曲面数据，记为M；

六、使用公式A＝Std×Terr×M，得到度量地貌破碎程度的栅格化地形曲面，记为A。

作为优选，步骤一中，所述地貌模型D采用计算机表达的数字高程模型DEM或者数字地形模型DTM。

作为优选，步骤二中，预处理的方法为：对所述地貌模型数据D，进行格式转换、投影变换和噪声滤波处理，得到预处理后数据D’；所述投影变换将地理坐标投影变换为以米为长度单位的平面坐标和高程坐标。

作为优选，步骤三中，窗口标准差统计的方法为：将所述预处理后数据D’，以3*3大小的栅格分析窗口为单元，使用空间分析焦点统计功能，统计各单元的标准差值，得到整个地理区域中不同地貌单元标准差值，生成表征地貌高程差异程度的栅格化曲面数据Std。

作为优选，步骤四中，地貌高差提取的方法为：