[发明专利]一种基于反地形汇流特征的喀斯特地貌单元提取方法

说明书

本发明公开了一种基于反地形汇流特征的喀斯特地貌单元提取方法：基于研究区投影获取反地形DEM，计算地表汇点，基于距离阈值聚合汇点，小于阈值的被分配给同一喀斯特地貌单元；以属于同一喀斯特地貌单元中的汇点作为倾泻点提取反地形流域边界，作为实际地形中扩展的喀斯特地貌单元边界；使用正地形DEM，基于汇流阈值提取汇流网络，基于汇流网络和坡度成本栅格，计算从汇流网络到区域内其他位置的坡度成本距离；基于坡度成本距离结果，设置阈值，小于阈值的为非山体区域，使用扩展的喀斯特地貌单元擦除非山体区域，得到喀斯特地貌单元。本发明实现了喀斯特地貌单元的自动化提取，提取结果连续性强、完整性好、地貌学边界清晰且计算效率高。

技术领域

本发明属于特殊地貌识别技术领域，具体涉及一种基于反地形汇流特征的喀斯特地貌单元提取方法。

背景技术

地貌被认为是最重要的自然地理特征之一，也是地球表面物理过程的一个关键组成部分。峰林峰丛是喀斯特地貌发育到一定阶段的产物，不仅是形态最为典型、分布最为广泛、结构最为复杂的喀斯特地貌类型，而且是自然灾害防控、水土流失评价、地貌定量分析等研究中的重要组成部分。喀斯特地貌单元凭借其不同的空间组合以及分布模式，构成了独特的峰林峰丛景观、控制着地表的正负地形属性、制约着人类活动的规模形式。因此，准确提取喀斯特地貌单元边界是进行有关地貌发育演化、人类生产活动、物质能量转化等方面研究的基础。

喀斯特地貌单元，是峰林峰丛景观的主要组成部分，不同区域受喀斯特作用时间、发育阶段以及物质组成等因素的影响，其表面形态也存在较大的差异，由于这种差异导致喀斯特地形具有独特的复杂性，给喀斯特地貌单元的有效提取带来了很大困难。基于地形特征因子（如坡度、坡向、起伏度）提取喀斯特地貌单元的方法虽然比传统人工勾绘的方法更有效率，但是普遍存在提取结果不完整、不连续、边界模糊等问题。

发明内容

解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供了一种基于反地形汇流特征的喀斯特地貌单元提取方法，在符合真实的地形特征的前提下，保证了提取结果的准确性、完整性以及连续性，对实际工作中的喀斯特研究具有重要的指导价值。

技术方案：一种基于反地形汇流特征的喀斯特地貌单元提取方法，包括如下步骤：

S1. 基于研究区DEM投影获取反地形DEM，计算地表汇点，基于距离阈值聚合汇点，小于距离阈值的地表汇点被分配给同一个喀斯特地貌单元；

S2.以属于同一个喀斯特地貌单元中的地表汇点作为倾泻点提取反地形流域边界，作为实际地形中扩展的喀斯特地貌单元边界；

S3.使用正地形DEM，基于汇流阈值提取汇流网络，基于汇流网络和坡度成本栅格，计算从汇流网络到区域内其他位置的坡度成本距离；

S4.基于坡度成本距离结果，设置坡度成本距离阈值，小于坡度成本距离阈值的区域为非山体区域，使用扩展的喀斯特地貌单元擦除非山体区域，得到喀斯特地貌单元。

优选的，所述S1中研究区DEM投影时，采用双线性内插法进行投影栅格重采样。

优选的，所述S1中反地形DEM的获取方法如下：使用一个大于研究区最大高程值的值减去研究区DEM。

优选的，所述S1中地表汇点的计算方法如下：使用D8算法计算反地形流向，根据反地形流向计算研究区反地形地表汇点。

优选的，所述S1中聚合汇点时，选取的距离阈值为60m。

优选的，所述S3中汇流网络的提取方法如下：使用优先漫水算法计算正地形流向，根据正地形流向计算正地形汇流累计量，并将大于汇流阈值的区域提取为汇流网络。

优选的，所述S3中汇流阈值为100。

优选的，所述S3中坡度成本栅格的计算方法如下：使用二阶差分法计算正地形地表坡度，再加上一个极小值即可获得坡度成本栅格。