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山脊线山谷线提取实验报告

实验内容描述：

山脊线和山谷线构成了地形起伏变化的分界线(骨架线)，因此它对于地形地貌研究具有重要意义；另一方面，对于水文物理过程研究而言，由于山脊、山谷分别代表示分水性与汇水性，山脊线和山谷线的提取实质上也是分水线与汇水线的提取。

本次实验通过某区域栅格DEM掌握山脊线和山谷线这两个基本地形特征信息的理论及其基于DEM的提取方法与原理；同时，熟练掌握利用ArcGIS软件对这两个地形特征信息的提取方法。

实验原理：

1.本实验基于规则格网DEM数据使用平面曲率与坡形组合法提取山脊线和山谷线，首先利用DEM数据提取地面的平面曲率及地面的正负地形，取正地形上平面曲率的大值即为山脊，负地形上平面曲率的大值为山谷。实际应用中，由于平面曲率的提取比较繁琐，而坡向变率(SOA)在一定程度上可以很好地表征平面曲率。因此，提取过程中可以SOA代替平面曲率。

2.主要用到以下理论知识：

1)坡向变率：是指在提取坡向基础上，提取坡向的变化率，亦即坡向之坡度(Slope of Aspect，SOA)。它可以很好地反应等高线弯曲程度；

2)反地形DEM数据：求取原始DEM数据层的最大高程值，记为H，通过公式(H-DEM)，得到与原来地形相反的DEM数据层，即反地形DEM数据；

3)地面坡向变率SOA：地面坡向变率在所提取的地表坡向矩阵的基础上沿袭坡度的求算原理，提取地表局部微小范围内坡向的最大变化情况。但是SOA在提取过程中在北面坡将会有误差产生，所以要将北坡坡向的坡向变率误差进行纠正，其公式为：