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