本发明专利技术涉及一种确定地形起伏度最佳分析区域的方法，用以解决最佳分析区域确定过程中，由于逐次计算的复杂性和人工判别的随意性等问题。本发明专利技术的方法充分利用分析区域边长和最大地形起伏度值的对数函数关系，运用逐步回归分析方法分析对数函数因子和实验区域平均高程、高差、平均坡度、平均坡度变率之间的相关关系，建立了最大地形起伏度值和实验区域平均高程、高差、平均坡度、平均坡度变率的函数关系，实现了地形起伏度最佳分析区域范围的确定。该方法不仅可以用于地形起伏度最佳分析区域的确定，而且可以用于其他宏观地形因子最佳分析区域的确定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
地形起伏度指分析区域内最高点和最低点之差，反映宏观区域内地形的起伏特征，是定量描述地形形态、划分地貌类型的重要指标，计算方法如式(I)所示R = Hmax-Hmin(I)其中，R为分析区域内的地形起伏度值，Hfflax, Hfflin为分析区域内的最高和最低高程值。·地形起伏度提取的关键在于确定分析区域内的最高和最低高程值。但是随着分析区域范围的变化，最高和最低高程值随之发生变化，导致地形起伏度值也发生变化。因此，确定最佳分析区域是地形起伏度提取算法的核心步骤和决定地形起伏度提取结果有效性的关键(参见朱红春，陈楠，刘海英，汤国安.自I :10000比例尺DEM提取地形起伏度——以陕北黄土高原的实验为例.测绘科学，2005，30 (4) :86-88.)。按照地貌发育的基本理论，最佳分析区域指存在使高差达到相对稳定的区域范围。对于相同区域的DEM而言，随着分析区域面积的增大，区域内最高点与最低点的高差增大。通常开始时高差以较快的速度增加，然后增速逐渐变缓。当分析区域面积达到某一阈值后，高差的变化基本稳定不变。高差变化率由快变缓的点即为拐点，拐点对应的面积就是最佳分析区域(参见涂汉明，刘振东.中国地势起伏度研究.测绘学报，1991，20 (4)311-319.)。涂汉明等(参见涂汉明，刘振东.中国地势起伏度最佳统计单元的求证.湖北大学学报(自然科学版)，1990，12(3) :266-271.)认为中国存在2km2、6km2、16km2、20km2、22km2五种不同规模的地形起伏度最佳统计分析区域，且各有其适用范围；并指出21km2的分析区域具有全国普适性。刘新华等(参见刘新华，杨勤科，汤国安.中国地形起伏度的提取及在水土流失定量评价中的应用.水土保持通报，2001，21 (I) :57-62.)使用I : 100万DEM数据提取地形起伏度研究水土流失状况时，认为考虑到样区均衡性因素，地形起伏度的最佳分析区域为25km2。郎玲玲等(参见郎玲玲，程维明，朱启疆，龙恩.多尺度DEM提取地势起伏度的对比分析——以福建低山丘陵区为例.地球信息科学，2007，9 (6) 1-6.)使用福建地区I : 25万DEM和I : 10万DEM比较多尺度DEM提取的地形起伏度差异时，认为该地区的地形起伏度最佳分析区域为4. 41km2和O. 4km2。唐飞等(参见唐飞，陈曦，程维明.基于DEM的准噶尔盆地及其西北山区地势起伏度研究.干旱区地理，2006, 29 (3)388-392.)通过对准噶尔盆地及其西北山区地形起伏度的研究，得出该地区地形起伏度的最佳分析区域为4km2。刘爱利(参见刘爱利.基于I :100万DEM的我国地形地貌特征研究.西安西北大学，2004.)基于I : 100万DEM数据研究我国的地形地貌特征，认为我国地形起伏度的最佳分析区域为42. 25km2。张磊(参见张磊.基于地形起伏度的地貌形态划分研究——以京津冀地区为例.河北河北师范大学，2009.)在使用I :25万DEM数据研究京津冀地区地形起伏度时，认为该地区的最佳分析区域为9. 61km2。王雷等(参见王雷，朱杰勇，周雁.基于I : 25万DEM昆明地区地貌形态特征分析.昆明理工大学学报(理工版)，2007，32 (I) :6-14.)使用I : 25万地形图数据研究昆明地区地貌形态时，认为该地区的最佳分析区域为16km2。王玲等(参见王玲，同小娟.基于变点分析的地形起伏度研究.地理与地理信息科学，2007，23 (6) :65-67.)使用I : 25万DEM数据研究新疆地区地形起伏度时，认为该地区的椎间分析区域为2. 56km2。最佳分析区域就是高差变率由快变缓的拐点对应的区域面积。拐点的判断通常包括人工判别法、最大高差法、最大高差-面积比法以及预测法等。人工判别法是绘制“面积-最大地形起伏度”或“边长-最大地形起伏度”曲线，人工判断拐点的位置，这种方法主观性较强。如图I所示，假设高差变率变缓的阈值为30度，则B点可以为拐点，对应最佳分析区域边长为1000米。最大高差法认为相邻分析尺度之间地形起伏度变化最大时，拐点出现。其计算公式为 AHi = Ri-RH(2)其中，Ri为第i个尺度下的地形起伏度值，AHi为第i个尺度下相邻地形起伏度值之差。取Ri最大对应的第i点即为拐点。如图2所示，最大的高差点出现在1500米左右，所以最佳分析区域边长为1500米。最大高差-面积比法是计算相邻尺度地形起伏度之差与邻域面积差的比值，得Ii,从所有Ii中选择最大值，其所对应的第i点即为拐点，其计算公式如式(3)所示。 = ⑶其中，Ri为第i个尺度下的地形起伏度值，Si为第i个尺度下的邻域面积值。如图3所示，最大的I值出现在1500米处，所以最佳分析区域边长为1500米。预测法是根据实验区域高差，建立地形起伏度和分析区域面积的对数函数关系，从而实现最佳分析区域的计算(参见张锦明，游雄.地形起伏度最佳分析区域研究.测绘科学技术学报，2011，28 (5) :369-373.)。上述分析表明①不同学者的研究成果表明，不同实验区域对应不同的地形起伏度最佳分析区域，不同尺度的DEM数据对应不同的地形起伏度最佳分析区域，分析区域面积(或分析区域边长)和最大地形起伏度之间存在对数函数关系。②使用人工判别法得到的最佳分析区域存在较大的人为因素，导致与最大高差法、最大高差-面积比法存在很大的出入。③使用参数较少，导致最佳分析区域的计算并不准确。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，用以解决最佳分析区域确定过程中，由于逐次计算的复杂性和人工判别的随意性等造成的不能准确确定的问题。为实现上述目的，本专利技术的方案是，步骤如下「 π 、『卞 Λ、χα ^ α = 25.38 - 0.01 *Η + 0Λ6*ΑΗ +16.30 * Sr - 41.36 泪丫， 丨)对于一个实验区域，棚U0.23.々+ 0.89*船6L82i220.23*S,’得到因子a、b ;疗为平均高程，Λ H为区域高差，及为平均坡度，S'为平均坡度变率；2)基于对数函数关系y = a*lnx_b,y为最大地形起伏度值，x为分析区域边长，对X进行间隔取样，并分别求取y = a*lnx_b的斜率k, k = a/x ;3)计算相邻斜率差Ak，当相邻斜率差Ak小于设定阈值时，分析区域边长X为最佳分析区域边长，所述斜率差Ak的阈值为O. 001。 本专利技术实际上提出了一种基于微观地形特征因子的最佳分析区域预测模型，不同于现有技术，不使用人工判据法，避免了人为因素的干扰，开拓性地使用了大量微观地形特征因子，并借助分析区域面积(或分析区域边长)和最大地形起伏度之间的对数函数关系确定最佳分析区域，区域确定更加准确。本专利技术的方法充分利用分析区域边长和最大地形起伏度值的对数函数关系，运用逐步回归分析方法分析对数函数因子和实验区域平均高程、高差、平均坡度、平均坡度变率之间的相关关系，建立了最大地形起伏度值和实验区域平均高程、高差、平均坡度、平均坡度变率的函数关系，实现了地形起伏度最佳分析区域范围的确定。本专利技术不仅可以用于地形起伏度最佳分析区域的确定，而且可以用于其他宏观地形因子最佳分析区域的确定。附图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种确定地形起伏度最佳分析区域的方法，其特征在于，步骤如下：1）对于一个实验区域，根据a=25.38-0.01*H‾+0.16*ΔH+16.30*S‾-41.36*S′b=-0.23-0.06*H‾+0.89*ΔH+61.82*S‾-220.23*S′,得到因子a、b；为平均高程，ΔH为区域高差，为平均坡度，S′为平均坡度变率；2）基于对数函数关系y＝a*lnx?b，y为最大地形起伏度值，x为分析区域边长，对x进行间隔取样，并分别求取y＝a*lnx?b的斜率k，k＝a/x；3）计算相邻斜率差Δk，当相邻斜率差Δk小于设定阈值时，分析区域边长x为最佳分析区域边长。FDA00002468835700012.jpg,FDA00002468835700013.jpg
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张锦明，游雄，万刚，付永恒，张威巍，龚桂荣，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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