一种峡谷地貌实体的自动化识别方法技术

本发明专利技术公开了一种峡谷地貌实体的自动化识别方法，包括：(1)从水系图层中读取一水系要素，创建缓冲区，并提取缓冲区在水系要素两侧的边界线leftline、rightline；(2)分别采用边界线leftline、rightline对DEM作堆栈剖面，从而得到边界线所经过的格网单元的高程序列LE、RE；(3)分别提取高程序列LE、RE的波峰集合LP、RP；(4)对于波峰集合LP、RP中的波峰进行配对，并基于配对的两个波峰所确定区域，生成一个外包络矩形，所述外包络矩形即为识别出的一个峡谷所在区域；(5)返回循环执行步骤(1)到(4)，直至水系图层中每一水系要素都被处理；(6)将所生成的外包络矩形集合，生成峡谷实体专题图层。本发明专利技术可以自动识别出峡谷地貌。

【技术实现步骤摘要】
一种峡谷地貌实体的自动化识别方法
本专利技术涉及地理信息技术应用领域，尤其涉及一种峡谷地貌实体的自动化识别方法。
技术介绍
地貌作为生态与环境复杂物质体系中的一项最基本要素，明显控制着地球表层水分与热量的地域再分配，并间接影响着土壤、植被，以及物质迁移和生态系统的演替与发展。自20世纪60年代以来，遥感、地理信息系统和全球定位系统的迅速发展，为地貌科学研究提供了丰富的数据源和研究方法，国内外学者也尝试开展了一定的地貌自动化提取方法研究。峡谷是指谷坡陡峻、深度大于宽度的山谷。它通常发育在构造运动抬升和谷坡由坚硬岩石组成的地段。当地面抬升速度与下切作用协调时，最易形成峡谷。峡谷作为一种典型的地貌类型，是修建水库大坝的理想部位，并在地球表面形成了众多独特的自然景观。开展峡谷地貌实体的自动识别方法研究，在地貌学研究、地貌景观资源开发与利用、水资源开发与利用等诸多方面，具有一定的研究意义和实用价值。目前，峡谷地貌的识别，主要是地貌专家结合野外勘测数据对地质遥感影像进行目视解译，但其解译速度慢、自动化程度低，不能满足大范围峡谷地貌快速识别的要求。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种峡谷地貌实体的自动化识别方法。技术方案：本专利技术所述的峡谷地貌实体的自动化识别方法包括：(1)从水系图层中读取一水系要素，创建缓冲区，并提取缓冲区在水系要素两侧的边界线leftline、rightline；(2)分别采用边界线leftline、rightline对DEM作堆栈剖面，从而得到边界线所经过的格网单元的高程序列LE、RE；(3)分别提取高程序列LE、RE的波峰集合LP、RP；(4)对于波峰集合LP、RP中的波峰进行配对，并将配对的两个波峰所确定区域，生成一个外包络矩形，所述外包络矩形即为识别出的一个峡谷所在区域；(5)返回循环执行步骤(1)到(4)，直至水系图层中每一水系要素都被处理；(6)将所生成的外包络矩形集合，生成峡谷实体专题图层。进一步的，所述步骤(1)具体包括：(1-1)从水系图层中读取一水系要素wi，其中，i∈{1,2,…，N}，N为水系图层中水系线要素的个数；(1-2)创建一距离为d的缓冲区buffer；(1-3)提取buffer在水系要素wi两侧的边界线，分别记为leftline、rightline。进一步的，步骤(2)具体包括：(2-1)采用边界线leftline对DEM作堆栈剖面，从而得到高程序列LE＝{li|i＝1,2,…,LN}，其中，li为边界线leftline所经过的第i个格网单元的高程值，LN为序列LE元素的个数；(2-2)采用边界线rightline对DEM作堆栈剖面，从而得到高程序列RE＝{rj|j＝1,2,…,RN}，其中，rj为边界线rightline所经过的第j个格网单元的高程值，RN为序列RE元素的个数。进一步的，步骤(3)具体包括：(3-1)分别计算序列LE、RE的包络线序列LEV＝{levi|i＝1,2,…,LN}、REV＝{revj|j＝1,2,…,RN}；(3-2)根据以下公式计算LE的累计均值线序列LA＝{lai|i＝1,2,…,,LN}，以及RE的累计均值线序列RA＝{raj|j＝1,2,…,RN}：式中，li和rj分别为序列LE、RE的元素；(3-3)获取包络线序列LEV在累计均值线序列LA上方的序列LEV’＝{lev’i|i＝1,2,…,LN}，以及包络线序列REV在累计均值线序列RA上方的序列REV’＝{rev’j|j＝1,2,…,RN}；其中：(3-4)分别提取出序列LEV’、REV’中波峰高度大于设定阈值PT的波峰，并分别加入波峰的三元组集合LP＝{lpi|i＝1,2,…,LM}、RP＝{rpj|j＝1,2,…,RM}中；其中，波峰lpi＝(lpi(start),lpi(peak),lpi(end))，波峰rpj＝(rpj(start),rpj(peak),rpj(end))，start为对应波峰的左侧平衡位置、peak为对应波峰位置、end为对应波峰右侧的平衡位置，LM、RM分别为序列LEV’、REV’中波峰高度大于PT的波峰的个数。进一步的，步骤(4)具体包括：(4-1)若集合LP或RP均非空，执行步骤(4-2)；否则，执行步骤(5)；(4-2)在集合RP中，查找与元素lpi配对的波峰rpnearest；(4-3)针对lpi的三个元素lpi(start)、lpi(peak)、lpi(end)和其配对波峰rpnearest的三个元素rpnearest(start)、rpnearest(peak)、rpnearest(end)。在每个元素所对应网格单元的中心位置创建一个点；(4-4)生成6个点的外包络矩形，所述外包络矩形即为识别出的一个峡谷所在区域；(4-5)返回循环执行步骤(4-2)至(4-4)，直至集合LP中所有元素都被配对处理。进一步的，步骤(4)具体包括：步骤(4-2)具体包括：(4-2-1)计算lpi(peak)与rpj(peak)的差值nearj，并存入集合Near＝{nearj|j＝1,2,…,RM}；(4-2-2)获取集合Near中的最小值nearnearest，若nearnearest小于设定阈值NT，则判定波峰rpnearest与lpi配对，即rpnearest与lpi位于同一峡谷两侧，并从集合RP中剔除rpnearest，执行步骤(4-3)；否则，执行步骤(4-5)。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：本专利技术以DEM和水系数据为数据源，通过构建水系要素缓冲区、获取缓冲区边界线堆栈剖面的高程序列、高程序列的波峰提取、基于配基于波峰配对的结果外包络矩形以及峡谷实体的专题图生成等环节，实现峡谷实体的自动化识别。附图说明图1为本专利技术一种峡谷实体自动化识别方法的流程图；图2为本实施例中采用的实验数据图；图3为水系要素的缓冲区边界线的示意图；图4是堆栈剖面的高程序列曲线示意图；图5是包络线和累计均线的示意图；图6是基于配对波峰创建点集的示意图；图7为波峰位置的外包络矩形的示意图；图8为本实施例生成的峡谷实体的专题图。具体实施方式本实施例提供了一种峡谷地貌实体的自动化识别方法，如图1所示。该实施例采用的实验数据是30M分辨率的三峡区域DEM数据以及相应的水系数据，具体如图2所示。本实施例包括以下步骤：(1)从水系图层中读取一水系要素，创建缓冲区，并提取缓冲区在水系要素两侧的边界线leftline、rightline。具体包括：(1-1)从水系图层中读取一水系要素wi，其中，i∈{1,2,…，N}，N为水系图层中水系线要素的个数；在本实施例中，N＝12；(1-2)创建一距离为d的缓冲区buffer；在本实施例中，d＝1650；(1-3)提取buffer在水系要素wi两侧的边界线，分别记为leftline、rightline，边界线如图3所示。(2)分别采用边界线leftline、rightline对DEM作堆栈剖面，从而得到边界线所经过的格网单元的高程序列LE、RE。该步骤具体包括：(2-1)采用边界线leftline对DEM作堆栈剖面，从而得到高程序列LE＝{li|i＝1,2,…,LN}，其中，li为边界线left本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种峡谷地貌实体的自动化识别方法，其特征在于该方法包括：(1)从水系图层中读取一水系要素，创建缓冲区，并提取缓冲区在水系要素两侧的边界线leftline、rightline；(2)分别采用边界线leftline、rightline对DEM作堆栈剖面，从而得到边界线所经过的格网单元的高程序列LE、RE；(3)分别提取高程序列LE、RE的波峰集合LP、RP；(4)对于波峰集合LP、RP中的波峰进行配对，并基于配对的两个波峰所确定区域，生成一个外包络矩形，所述外包络矩形即为识别出的一个峡谷所在区域；(5)返回循环执行步骤(1)到(4)，直至水系图层中每一水系要素都被处理；(6)基于所生成的外包络矩形集合，生成峡谷实体专题图层。

【技术特征摘要】
1.一种峡谷地貌实体的自动化识别方法，其特征在于该方法包括：(1)从水系图层中读取一水系要素，创建缓冲区，并提取缓冲区在水系要素两侧的边界线leftline、rightline；(2)分别采用边界线leftline、rightline对DEM作堆栈剖面，从而得到边界线所经过的格网单元的高程序列LE、RE；(3)分别提取高程序列LE、RE的波峰集合LP、RP；(4)对于波峰集合LP、RP中的波峰进行配对，并基于配对的两个波峰所确定区域，生成一个外包络矩形，所述外包络矩形即为识别出的一个峡谷所在区域；(5)返回循环执行步骤(1)到(4)，直至水系图层中每一水系要素都被处理；(6)基于所生成的外包络矩形集合，生成峡谷实体专题图层。2.根据权利要求1所述的峡谷地貌实体的自动化识别方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括：(1-1)从水系图层中读取一水系要素wi，其中，i∈{1,2,…，N}，N为水系图层中水系线要素的个数；(1-2)创建一距离为d的缓冲区buffer；(1-3)提取buffer在水系要素wi两侧的边界线，分别记为leftline、rightline。3.根据权利要求1所述的峡谷地貌实体的自动化识别方法，其特征在于：步骤(2)具体包括：(2-1)采用边界线leftline对DEM作堆栈剖面，从而得到高程序列LE＝{li|i＝1,2,…,LN}，其中，li为边界线leftline所经过的第i个格网单元的高程值，LN为序列LE元素的个数；(2-2)采用边界线rightline对DEM作堆栈剖面，从而得到高程序列RE＝{rj|j＝1,2,…,RN}，其中，rj为边界线rightline所经过的第j个格网单元的高程值，RN为序列RE元素的个数。4.根据权利要求1所述的峡谷地貌实体的自动化识别方法，其特征在于：步骤(3)具体包括：(3-1)分别计算序列LE、RE的包络线序列LEV＝{levi|i＝1,2,…,LN}、REV＝{revj|j＝1,2,…,RN}；(3-2)根据以下公式计算LE的累计均值线序列LA＝{lai|i＝1,2,…,,LN}，以及RE的累计均值线序列RA＝{raj|j＝1,2,…,RN}：式中，li和rj分别为序列LE、RE的元素；(3-3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安波，徐诗宇，董甜甜，闾国年，
申请(专利权)人：南京泛在地理信息产业研究院有限公司，南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32