一种大尺度复杂地形山系范围的确定方法技术

本发明专利技术涉及一种大尺度复杂地形山系范围的确定方法，属于地理学及保护区划分技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种大尺度复杂地形山系范围的确定方法


[0001]本专利技术涉及一种大尺度复杂地形山系范围的确定方法，属于地理学及保护区划分

。

技术介绍

[0002]对于山地学的研究，按照研究对象的地理特征和研究范围，需要明确山地的具体边界
。
根据山地的地貌学自然属性，在平原地区单一出现或连绵起伏的地形与周围地形存在显著差异，可按照人为设定海拔突变点
、
突变线（突变点相连）的阈值，勾勒出山地边界，从而与平原
、
峡谷
、
沙漠
、
河流
、
湖泊
、
海岸线等相区分，形成闭合的自然地貌单元
。
但在地形起伏较大的区域，如青藏高原
、
云贵高原和帕米尔高原等区域，地形皆为山地，缺少平原将山地分隔，以海拔突变点
、
突变线来划分某一具体山地范围时，面临技术困难
。
此外，在日常表达中，对于具体山地的描述通常采用“某某山”，如祁连山
、
大雪山等，要求的范围精度不高，满足一般共识即可
。
而在学术研究中，山地具体的范围则需要一个闭合的地理单元，能与周围其他山地形成清晰的地理边界
。
学术表达中，通常以“山脉（
Mountain Range
）”和“山系（
Mountain System
）”来描述山地这一自然地理概念
。
山脉指一系列相互连续的山岭或山脊，它们通常具有相似的地质结构和地貌特征
。
山脉通常被认为是地壳运动导致地表上隆起的结果
。
它们的长度可以从几十公里到几千公里不等，例如，喜马拉雅山脉是世界上最长
、
最高的山脉之一
。
山系是指由几个相互关联和组成的山脉构成的大型地形单位
。
它们通常具有相似的地理位置
、
地质结构和地貌特征
。
山系可以包含多个山脉
、
高原
、
盆地等地形要素
。
例如，阿尔卑斯山系位于欧洲，由多个不同的山脉组成，如阿尔卑斯山脉
、
喀尔巴阡山脉等
。
[0003]简言之，山脉是较小的山地地形单位，而山系是更大的地形单位，由多个山脉组成，根据不同的地理
、
地质和地貌特征来进行划分
。
然而山脉和山系在学术界存在混用的情况
。
原因在于，对山地的定义和划分较为模糊，随意性较大，尤其是在非平原区域，针对性研究较少，目前尚缺乏统一的大尺度复杂地形山系的划分研究
。
[0004]实际应用中，面临以下难点：（1）研究对象不完整，不具备“闭合”特征，外边界不固定；（2）众多山脉相互独立，复杂地形地貌导致山脉间空间差异性大；（3）高程变化剧烈的微山地或微地形造成地形阈值难以选择，数据精度差异导致的山系划分误差大
。
由此造成在大尺度复杂地区开展的完整自然山系单元的定义
、
以山系为保护区的边界确定和学术表达的准确性要求等难以满足
。

技术实现思路

[0005]针对现有山系划分技术存在的缺陷，本专利技术提出一种大尺度复杂地形山系范围的确定方法，即基于
DEM
地形特征拓扑编码规则，对大尺度复杂地形，基于多阈值河网
、
山脊线融合技术对山系进行划分确定山系范围；该方法能够在准确把握研究范围的基础上，控制山系范围，勾勒出山系边界，为高原山地
、
丘陵区域的山系划分和以山系为保护区的边界确
定等提供技术手段
。
[0006]一种大尺度复杂地形山系范围的确定方法，具体步骤如下：
S1. 针对山系主体，采用山脊线确定最大山系范围；
S11. 收集山系基础数据
、DEM
数据和河网数据；
S12. 根据山系基础数据和
DEM
数据划分涵盖山系，采用山脉传统划分的经纬度范围进行划分得到区域范围
A1
；
S13. 根据
DEM
数据范围
A1
，由于负地形区域当中可能会存在不正确的山脊线，故采用焦点统计法提取正地形栅格数据得到正地形栅格数据
A2
；
S14. 对正地形栅格数据
A2
进行高斯低通滤波处理得到正地形栅格数据
A3
；高斯低通滤波处理消除局部区域地形变化对等高线曲率的影响，减小地形噪点，使得等高线更加光滑；
S15. 基于正地形栅格数据
A3
，绘制等高线；
S16. 利用几何分析法计算等高线栅格曲率，通过计算等高线栅格曲率
k
等高线
，设置相对高度＞0且等高线栅格曲率
k
等高线
＞
80
的条件，得到山脊线；其中栅格曲率值
k
等高线
为正数，表面向上凸起；栅格曲率值
k
等高线
为负值时，表面向下凹陷；栅格曲率值
k
等高线
为0时，表面为平地；相对高度为某点的
DEM
和地形平均
DEM
的差值；
S17. 依据山脊线划分山系所在主体范围边界
l1；
S2. 河网融合山脊线构建山系范围框架；
S21. 基于
DEM
数据范围
A1
，对洼地进行填充得到无洼地
DEM
数据范围 A4
；
S22. 采用最陡坡度法
D8
算法，对无洼地
DEM
数据范围 A4
进行流向分析得到水流流向栅格数据
A5
；
S23. 基于水流流向栅格数据
A5
计算河流汇流累积量数据；
S24. 根据河流汇流累积量数据，采用
Shreve
方法对河网进行分级，即将河网当中没有支流的河网定义为一级，两个一级河流汇流成二级，两个二级河流汇流成三级，如此分级直到河网出水口，若低级河网入高级河网，高级河网等级不变；
S25. 对河网和山脊线边界
l1进行融合，生成新的山系边界
l2；
S3. 多阈值山系边缘范围融合形成最终山系边界
l3；
S31. 依据联合国环境规划署世界保护监测中心发布的海拔
H
划分等级
、
国际地理学联合会地貌调查与地貌制图委员会发布的相关坡度划分等级，将海拔
H
作为第一指标，坡度作为第二指标，划分地形为平原
、
丘陵和山地三种类型，如表1所示；表
1 地形划分依据
[0007]平原地形：海拔...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大尺度复杂地形山系范围的确定方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1. 针对山系主体，采用山脊线确定最大山系范围；
S11. 收集山系基础数据
、DEM
数据和河网数据；
S12. 根据山系基础数据划分
DEM
数据范围
A1
；
S13. 根据
DEM
数据范围
A1
提取正地形栅格数据得到正地形栅格数据
A2
；
S14. 对正地形栅格数据
A2
进行高斯低通滤波处理得到正地形栅格数据
A3
；
S15. 基于正地形栅格数据
A3
，绘制等高线；
S16. 利用几何分析法计算等高线栅格曲率，通过计算等高线栅格曲率
k
等高线
和设置相对高度＞0且栅格曲率值
k
等高线
＞
80
的条件，得到山脊线；其中栅格曲率值
k
等高线
为正数时，表面向上凸起；栅格曲率值
k
等高线
为负值时，表面向下凹陷；栅格曲率值
k
等高线
为0时，表面为平地，相对高度为某点的
DEM
和地形平均
DEM
的差值；
S17. 依据山脊线划分山系所在主体范围边界
l1；
S2. 河网融合山脊线构建山系范围框架；
S21. 基于
DEM
数据范围
A1
，对洼地进行填充得到无洼地
DEM
数据范围
A4
；
S22. 采用最陡坡度法
D8
算法，对无洼地
DEM
数据范围
A4
进行流向分析得到水流流向栅格数据
A5
；
S23. 基于水流流向栅格数据
A5
计算河流汇流累积量数据；
S24. 根据河流汇流累积量数据，采用
Shreve
方法对河网进行分级；
S25. 对河网和山脊线边界
l1进行融合，生成新的山系边界
l2；
S3. 多阈值山系边缘范围融合形成最终山系边界
l3；
S31. 依据联合国环境规划署世界保护监测中心发布的海拔
H
划分等级
、
国际地理学联合会地貌调查与地貌制图委员会发布的相关坡度划分等级，将海拔
H
作为第一指标，坡度作为第二指标，划分地形为平原
、
丘陵和山地三种类型；
S32. 以丘陵及平原所占山系面积不超过总体范围的
10%
为标准进行海拔
H
和坡度多阈值筛选山系边缘，进行范围融合，形成最终山系边界
l3；其中，山系边缘筛选结合河流定界和山谷定界原则进行确定
。2.
根据权利要求1所述大尺度复杂地形山系范围的确定方法，其特征在于：步骤
S11
中山系基础数据包括山脉传统划分的经纬度范围数据
、
山系的走向数据
、
山脉数量和山峰数据；步骤
S12
中划分方法依据山脉传统划分的经纬度范围，得到范围
A1。3.
根据权利要求2所述大尺度复杂地形山系范围的确定方法，其特征在于：步骤
S14
中高斯低通滤波处理函数为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中，（
x
，
y
）为坐标点，
H(x,y)
为高斯低...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆颖，晏翠玲，李佳欣，袁旭，王加红，李富颖，罗向阳，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：