一種dem數(shù)據(jù)中盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種DEM數(shù)據(jù)中盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)方法，包括以下步驟：1)提取DEM數(shù)據(jù)中每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值，并計(jì)算各個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地勢起伏度值，形成由平原點(diǎn)和山地點(diǎn)構(gòu)成的二值標(biāo)注圖；2)利用二值形態(tài)學(xué)濾除二值標(biāo)注圖中面積及形狀小于預(yù)設(shè)值的平原點(diǎn)；3)構(gòu)建盆地的閉合度計(jì)算函數(shù)，計(jì)算二值標(biāo)注圖中每個(gè)平原點(diǎn)被其周圍山地點(diǎn)包圍的閉合度，選取閉合度大于預(yù)設(shè)閉合度閾值TC的平原點(diǎn)作為初選盆地；4)在各初選盆地中選取面積大于預(yù)設(shè)面積閾值TA且相對(duì)高差大于預(yù)設(shè)相對(duì)高差閾值TD的初選盆地作為最終盆地，得最終盆地標(biāo)識(shí)圖。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)DEM數(shù)據(jù)中盆地的標(biāo)識(shí)。
【專利說明】
一種DEM數(shù)據(jù)中盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明數(shù)字地形分析領(lǐng)域的地貌類型自動(dòng)劃分技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種DEM數(shù)據(jù)中盆 地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地形與地貌是重要的地理要素，基于數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model， 簡稱DEM)的地貌類型劃分及標(biāo)識(shí)是數(shù)字地形分析在地貌學(xué)中的重要研究方向之一。我國幅 員遼闊，地貌組成復(fù)雜，研究豐富多樣的地貌類型對(duì)于了解自然地理環(huán)境的形成及發(fā)展起 著極為重要的作用。盆地即是一種重要的地貌類型，它由平原、丘陵和山地組合而成，其四 周高、中間低、形如盆狀，通常稱其邊緣部分為盆周，中央部分為盆心。盆周區(qū)域地勢起伏峻 峭，在地質(zhì)構(gòu)造上呈隆升趨勢，主要是由山地和丘陵構(gòu)成;盆心區(qū)域地勢較為平坦，在地質(zhì) 構(gòu)造上呈沉降趨勢，主要由平原構(gòu)成。盆地對(duì)氣流有一定的阻擋作用，會(huì)對(duì)氣候產(chǎn)生重要的 影響，盆地邊緣往往還儲(chǔ)藏著豐富的礦產(chǎn)資源，因此，許多國際化大都市往往建立于其中。 基于DEM數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別并標(biāo)注出盆地是本發(fā)明的核心。
[0003]目前基于DEM的中國陸地地貌類型劃分方法種類眾多。周廷儒等人在文獻(xiàn)"周廷 儒，施雅風(fēng)，陳述彭.中國地形區(qū)劃草案[M].北京:科學(xué)出版社，1956:21 - 56."中將我國地 貌劃分為平原(海拔多數(shù)<200m，相對(duì)高度<50m)、盆地(盆心與盆周高差>500m以上）、高原 (海拔>l〇〇〇m，與附近低地高差>500m)、丘陵(海拔多數(shù)<500m，相對(duì)高度50~500m)、中山（海 拔500~3000m，相對(duì)高度500m以上）和高山（海拔>3000m)等六大類型。在文獻(xiàn)"中國1: 1000000地貌圖制圖規(guī)范(試行）[M].北京:科學(xué)出版社，1987:1 -44中將我國的地貌劃分 為平原、丘陵和山地三種，并以海拔高度和地勢起伏度為量化指標(biāo)做出了更細(xì)的劃分準(zhǔn)則。 陳志明在文獻(xiàn)"陳志明.1:400萬中國及其毗鄰地區(qū)地貌圖說明書?中國地貌綱[M].北京： 中國地圖出版社，1993:7 -13中對(duì)中國地貌按地形起伏度分為微緩起伏(0~20m)、小起 伏(20~75m)、中起伏(75~200m)、山地起伏(200~600m)和高山起伏(>600m)等5級(jí)。劉愛利 等在文獻(xiàn)"劉愛利，湯國安.中國地貌基本形態(tài)DEM的自動(dòng)劃分研究[J].地球信息科學(xué)， 2006,8(4) :8-14"中以我國1:100萬DEM數(shù)據(jù)為對(duì)象，對(duì)其上的地勢起伏度、地表切割度、地 表粗糙度、高程變異系數(shù)、平均坡度、平均高程6個(gè)地形因子開展了主成份分析，并把 IS0DATA非監(jiān)督分類法與Bayesian最大似然監(jiān)督分類法相結(jié)合，將我國地貌劃分為平原、丘 陵、低山、低中山、高中山、高山、極高山7種類型。李炳元等在文獻(xiàn)"李炳元，潘保田等.中國 地貌區(qū)劃新論[J ].地理學(xué)報(bào)，2013，68 (3): 291-306"中以中國的1:400萬地貌圖為基礎(chǔ)，應(yīng) 用GIS方法，結(jié)合中國三大地貌階梯及其內(nèi)部地貌格局的特點(diǎn)，通過分析我國各地基本地貌 類型組合的差異及其形成原因，將我國劃分為東部低山平原大區(qū)、東南低中山地大區(qū)、中北 中山高原大區(qū)、西北高中山盆地大區(qū)、西南亞高山地和青藏高原大區(qū)6個(gè)地貌大區(qū)。梁立恒 等在文獻(xiàn)"梁立恒.基于空間形態(tài)的模糊數(shù)據(jù)集數(shù)字地貌研究[D].長春:吉林大學(xué)，201Γ中 利用ASTER-DEM數(shù)據(jù)，以平均坡度、截面曲率、最大曲率和最小曲率等地形因子為參數(shù)，基于 自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了地貌形態(tài)劃分方法，將地貌劃分為山峰、鞍部、中坡山脊、平緩 山脊、陡坡溝谷、中坡溝谷、平緩溝谷、中坡平原、平緩平原、洼地10種類型。李炳元等在文獻(xiàn) "李炳元，潘保田，韓嘉福.中國陸地基本地貌類型及其劃分指標(biāo)探討[J].第四紀(jì)研究， 2008，28(4): 535-543中認(rèn)為我國陸地地貌起伏復(fù)雜、臺(tái)階眾多，以海拔和地勢起伏度作 為特征因子進(jìn)行劃分較為合理，但對(duì)于每種地貌具體的劃分指標(biāo)學(xué)界尚未形成統(tǒng)一的標(biāo) 準(zhǔn)。雷紅濤在文獻(xiàn)"雷紅濤.基于DEM的山脈線提取及地貌類型判別方法研究[D].西安:西安 建筑科技大學(xué)，2015."中以地勢起伏度、海拔和面積為特征因子分別描述盆心和盆周的地 貌形態(tài)，將盆心和盆周分離開，依據(jù)盆心和盆周的高差建立盆地形態(tài)的完整描述。該方法設(shè) 定了理想前提，即認(rèn)為整個(gè)待處理區(qū)域內(nèi)只歸屬于一種地貌，這與實(shí)際地形相去甚遠(yuǎn)，不能 將區(qū)域內(nèi)多個(gè)相互獨(dú)立的盆地區(qū)域自動(dòng)標(biāo)注出來。
[0004] 綜上所述，目前基于DEM的中國陸地地貌劃分研究成果頗豐，但這些方法或在宏觀 上將地貌標(biāo)識(shí)為平原、丘陵和山地等基本地貌類型，或在微觀上將地貌標(biāo)識(shí)為山頂、山脊、 山谷、平地和洼地，未見對(duì)盆地地貌的自動(dòng)標(biāo)識(shí)方法研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種DEM數(shù)據(jù)中盆地的自動(dòng) 標(biāo)識(shí)方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)DEM數(shù)據(jù)中盆地的標(biāo)識(shí)。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的DEM數(shù)據(jù)中盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)方法包括以下步驟：
[0007] 1)提取DEM數(shù)據(jù)中每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值，并計(jì)算各個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地勢起 伏度值，根據(jù)每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值及地勢起伏度值初判每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地貌類型 歸屬，然后根據(jù)DEM數(shù)據(jù)中各DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地貌類型歸屬形成由平原點(diǎn)和山地點(diǎn)構(gòu)成的二值 標(biāo)注圖；
[0008] 2)利用二值形態(tài)學(xué)濾除二值標(biāo)注圖中面積及形狀小于預(yù)設(shè)值的平原點(diǎn)；
[0009] 3)構(gòu)建盆地的閉合度計(jì)算函數(shù)，計(jì)算二值標(biāo)注圖中每個(gè)平原點(diǎn)被其周圍山地點(diǎn)包 圍的閉合度，選取閉合度大于預(yù)設(shè)閉合度閾值TC的平原點(diǎn)作為初選盆地；
[0010] 4)在各初選盆地中選取面積大于預(yù)設(shè)面積閾值TA且相對(duì)高差大于預(yù)設(shè)相對(duì)高差 閾值TD的初選盆地作為最終盆地，得最終盆地標(biāo)識(shí)圖。
[0011] 步驟1)的具體操作為：
[0012] al)提取DEM數(shù)據(jù)中每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值，并計(jì)算各個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地勢起 伏度值；
[0013] a2)根據(jù)每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值和地勢起伏度值初判每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地貌 類型歸屬，其中，每種地貌類型對(duì)應(yīng)K-Means算法中的一個(gè)類簇，再統(tǒng)計(jì)DEM數(shù)據(jù)的地貌類型 個(gè)數(shù)k，即聚類中心數(shù)為k，然后再計(jì)算各種地貌類型中所有DEM格網(wǎng)點(diǎn)的平均海拔及平均地 勢起伏度，形成每個(gè)類簇的初始聚類中心值G;
[0014] a3)根據(jù)聚類中心數(shù)k和各類簇的初始聚類中心值Cd^DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類處理，再 將初始聚類中心值最小的類簇格網(wǎng)點(diǎn)劃歸為平原地貌，并標(biāo)記為1，將其它類簇格網(wǎng)點(diǎn)劃歸 為山地地貌，并標(biāo)記為0,形成由平原點(diǎn)和山地點(diǎn)構(gòu)成的二值標(biāo)注圖。
[0015]步驟2)的具體操作為:設(shè)置形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素，利用開啟運(yùn)算濾除二值標(biāo)注圖中比 形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素小的突刺噪聲，同時(shí)利用閉合運(yùn)算填充二值標(biāo)注圖中比形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素小 的缺口及孔洞。
[0016] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0017] 本發(fā)明所述的DEM數(shù)據(jù)中盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)方法在具體操作時(shí)，根據(jù)每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn) 的海拔高度值及地勢起伏度值初判每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地貌類型歸屬，實(shí)現(xiàn)盆地中盆心與盆 周的分離，形成由平原點(diǎn)和山地點(diǎn)構(gòu)成的二值標(biāo)注圖；然后通過構(gòu)建閉合度計(jì)算函數(shù)，計(jì)算 二值標(biāo)注圖中每個(gè)平原點(diǎn)被其周圍山地點(diǎn)包圍的閉合度，使盆地周圍山地對(duì)中央平原的閉 合程度得以可測和量化，從而選取出初選盆地，然后再初選盆地中以面積及高差為閾值選 取最終的盆地，從而實(shí)現(xiàn)DEM數(shù)據(jù)中盆地的標(biāo)識(shí)，操作簡單，便于實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0019] 圖2(a)為本發(fā)明中海岸線閉合度模型的示意圖
[0020] 圖2(b)為本發(fā)明中海岸線閉合度模型的示意圖（6P, GS);
[0021] 圖3(a)為本發(fā)明中盆地閉合度計(jì)算模型的示意圖（一條交線）；
[0022] 圖3(b)為本發(fā)明中盆地閉合度計(jì)算模型的示意圖（多條交線）；
[0023] 圖4(a)為本發(fā)明中數(shù)據(jù)I盆地的人工標(biāo)識(shí)圖；
[0024] 圖4(b)為本發(fā)明中數(shù)據(jù)I盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)圖；
[0025] 圖5(a)為本發(fā)明中數(shù)據(jù)Π 盆地的人工標(biāo)識(shí)圖；
[0026] 圖5 (b)為本發(fā)明中數(shù)據(jù)Π 盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)圖；
[0027] 圖6(a)為本發(fā)明中數(shù)據(jù)ΙΠ 盆地的人工標(biāo)識(shí)圖；
[0028] 圖6(b)為本發(fā)明中數(shù)據(jù)m盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0030]參考圖1，本發(fā)明所述的DEM數(shù)據(jù)中盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)方法包括以下步驟：
[0031] 1)提取DEM數(shù)據(jù)中每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值，并計(jì)算各個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地勢起 伏度值，根據(jù)每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值及地勢起伏度值初判每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地貌類型 歸屬，然后根據(jù)DEM數(shù)據(jù)中各DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地貌類型歸屬形成由平原點(diǎn)和山地點(diǎn)構(gòu)成的二值 標(biāo)注圖，具體操作包括以下步驟：
[0032] al)提取DEM數(shù)據(jù)中每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值，并計(jì)算各個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地勢起 伏度值；
[0033] a2)將每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值和地勢起伏度值代入表1所示的《中國1:100萬 地貌圖制圖規(guī)范(試行)》中，初判每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地貌類型歸屬，其中，每種地貌類型對(duì)應(yīng) K-Means算法中的一個(gè)類簇，再統(tǒng)計(jì)DEM數(shù)據(jù)的地貌類型個(gè)數(shù)k，即聚類中心數(shù)為k，再計(jì)算各 種地貌類型中所有DEM格網(wǎng)點(diǎn)的平均海拔及平均地勢起伏度，形成每個(gè)類簇的初始聚類中 心值C i;
[0034] 表 1
[0035]
[0036]
[0037] a3)根據(jù)聚類中心數(shù)k和各類簇的初始聚類中心值Cd^DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類處理，再 將初始聚類中心值最小的類簇格網(wǎng)點(diǎn)劃歸為平原地貌，并標(biāo)記為1，將其它類簇格網(wǎng)點(diǎn)劃歸 為山地地貌，并標(biāo)記為0,形成由平原點(diǎn)和山地點(diǎn)構(gòu)成的二值標(biāo)注圖。
[0038] 2)利用二值形態(tài)學(xué)濾除二值標(biāo)注圖中面積及形狀小于預(yù)設(shè)值的平原點(diǎn)，具體包括 以下步驟：
[0039] b 1)文獻(xiàn)"中國科學(xué)院地理研究所《中國1:100萬地貌圖制圖規(guī)范（試行）》[M].北 京:科學(xué)出版社，1987"中指出，位于山地中的平原區(qū)域，最小成圖面積一般為4km 2;對(duì)于長 條狀平原區(qū)域，最小成圖面積可增加至6km2;
[0040] b2)上述面積較小或形狀狹長的平原區(qū)域反映在二值標(biāo)注圖中表現(xiàn)為突刺狀噪聲 和孔洞狀噪聲，所以，根據(jù)最小成圖面積及DEM數(shù)據(jù)的格網(wǎng)寬度設(shè)計(jì)形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素，利用 開啟運(yùn)算濾除二值標(biāo)注圖中比形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素小的突刺噪聲，同時(shí)利用閉合運(yùn)算填充二值 標(biāo)注圖中比形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素小的缺口及孔洞，同時(shí)保證二值標(biāo)注圖不產(chǎn)生全局幾何失真。
[0041] 3)構(gòu)建盆地的閉合度計(jì)算函數(shù)，計(jì)算二值標(biāo)注圖中每個(gè)平原點(diǎn)被其周圍山地點(diǎn)包 圍的閉合度，選取閉合度大于預(yù)設(shè)閉合度閾值的平原點(diǎn)作為初選盆地，具體包括以下步驟：
[0042] 刑坤等人在文獻(xiàn)"刑坤，付宜利.基于內(nèi)港區(qū)域的港口目標(biāo)識(shí)別[J].電子與信息 學(xué)報(bào)，2009,31 (6): 1275-1278."中設(shè)計(jì)了海岸線閉合度計(jì)算模型，能夠計(jì)算海岸線上任意 兩點(diǎn)以及它們之間的海岸線共同圍成的海域被陸地封閉的程度，借用海岸線閉合度計(jì)算模 型構(gòu)建盆地的閉合度計(jì)算模型，具體過程如下：
[0043] 文獻(xiàn)"刑坤，付宜利.基于內(nèi)港區(qū)域的港口目標(biāo)識(shí)別[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2009,31 (6):1275-1278."中指出，若?都?」為海岸線上不重合的兩點(diǎn)，1?為?^」之間的海岸線，？必 為連接PhPWF形成的線段，S為海洋區(qū)域，則海岸線R的閉合度C(i，j)為：
[0044]
[0045] 其中，|R|為海岸線R的長度，|PiPj|為線段PiPj的長度^ CIS為PiPj全部位于海 洋區(qū)域內(nèi)，G 5'為PlPj存在部分或全部位于陸地區(qū)域；
[0046] 當(dāng)平原與山地只有一條交線r時(shí)，如圖3(a)，直接利用C(i，j)定義求出交線r上閉 合度最大的兩點(diǎn)A、B，連接A、B形成線段AB，則線段AB與點(diǎn)A、B之間的交線r AB可圍成一個(gè)閉合 區(qū)域α，設(shè)0為閉合區(qū)域α的質(zhì)心，則閉合區(qū)域α的閉合度C。為：
[0047]
[0048] 其中，10AI、I OB I和IAB I分別為線段0Α、0Β和0C的長度，Θ為線段〇A與0B的夾角。
[0049] 當(dāng)平原與山地有兩條或兩條以上交線時(shí)，如圖3(b)為例，圖中的山地和平原之間 共有三條交線分別為ri、r2和Γ3,每條交線均有兩個(gè)端點(diǎn)，它們分別為圖中的Τιι、Τ?2、Τ2?、 1' 22、1'31和1'32，隨機(jī)選擇兩個(gè)相鄰的端點(diǎn)1'12和1' 21，然后將剩余的端點(diǎn)依次按順序連接，利用0 (i，j)求出閉合度最大的兩點(diǎn)Α、Β，以此類推，依次選取Τ 22和Τ31、Τ32和Τη，求出點(diǎn)C和D、E和F， 連接AB、CD、EF形成如圖3(b)中所示的封閉區(qū)域β，計(jì)算封閉區(qū)域β的質(zhì)心0,那么，線0A與線 0Β、線0C與線0D、線0Ε與線0F形成夾角分別為0 1、02及03，則封閉區(qū)域0的閉合度值〇!為36〇-(θι+θ 2+θ3),即：
[0050]
/=2：
[0051] 其中，η為平原與山地交線的條數(shù)；
[0052] 從而計(jì)算出每個(gè)平原被其周圍山地包圍的閉合度值，選取閉合度大于預(yù)設(shè)閉合度 閾值TC的平原作為初選盆地；
[0053] 4)在各初選盆地中選取面積大于預(yù)設(shè)面積閾值ΤΑ且相對(duì)高差大于預(yù)設(shè)相對(duì)高差 閾值TD的初選盆地作為最終盆地，得最終盆地標(biāo)識(shí)圖。
[0054] 實(shí)施例一
[0055] 我國地勢西高東低，自西向東地形高度逐級(jí)下降，大致可構(gòu)成三級(jí)階梯，其中，青 藏高原為第一級(jí)階梯，平均海拔4500米以上，高原上橫亙著一系列巨大的山脈，山脈間鑲嵌 著眾多山間盆地;青藏高原的邊緣至大興安嶺、太行山、巫山、雪峰山之間為第二級(jí)階梯，主 要由廣闊的高原和盆地組成，其間也分布著一系列高大山地。在大興安嶺、太行山、巫山及 雪峰山一線以東，地勢降到500米以下，出現(xiàn)了以平原和低山丘陵地貌為主的第三級(jí)階梯。 在這三級(jí)階梯上分布著擁有諸多盆地的省份，例如第一級(jí)階梯上的青海，第二級(jí)階梯上的 新疆及山西等，第三級(jí)階梯上的浙江及福建等，參照?qǐng)D1，分別以青海省、山西省和浙江省 部分地區(qū)的STRM-DEM數(shù)據(jù)為開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)區(qū)域地形屬性如表2所示：
[0056] 表2
[0057]
[0058] 旭?斗ν漢明術(shù)你、:amti、」共?華保1卞力」：
[0059] 1)提取DEM數(shù)據(jù)中每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值，并計(jì)算各個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地勢起 伏度值，依據(jù)表1求出數(shù)據(jù)I、n、m的聚類中心數(shù)k分別為12、7、8,初始聚類中心值匕分別如 表3、4、5所不：
[0060]表 3
[0067] 根據(jù)聚類中心數(shù)k和各類簇的初始聚類中心值Cd^DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類處理，再將初 始聚類中心值最小的類簇格網(wǎng)點(diǎn)劃歸為平原地貌，并標(biāo)記為1，將其它類簇格網(wǎng)點(diǎn)劃歸為山 地地貌，并標(biāo)記為〇,形成由平原點(diǎn)和山地點(diǎn)構(gòu)成的二值標(biāo)注圖；
[0068] 2)利用二值形態(tài)學(xué)濾除二值標(biāo)注圖中面積及形狀小于預(yù)設(shè)值的平原點(diǎn)，其具體操 作為：
[0069] 鑒于在山地、平原劃分過程中，山谷平原往往是長方形區(qū)域，所以，以6km2(lkmX 6km)作為獨(dú)立平原地貌單元的面積閾值;為更好的處理效果，構(gòu)建寬度為[6000/90」的二值 形態(tài)學(xué)的結(jié)構(gòu)元素。
[0070] 構(gòu)建盆地的閉合度計(jì)算函數(shù)，計(jì)算二值標(biāo)注圖中每個(gè)平原點(diǎn)被其周圍山地點(diǎn)包圍 的閉合度，選取閉合度大于預(yù)設(shè)閉合度閾值的平原點(diǎn)作為初選盆地，具體的：
[0071] 3)通過統(tǒng)計(jì)分析我國主要盆地的SRTM-DEM數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)不同區(qū)域的盆地在閉合度 上有較大的差別，位于第一級(jí)階梯及二級(jí)階梯上由極高山及高山環(huán)抱而成的盆地在閉合度 值上遠(yuǎn)大于第三地形階梯上由低山、丘陵環(huán)繞的盆地，通過計(jì)算得出我國主要盆地中閉合 度最小的為位于浙江省的諸暨盆地，閉合度值為339，因此，以339作為實(shí)驗(yàn)時(shí)的閉合度閾 值TC。
[0072] 4)選擇適當(dāng)?shù)南鄬?duì)高差閾值TD和盆地面積閾值ΤΑ對(duì)初選盆地進(jìn)一步篩選，得最終 盆地標(biāo)識(shí)圖：在面積方面，由于我國不同區(qū)域的盆地在面積上差異較大，位于第一級(jí)階梯及 第二級(jí)階梯上由昆侖山、天山、秦嶺等極高山、高山環(huán)抱而成盆地的面積遠(yuǎn)大于第三地形階 梯上由低山、丘陵環(huán)繞的盆地。通過統(tǒng)計(jì)我國主要盆地區(qū)域的STRM-DEM數(shù)據(jù)，可以得出，在 第一級(jí)階梯及第二級(jí)階梯上，面積最小的盆地為洛陽盆地，其面積為800km 2，在第三級(jí)階梯 上，面積最小的盆地為位于福建省的丹陽盆地，其面積為25km2;考慮到區(qū)域差異，若以25km 2 作為盆地面積閾值會(huì)將我國第一級(jí)階梯及第二級(jí)階梯上的許多山間谷地誤標(biāo)為盆地，因此 標(biāo)識(shí)我國第一級(jí)階梯及第二級(jí)階梯上盆地時(shí)，選取800km 2作為面積閾值，標(biāo)識(shí)第三級(jí)階梯 上的盆地時(shí)選取25km2作為盆地面積閾值，在標(biāo)識(shí)時(shí)，可以通過初選盆地的海拔及地勢起伏 度值確定該區(qū)域位于地形階梯。
[0073] 通過統(tǒng)計(jì)分析我國主要盆地地區(qū)的SRTM-DEM數(shù)據(jù)，采用周廷儒等人在文獻(xiàn)"周廷 儒，施雅風(fēng)，陳述彭.中國地形區(qū)劃草案[M].北京:科學(xué)出版社，1956:21 - 56."中所提出的 500m作為相對(duì)高差閾值TD。
[0074]圖5(a)、6(a)為根據(jù)《中國自然地理圖集》進(jìn)行人工標(biāo)記的結(jié)果；圖5(b)、6(b)為運(yùn) 用盆地標(biāo)識(shí)算法得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)比數(shù)據(jù)I、π、m的比較結(jié)果，基本上將所在區(qū)域內(nèi)的盆 地準(zhǔn)確、完整的標(biāo)識(shí)出來。在數(shù)據(jù)m中，a處為新安江，b處為富春江，兩處的地貌與盆地非常 相似，因而造成了誤標(biāo)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種DEM數(shù)據(jù)中盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 提取DEM數(shù)據(jù)中每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值，并計(jì)算各個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地勢起伏度 值，根據(jù)每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值及地勢起伏度值初判每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地貌類型歸 屬，然后根據(jù)DEM數(shù)據(jù)中各DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地貌類型歸屬形成由平原點(diǎn)和山地點(diǎn)構(gòu)成的二值標(biāo) 注圖； 2) 利用二值形態(tài)學(xué)濾除二值標(biāo)注圖中面積及形狀小于預(yù)設(shè)值的平原點(diǎn)； 3) 構(gòu)建盆地的閉合度計(jì)算函數(shù)，計(jì)算二值標(biāo)注圖中每個(gè)平原點(diǎn)被其周圍山地點(diǎn)包圍的 閉合度，選取閉合度大于預(yù)設(shè)閉合度閾值TC的平原點(diǎn)作為初選盆地； 4) 在各初選盆地中選取面積大于預(yù)設(shè)面積閾值TA且相對(duì)高差大于預(yù)設(shè)相對(duì)高差閾值 TD的初選盆地作為最終盆地，得最終盆地標(biāo)識(shí)圖。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DEM數(shù)據(jù)中盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)方法，其特征在于，步驟1)的具體 操作為： al)提取DEM數(shù)據(jù)中每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值，并計(jì)算各個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地勢起伏度 值； a2)根據(jù)每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的海拔高度值和地勢起伏度值初判每個(gè)DEM格網(wǎng)點(diǎn)的地貌類型 歸屬，其中，每種地貌類型對(duì)應(yīng)K-Means算法中的一個(gè)類簇，再統(tǒng)計(jì)DEM數(shù)據(jù)的地貌類型個(gè)數(shù) k，即聚類中心數(shù)為k，然后再計(jì)算各種地貌類型中所有DEM格網(wǎng)點(diǎn)的平均海拔及平均地勢起 伏度，形成每個(gè)類簇的初始聚類中心值G; a3)根據(jù)聚類中心數(shù)k和各類簇的初始聚類中心值Cd^DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類處理，再將初始 聚類中心值最小的類簇格網(wǎng)點(diǎn)劃歸為平原地貌，并標(biāo)記為1，將其它類簇格網(wǎng)點(diǎn)劃歸為山地 地貌，并標(biāo)記為〇,形成由平原點(diǎn)和山地點(diǎn)構(gòu)成的二值標(biāo)注圖。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DEM數(shù)據(jù)中盆地的自動(dòng)標(biāo)識(shí)方法，其特征在于，步驟2)的具體 操作為:設(shè)置形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素，利用開啟運(yùn)算濾除二值標(biāo)注圖中比形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素小的突 刺噪聲，同時(shí)利用閉合運(yùn)算填充二值標(biāo)注圖中比形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素小的缺口及孔洞。
【文檔編號(hào)】G06T11/20GK106033618SQ201610348081
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】孔月萍, 劉大維, 萬晨, 戚艷軍, 毛立棟, 張躍鵬
【申請(qǐng)人】西安建筑科技大學(xué)