[發(fā)明專利]一種基于SRTM數(shù)據(jù)的坡度提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911036530.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN110990780B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宏鳴;楊勤科;常毅;張國(guó)良;孫紅光;張凡;許伊昆;董良;張泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/18
• 分類號(hào): G06F17/18;G06F16/16
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 王孝明

本發(fā)明提供了一種基于SRTM數(shù)據(jù)的坡度提取方法，該方法按照以下步驟進(jìn)行：步驟一，讀取數(shù)據(jù)；步驟二，無值點(diǎn)和洼地填充；步驟三，遍歷二維數(shù)組，計(jì)算坡度值：對(duì)經(jīng)過無值點(diǎn)和洼地填充的SRTM高程數(shù)據(jù)遍歷二維數(shù)組，根據(jù)最陡坡降法確定坡度值：周圍某個(gè)柵格與當(dāng)前柵格所成角度angle＝deg·arctan((D_C?D_O)/CellStep)；將周圍8個(gè)柵格計(jì)算出的angle最大值確定為當(dāng)前柵格的坡度值。本發(fā)明的方法直接對(duì)原始的SRTM數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出坡度值，這樣提取坡度的效率更高。將計(jì)算得到的坡度結(jié)果進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換，與平面坐標(biāo)下的DEM數(shù)據(jù)得到的坡度結(jié)果99％以上誤差在0.5°以內(nèi)，本算法計(jì)算結(jié)果可接受。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及坡度提取，具體涉及一種一種基于SRTM數(shù)據(jù)的坡度提取方法。

背景技術(shù)

地形是影響土壤侵蝕的重要因子，相關(guān)研究已經(jīng)有多年歷史。目前的研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了區(qū)域尺度上基于DEM(Digital Elevation Model)的地形因子提取算法，而高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行大范圍的地形因子提取的研究少有報(bào)道。通常DEM數(shù)據(jù)柵格尺寸大小一致，以規(guī)整的正方形作為基本單位。SRTM V1.0是美國(guó)太空總署(NASA)和國(guó)防部國(guó)家測(cè)繪局(NIMA)以及德國(guó)與意大利航天機(jī)構(gòu)共同合作完成聯(lián)合完成地球表面所進(jìn)行的遙感測(cè)量數(shù)據(jù)。覆蓋全球80％以上的陸地面積，同時(shí)精度高達(dá)約30m。整套數(shù)據(jù)以1弧度的柵格數(shù)據(jù)作為基本單位，為geotif格式，每景數(shù)據(jù)覆蓋經(jīng)緯度各1°，數(shù)據(jù)量巨大。目前的研究多將SRTM進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化和投影轉(zhuǎn)換后，再利用常用工具(如：ArcGIS等)進(jìn)行坡度計(jì)算。地理坐標(biāo)下的SRTM數(shù)據(jù)，拍攝采用經(jīng)緯度作為單位，投影過程為球面距離，因此SRTM的柵格形狀為不規(guī)則邊長(zhǎng)，如何直接使用SRTM數(shù)據(jù)進(jìn)行坡度提取，不再進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換，進(jìn)而為其他地形要素提取提供參考，成為研究的難點(diǎn)。

目前基于DEM的坡度提取算法較多，核心思想是對(duì)柵格進(jìn)行遍歷，比較中心柵格的高程值和周圍八個(gè)格子的高程值，通過最陡坡降、三階反距離平方權(quán)、三階不帶權(quán)差分等方法確定坡度值。由于柵格都是大小相等的規(guī)整正方形，邊長(zhǎng)相等，計(jì)算坡度相對(duì)容易。常用的坡度計(jì)算方法如：最陡坡降法，

全球土壤侵蝕問題是關(guān)乎全人類共同命運(yùn)的嚴(yán)峻生態(tài)問題，為了從宏觀上把控地形的侵蝕變化，高分辨率全球土壤侵蝕制圖亟待解決。本發(fā)明設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于SRTM的坡度提取算法，其為計(jì)算全球SRTM地形因子提供了解決方案和技術(shù)支持。

基于ArcGIS的坡度提取算法，需要先經(jīng)過坐標(biāo)變換，然后再使用坡度分析工具，才能實(shí)現(xiàn)坡度的提取，其對(duì)操作人員專業(yè)性的要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于SRTM數(shù)據(jù)的坡度提取方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中的坡度提取算法對(duì)操作人員專業(yè)性的要求較高，且無法在大空間范圍進(jìn)行坡度提取的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種基于SRTM數(shù)據(jù)的坡度提取方法，該方法按照以下步驟進(jìn)行：

步驟一，讀取數(shù)據(jù)：

步驟S11，讀取文件頭部；

步驟S12，讀取SRTM高程數(shù)據(jù)；

步驟二，無值點(diǎn)和洼地填充：

步驟S21，對(duì)SRTM高程數(shù)據(jù)進(jìn)行無值點(diǎn)填充：

步驟S22，對(duì)經(jīng)過無值點(diǎn)填充后的SRTM高程數(shù)據(jù)進(jìn)行洼地填充：

步驟三，遍歷二維數(shù)組，計(jì)算坡度值：

步驟S31，對(duì)經(jīng)過無值點(diǎn)和洼地填充的SRTM高程數(shù)據(jù)遍歷二維數(shù)組，在每次遍歷時(shí)，先判斷SRTM高程數(shù)據(jù)中當(dāng)前柵格是否是無值點(diǎn)，如果是無值點(diǎn)，則直接設(shè)置坡度值為0并且跳過，進(jìn)入下一個(gè)柵格的判斷；如果是非無值點(diǎn)，則執(zhí)行步驟S32；