【摘要】：隨著“智慧林業(yè)”的蓬勃發(fā)展,林業(yè)科學與信息技術的結合越發(fā)緊密,然而在林業(yè)調(diào)查工作的開展過程中實現(xiàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)自動化的程度仍然不高,多以實地勘查為主。在實際調(diào)查過程中,受到林地內(nèi)復雜地形與天氣等其他外界因素的限制,部分林地小班區(qū)域其調(diào)查因子信息的獲取主要依靠調(diào)查人員的目測,甚至于一部分不可達的林地小班僅能通過遠處觀測。坡度值作為重要的小班調(diào)查因子之一,其目測誤差極大,即使借助專業(yè)儀器進行坡度測定,其測量精度也僅能在測量點上得到保證,不能考慮到小班的整體起伏傾斜程度。目前林業(yè)調(diào)查領域尚缺乏可靠的林地小班區(qū)域整體坡度求算方法,為相關工作的展開帶來了諸多不便。因此,本研究提出了一種基于主坡向垂直面高程回歸的小班區(qū)域坡度提取算法,以提高林地小班調(diào)查數(shù)據(jù)的質(zhì)量,減少野外實地林業(yè)調(diào)查的工作量。本文首先對已有的坡度求算方法進行了實驗分析,發(fā)現(xiàn)前人學者的研究大多著眼于單像元坡度求算,針對區(qū)域坡度求算方面的研究較少。為了深入理解坡度的數(shù)學及地理意義,本文介紹了有代表意義的三階反距離平方權坡度提取算法,并在其基礎上提出了一種基于DEM數(shù)據(jù)的高精度單像元坡度提取算法Quad�；趩蜗裨露忍崛∷惴�,結合坡度值的地理學定義與林地小班的地形特征,本研究針對坡度在地表上的各向異性特征提出了一種基于主坡向垂直面高程回歸的區(qū)域坡度提取算法。最終,以浙江省安吉縣10米分辨率數(shù)字高程模型與真實林地小班數(shù)據(jù)為樣本,通過實驗對比兩種現(xiàn)有算法的坡度提取結果與精度,證明本文所提出的算法能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實地調(diào)查方法,實現(xiàn)小班坡度因子的自動提取。
【學位授予單位】：浙江農(nóng)林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S712
【圖文】：

圖 2.1 三角形縱切面Figure2.1 Triangular Longisection. 點到 B 點所形成坡面的坡度可以近似看做△AOB 的 θ 角的大小。求解角的度數(shù)，最簡單常用的方法是利用反三角函數(shù)，而相比于需要用到斜正弦、余弦值，正切值最為符合 DEM 數(shù)據(jù)的模型結構。以△AOB 為例值等于其對邊 AO 邊長與底邊 OB 邊長的比，基于柵格數(shù)據(jù)由規(guī)則的格，底邊 OB 的邊長等于 OB 所跨越的格網(wǎng)數(shù)量乘以格網(wǎng)的邊長，而對邊等于 O 點柵格與 A 點柵格的高程差。已知正切值，則角 θ 的角度就能求得，計算公式如下：π180Slopearctan(()())22=+ dydzdxdz式 2.1 即為坡度提取算法的核心原理，其中 dz/dx 與 dz/dy 即為目標像元方向上的偏移率。偏移率的求算過程大致分為兩個階段：一、分別對偏移率進行求算；二、合成 x、y 方向的偏移率。偏移率，顧名思義指

圖 2.2 權重分配模型Figure2.2Weight allocation model.目標像元 e 的直接相鄰像元被賦予了兩倍權重，套用到公式：cellsizecfiadcdx ×++ ++=8(2)(2)dzcellsizeghiabcd ×++ ++=8(2)(2)ydz2.2 與 2.3，代入各像元高程與柵格像元的寬度（cellsize）坡度大小。理想狀態(tài)時，通過上述公式我們已經(jīng)能夠快速的獲得像元于真實地表 DEM 數(shù)據(jù)時，往往存在像元信息缺失或邊界口等問題[60]。在 ArcGIS 中當目標像元無高程信息時，該而針對 NoData 像元，任何計算與處理都將被忽略。因此，

cellsizedx ×8cellsizeghiabcd ×++ ++=8(2)(2)ydz、2.2 與 2.3，代入各像元高程與柵格像元的寬度（cellsizee 的坡度大小。于理想狀態(tài)時，通過上述公式我們已經(jīng)能夠快速的獲得像用于真實地表 DEM 數(shù)據(jù)時，往往存在像元信息缺失或邊窗口等問題[60]。在 ArcGIS 中當目標像元無高程信息時，，而針對 NoData 像元，任何計算與處理都將被忽略。因此數(shù)據(jù)中存在 NoData 點，在計算坡度前需要將原始數(shù)據(jù)進法是為 NoData 像元填充其周圍像元的均值作為高程。當 DEM 數(shù)據(jù)邊緣的情況時，3×3 窗口模型將因為無法被填滿，ArcGIS Desktop 中規(guī)定不在 DEM 數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的像元值

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 鄭艷麗;;森林資源規(guī)劃設計調(diào)查改為年度森林資源監(jiān)測規(guī)劃設計調(diào)查的探討[J];內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設計;2014年06期

2 夏凱;劉仁義;劉南;張國江;;多源小班時空數(shù)據(jù)更新框架[J];林業(yè)科學;2014年08期

3 張道廣;;淺析生態(tài)文明視野下環(huán)境管理的實質(zhì)內(nèi)涵[J];低碳世界;2014年13期

4 劉珉;;多角度解讀第八次全國森林資源清查結果[J];林業(yè)經(jīng)濟;2014年05期

5 陳建義;鄭云峰;盧衛(wèi)峰;;森林資源二類調(diào)查小班坡度自動求算方法的探討[J];華東森林經(jīng)理;2013年04期

6 熊安華;;基于DEM的森林資源二類調(diào)查小班坡度自動提取方法[J];林業(yè)實用技術;2013年07期

7 陳楠;;DEM分辨率變化對坡度誤差的影響[J];武漢大學學報(信息科學版);2013年05期

8 楊宇軍;李超;張銳;劉兆剛;;基于地形因子的森林物種多樣性與蓄積量分析[J];東北林業(yè)大學學報;2012年12期

9 王曉波;張晶;;地理數(shù)據(jù)成果對于在線服務數(shù)據(jù)集的應用[J];中國科技信息;2012年16期

10 趙明偉;湯國安;張磊;田劍;宋效東;;基于DEM的5節(jié)點二階差分坡度算法模型與實驗分析[J];地球信息科學學報;2012年03期

相關博士學位論文 前2條

1 夏凱;森林小班數(shù)據(jù)的時空建模、更新及表達研究[D];浙江大學;2014年

2 毛炎新;全國林業(yè)資源信息服務體系結構研究[D];中國林業(yè)科學研究院;2010年

相關碩士學位論文 前7條

1 李嵩;地理信息系統(tǒng)在林業(yè)管理中的應用[D];華北電力大學;2014年

2 蔣大宇;快速有效的并行二分K均值算法[D];哈爾濱工程大學;2013年

3 潘春鍵;單調(diào)性回歸支持向量機的研究和應用[D];華東理工大學;2013年

4 賀丹;不同分辨率DEM提取地形因子的適宜分析窗口研究[D];西北大學;2012年

5 牟秋薔;GIS空間分析在森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)管理中的應用研究[D];西安科技大學;2011年

6 張潔;公益林管護和經(jīng)營制度研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2009年

7 史奮偉;基于地圖代數(shù)的地貌因子的提取[D];長安大學;2009年

本文編號：2749458