6．4 DTM因子的自动提取

    DTM包含很多信息。比如数字高程模型，它包含高程、高程差、平均高程、等高线、坡度、坡向、坡度变化率、地面形态、地表面粗糙度、地形剖面、脊谷线、沟谷密度、沟谷深度、太阳辐射强度及可视区等信息。这些信息已成为分析和生产应用中的重要基础数据，亦成为遥感数据分析中重要的辅助信息。DTM被广泛应用的原因之一是它可自动提取各种因子。其中可提取的主要地面因子有：

    1．各种高程计算

    1)局部平均高程 取一窗口(如2×2，3×3，5×5……等)，其

    其中h(k，l)是第(k，l)格网中心点的高程。

    2)极值高程Δh的计算

    hmax=max(h(k，l))k＝1，2…，l=1，2…

    hmin=min(h(k，l))k＝1，2…，l=1，2…

    Δh=hmax-hmin

    2．坡度的计算。坡度算法较多，这里介绍两种：

    1)拟合面求坡度 首先对所求区域找到一拟合空间平面方程，然后求平面法线的倾角，如图6－10所示。

    设所拟合的平面方程为Z=ax＋by＋c则平面法线与水平面法线之间的夹角即坡度角为：

    实际拟合面不宜过大，否则会产生误差。

    2)求最大坡度与平均坡度设3×3邻域窗口内，中心点(i，j)的8邻域高程分别如图6－11所示为hm(m=1，2，…8)，其中奇数点1，3，5，7为行列方向的邻点，偶数点2，4，6，8为对角线方向的邻点，

    其中Lm为中心网格与相邻网格中心点间距离，ΔH=h(i，j)-hm(i，j)，(i，j)点的最大坡度为：

    (i，j)点的平均坡度为：

    3．坡向的计算。坡向可从拟合平面Z=ax＋by＋c的法线在水平面上的投影方位角确定。方位角β=arctg(b／a)

    然后将方向角进行分级，如图6－12所示，分成8个区域，合并成阳坡，阴坡，半阳，半阴四个区域，从而根据投影方位角位置，可确定坡向。

    4．谷脊特性的分析。沟谷、山脊、山峰等地形特征，在区域地形研究中具有重要意义。这些特征在连续面上是极值线，极值点；在离散数据中是相对低地势的点集和高地势的点集。

    其中：

    5．沟谷密度与深度的计算。沟谷密度是单位面积上沟谷线总长度，表示为：

    沟谷深度是谷点中心同邻域脊点高程差的平均值，表示为：

    式中：n为最近山脊点数目，ho为中心沟谷点高程，hi为第i个山脊点的高程。

    6．地表辐照度的计算。研究地面辐照度，对于气候，植被等的研究很有意义。由于地形起伏，地面上的辐照度是不同的，这可由实地测量得到，也可通过计算求得近于实际的理论值。辐

    阳坡辐照度E=Eαβ＋eα(瓦／米2)

    阴坡辐照度E=eα(瓦／米2)

    设某栅格单元坡度为α，坡向方位角为β，太阳照射高度角为h，方位角为A，太阳常数为E0，大气透过率为T，水平面上散射光的辐照度为e0。

    则Eαβ=E0· T·[sinh·cosα+cosh·cos(A-β)·sinα]

    E0≈1.36×106尔格／秒·厘米2