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1、会计学1数字高程模型数字地形数字高程模型数字地形(dxng)分析分析第一页，共56页。n n坡度坡度坡度坡度(pd)(pd)(pd)(pd)（SlopeSlopeSlopeSlope）：过地表一点的切平面与水平面的夹角。）：过地表一点的切平面与水平面的夹角。）：过地表一点的切平面与水平面的夹角。）：过地表一点的切平面与水平面的夹角。n n坡向（坡向（坡向（坡向（AspectAspectAspectAspect）：地表面上一点的切平面的法线在水平面的投影与该点的正北方向的夹角。）：地表面上一点的切平面的法线在水平面的投影与该点的正北方向的夹角。）：地表面上一点的切平面的法线在水平面的投影与该点的
2、正北方向的夹角。）：地表面上一点的切平面的法线在水平面的投影与该点的正北方向的夹角。n n联系与区别：都是点位参数，只有理论意义，不具备地理意义。联系与区别：都是点位参数，只有理论意义，不具备地理意义。联系与区别：都是点位参数，只有理论意义，不具备地理意义。联系与区别：都是点位参数，只有理论意义，不具备地理意义。坡度坡度坡向坡向描描述述 描述地表面在描述地表面在该点的倾斜程度。该点的倾斜程度。描述该点高程值改描述该点高程值改变量的最大变化方向。变量的最大变化方向。作作用用 影响地表物质影响地表物质流动与能量转换的流动与能量转换的规模与强度，制约规模与强度，制约生产力空间布局。生产力空间布局。决
3、定地表面局部地决定地表面局部地面接收阳光和重新分配面接收阳光和重新分配太阳辐射量的重要地形太阳辐射量的重要地形因子，直接造成局部地因子，直接造成局部地区气候特征差异，影响区气候特征差异，影响各项农业生产指标。各项农业生产指标。SlopeSlopeAspectAspectxZY基础地形分析基础地形分析(fnx)(fnx)坡度、坡度、坡向坡向第2页/共56页第二页，共56页。第3页/共56页第三页，共56页。第4页/共56页第四页，共56页。坡度指标坡度指标地形表现地形表现34545地理意义的垂直面地理意义的垂直面坡度坡度(pd)(pd)地理意义地理意义第5页/共56页第五页，共56页。坡向坡向地
4、理坡向地理坡向俗称俗称022.5022.5北北NN阴坡阴坡4522.54522.5 东北东北NENE半阴坡半阴坡31522.531522.5西北西北NWNW9022.59022.5东东E E27022.527022.5西西WW13522.513522.5东南东南SESE半阳坡半阳坡22522.522522.5西南西南SWSW18022.518022.5南南S S阳坡阳坡不存在不存在不存在不存在平地平地注：适用(shyng)于南半球，北半球则正好相反N=0NE=45E=90SE=135S=180SW=225W=270NW=315坡向地理坡向地理(dl)(dl)意义意义第6页/共56页第六页，共5
5、6页。e5e2e6e1ee3e8e4e7坡度坡度(pd)(pd)：SlopeSlope为坡度为坡度(pd)(pd)，AspectAspect为坡向，为坡向，SlopeweSlopewe为为X X方向上的坡度方向上的坡度(pd)(pd)，SlopesnSlopesn为为Y Y方向上的坡度方向上的坡度(pd)(pd)。Slopewe Slopewe、SlopesnSlopesn的计算如下：的计算如下：坡向：坡向：方法方法(fngf(fngf)1)1：方法方法2 2：基于规则格网的坡度、坡向计算基于规则格网的坡度、坡向计算第7页/共56页第七页，共56页。坡度坡度(pd)(pd)：坡向：坡向：Slo
6、peSlopeAspectAspect基于不规则三角网的坡度基于不规则三角网的坡度(pd)(pd)、坡、坡向计算向计算第8页/共56页第八页，共56页。坡度坡度(pd)(pd)、坡向应用、坡向应用n n1 1 1 1坡度选择。坡度和坡向对果树生长发育有一定影响。同一坡向不同坡度，坡度选择。坡度和坡向对果树生长发育有一定影响。同一坡向不同坡度，坡度选择。坡度和坡向对果树生长发育有一定影响。同一坡向不同坡度，坡度选择。坡度和坡向对果树生长发育有一定影响。同一坡向不同坡度，对温、热、水分都有不同程度的差异。如南坡，对温、热、水分都有不同程度的差异。如南坡，对温、热、水分都有不同程度的差异。如南坡，对
7、温、热、水分都有不同程度的差异。如南坡，10101010度坡太阳直接辐射量为平度坡太阳直接辐射量为平度坡太阳直接辐射量为平度坡太阳直接辐射量为平地的地的地的地的116116116116，20202020度坡为度坡为度坡为度坡为130130130130。表土的含水量，。表土的含水量，。表土的含水量，。表土的含水量，5 5 5 5度坡为度坡为度坡为度坡为52525252 38 38 38 38，20 20 20 20度坡为度坡为度坡为度坡为 34343434 78 78 78 78，随坡度增大而降低，随坡度增大而降低，随坡度增大而降低，随坡度增大而降低(jingd)(jingd)(jingd)(j
8、ingd)。土壤冻结深度，。土壤冻结深度，。土壤冻结深度，。土壤冻结深度，5 5 5 5度坡在度坡在度坡在度坡在20202020厘米厘米厘米厘米以上，以上，以上，以上，15151515度坡则为度坡则为度坡则为度坡则为5 5 5 5厘米，但坡下低洼地冷空气沉积，坡顶则寒冷，不易栽培。厘米，但坡下低洼地冷空气沉积，坡顶则寒冷，不易栽培。厘米，但坡下低洼地冷空气沉积，坡顶则寒冷，不易栽培。厘米，但坡下低洼地冷空气沉积，坡顶则寒冷，不易栽培。选择葡萄栽培的适宜坡度选择葡萄栽培的适宜坡度选择葡萄栽培的适宜坡度选择葡萄栽培的适宜坡度5 5 5 5度度度度20202020度的斜坡地为好，度的斜坡地为好，度的
9、斜坡地为好，度的斜坡地为好，15151515度坡最为合适。度坡最为合适。度坡最为合适。度坡最为合适。n n2 2 2 2坡向选择。坡向不同，光照、湿度、热量、风量也不同。一般南坡、东南坡向选择。坡向不同，光照、湿度、热量、风量也不同。一般南坡、东南坡向选择。坡向不同，光照、湿度、热量、风量也不同。一般南坡、东南坡向选择。坡向不同，光照、湿度、热量、风量也不同。一般南坡、东南坡、西南坡，所获得太阳光热量大。北坡、东北坡，西北坡，则较冷凉。南坡、西南坡，所获得太阳光热量大。北坡、东北坡，西北坡，则较冷凉。南坡、西南坡，所获得太阳光热量大。北坡、东北坡，西北坡，则较冷凉。南坡、西南坡，所获得太阳光热
10、量大。北坡、东北坡，西北坡，则较冷凉。南坡与北坡近地面坡与北坡近地面坡与北坡近地面坡与北坡近地面 20 20 20 20厘米处气温平均相差厘米处气温平均相差厘米处气温平均相差厘米处气温平均相差0 0 0 04444，80808080厘米深土层，南坡比北坡厘米深土层，南坡比北坡厘米深土层，南坡比北坡厘米深土层，南坡比北坡地温高地温高地温高地温高44445555。葡萄喜光、喜温，以选择南坡为宜。但南坡温、湿度变化。葡萄喜光、喜温，以选择南坡为宜。但南坡温、湿度变化。葡萄喜光、喜温，以选择南坡为宜。但南坡温、湿度变化。葡萄喜光、喜温，以选择南坡为宜。但南坡温、湿度变化较大，水分蒸发量大，融雪、解冻比
11、北坡早，因此必须加强水土保持工程。较大，水分蒸发量大，融雪、解冻比北坡早，因此必须加强水土保持工程。较大，水分蒸发量大，融雪、解冻比北坡早，因此必须加强水土保持工程。较大，水分蒸发量大，融雪、解冻比北坡早，因此必须加强水土保持工程。由于山地地势非常复杂，南、北方气候差异悬殊，但在中纬度的低山区，北由于山地地势非常复杂，南、北方气候差异悬殊，但在中纬度的低山区，北由于山地地势非常复杂，南、北方气候差异悬殊，但在中纬度的低山区，北由于山地地势非常复杂，南、北方气候差异悬殊，但在中纬度的低山区，北坡水分蒸发量少，土壤墒情好，植被密生，土质较肥沃，土层较深厚，也能坡水分蒸发量少，土壤墒情好，植被密生，
12、土质较肥沃，土层较深厚，也能坡水分蒸发量少，土壤墒情好，植被密生，土质较肥沃，土层较深厚，也能坡水分蒸发量少，土壤墒情好，植被密生，土质较肥沃，土层较深厚，也能栽培葡萄树。栽培葡萄树。栽培葡萄树。栽培葡萄树。第9页/共56页第九页，共56页。葡萄种植葡萄种植(zhngzh)(zhngzh)的地形条件的地形条件1 1、纬度和海拔：、纬度和海拔：世界上大部分葡萄园分布在北纬世界上大部分葡萄园分布在北纬20-5220-52度之间及南纬度之间及南纬30-4530-45度之间，绝大部分在北半球。海拔高度一般在度之间，绝大部分在北半球。海拔高度一般在400-600400-600 米。中国葡萄多在北纬米。中
13、国葡萄多在北纬30-4330-43度之间海拔的变化较大，约度之间海拔的变化较大，约200-1000200-1000米，河北怀来葡萄分布高度达米，河北怀来葡萄分布高度达11001100米，山西清徐达米，山西清徐达12001200米，西藏山南地区达米，西藏山南地区达15001500米以上。纬度和海拔是在大范围内影响温度和热量的重要因素。米以上。纬度和海拔是在大范围内影响温度和热量的重要因素。2 2、坡向和坡度：、坡向和坡度：在大地形条件相似情况下，不同坡向的小气候有明显差异。通常在大地形条件相似情况下，不同坡向的小气候有明显差异。通常(tngchng)(tngchng)以南向（包括正南向、西北向和
14、东南向）的坡地受光热较多，平日气温较高。坡地的增温效应与其坡度密切相关。一般坡地向南每倾斜以南向（包括正南向、西北向和东南向）的坡地受光热较多，平日气温较高。坡地的增温效应与其坡度密切相关。一般坡地向南每倾斜1 1度，相当于推进度，相当于推进1 1纬度。受热最多的坡地角度约为纬度。受热最多的坡地角度约为20-3520-35度（在北纬度（在北纬40-5040-50度范围）。葡萄因较耐干旱和土壤瘠薄，可以在相对不大范围内发育根系，所以比其它果树更适宜在坡地上栽培，然而坡度越大水土流失越严重，因此，在种植葡萄时应优先考虑坡度在度范围）。葡萄因较耐干旱和土壤瘠薄，可以在相对不大范围内发育根系，所以比其
15、它果树更适宜在坡地上栽培，然而坡度越大水土流失越严重，因此，在种植葡萄时应优先考虑坡度在20-2520-25度以下的土地。度以下的土地。3 3、水面的影响：、水面的影响：海洋、湖泊、江河、水库等大的水域，由于吸收的太阳辐射能量多，热容量较大，白天和夏季的温度比陆地低，而夜间和冬季的温度比内陆高。因此，临近水域沿岸的气候比较温和，无霜期较长。临近大水面的葡萄园由于深水反射出大量的蓝紫光和紫外线，浆果着色和品质好，所以选择葡萄园时尽量靠近大的湖泊、河流与海洋的地方。海洋、湖泊、江河、水库等大的水域，由于吸收的太阳辐射能量多，热容量较大，白天和夏季的温度比陆地低，而夜间和冬季的温度比内陆高。因此，临
16、近水域沿岸的气候比较温和，无霜期较长。临近大水面的葡萄园由于深水反射出大量的蓝紫光和紫外线，浆果着色和品质好，所以选择葡萄园时尽量靠近大的湖泊、河流与海洋的地方。第10页/共56页第十页，共56页。坡度坡度(pd)(pd)、坡向应用、坡向应用n n坡度是评价耕地质量的主要指标坡度是评价耕地质量的主要指标坡度是评价耕地质量的主要指标坡度是评价耕地质量的主要指标(zhbio)(zhbio)(zhbio)(zhbio)，也是衡量土地利用是，也是衡量土地利用是，也是衡量土地利用是，也是衡量土地利用是否合理的一个关键因子。借助地理信息系统、否合理的一个关键因子。借助地理信息系统、否合理的一个关键因子。借
17、助地理信息系统、否合理的一个关键因子。借助地理信息系统、3D3D3D3D技术，准确分析耕技术，准确分析耕技术，准确分析耕技术，准确分析耕地坡度信息，对土地调查具有重要意义。地坡度信息，对土地调查具有重要意义。地坡度信息，对土地调查具有重要意义。地坡度信息，对土地调查具有重要意义。第11页/共56页第十一页，共56页。第二次全国土地调查耕地坡度第二次全国土地调查耕地坡度第二次全国土地调查耕地坡度第二次全国土地调查耕地坡度(pd)(pd)(pd)(pd)分类图制作流程分类图制作流程分类图制作流程分类图制作流程读入源数据读入源数据按县级行政区拼接按县级行政区拼接是否剪切？是否剪切？分块分块DEMDE
18、MDEMDEM生成坡度生成坡度坡度图坡度图重新分类重新分类参数：坡度分级表参数：坡度分级表坡度分级栅格图坡度分级栅格图转换为矢量格式转换为矢量格式坡度分级矢量坡度分级矢量图图矢量数据编辑矢量数据编辑,去除细去除细碎多边形碎多边形,边界光滑边界光滑二调：精度参数二调：精度参数坡度分级图坡度分级图土地利用图斑数据土地利用图斑数据耕地坡度分级图耕地坡度分级图图幅整饰图幅整饰中间成果中间成果成果成果第12页/共56页第十二页，共56页。基础基础(jch)(jch)地形分析地形分析坡形坡形第13页/共56页第十三页，共56页。定义：地形曲面在各个界面方向上的形状，凹凸变化的反映，是平面(pngmin)点
19、位的函数。反映了地形结构和形态。影响着土壤有机物含量的分布，在地表过程模拟、水文、土壤等领域有着重要的应用价值和意义。基础基础(jch)(jch)地形分析地形分析曲率曲率第14页/共56页第十四页，共56页。定义：定义：反映地表起伏变化和侵蚀程度的指标。反映地表起伏变化和侵蚀程度的指标。一般定义为地表单元的曲面面积与其一般定义为地表单元的曲面面积与其(yq)(yq)在水平面上的投影面积之比。在水平面上的投影面积之比。粗糙度是能够反映地形的起伏变化和粗糙度是能够反映地形的起伏变化和侵蚀程度的宏观地形因子，是衡量地表侵侵蚀程度的宏观地形因子，是衡量地表侵蚀程度的重要量化指标。蚀程度的重要量化指标。
20、基础基础(jch)(jch)地形分析地形分析粗糙度粗糙度第15页/共56页第十五页，共56页。S S为曲率，为曲率，AreaSAreaS为格点面元趋势为格点面元趋势(qsh)(qsh)面面积，面面积，AreaHAreaH为格点面元面积。为格点面元面积。粗糙度计算粗糙度计算(j(j sun)sun)定义：定义：实现步骤：实现步骤：实际应用时，当分析窗口为实际应用时，当分析窗口为3*33*3时，可采用时，可采用(ciyng)(ciyng)以下公式近似以下公式近似计算。计算。1 1、根据、根据DEMDEM提取坡度因子提取坡度因子S S；2 2、粗糙度：、粗糙度：R=1/cos(S)R=1/cos(S
21、)基于规则格网的粗糙度计算基于规则格网的粗糙度计算第16页/共56页第十六页，共56页。由于基于不规则格网的地表面积计算较为简单，可以由于基于不规则格网的地表面积计算较为简单，可以(ky)(ky)将格网将格网DEMDEM的每个格网分解为三角形，从而简化的每个格网分解为三角形，从而简化规则格网地表面积计算。规则格网地表面积计算。计算三角形的表面积使用海伦公式：计算三角形的表面积使用海伦公式：DiDi表示表示(biosh)(biosh)第第i i（1i31i3）对三角形两顶点之间的表面距离，）对三角形两顶点之间的表面距离，S S表示表示(biosh)(biosh)三角形的表面积，三角形的表面积，P
22、 P表示表示(biosh)(biosh)三角形周长的一半。三角形周长的一半。整个整个DEMDEM的表面积则是每个三角形表面积的累加。的表面积则是每个三角形表面积的累加。基础地形分析基础地形分析(fnx)(fnx)地表面积地表面积第17页/共56页第十七页，共56页。投影面积指的是任意多边形在水平面上的面积，主投影面积指的是任意多边形在水平面上的面积，主要有两类计算方法：要有两类计算方法：1 1、直接采用海伦公式进行计算，只要将表面积计算公式、直接采用海伦公式进行计算，只要将表面积计算公式中的距离改为中的距离改为(i wi)(i wi)平面上两点的距离即可；平面上两点的距离即可；2 2、根据梯形
23、法则，如果一个多边形由顺序排列的、根据梯形法则，如果一个多边形由顺序排列的NN个点个点（XiXi，Yi Yi，i=1 i=1，NN）组成并且第组成并且第NN点与第点与第1 1点相同，点相同，则水平投影面积计算公式为：则水平投影面积计算公式为：如果多边形顶点按顺时针方向排列，则计算的面积如果多边形顶点按顺时针方向排列，则计算的面积(min j)(min j)值为负；反之，为正。值为负；反之，为正。基础基础(jch)(jch)地形分析地形分析投影面积投影面积第18页/共56页第十八页，共56页。基于数字地面基于数字地面(dmin)(dmin)模型的体积计算实质上是计算地形表模型的体积计算实质上是计
24、算地形表面和给定参考面之差，在实际应用中，这种差值计算往往被归类于面和给定参考面之差，在实际应用中，这种差值计算往往被归类于土方计算，应用在工程施工、水利工程规划等方面。土方计算，应用在工程施工、水利工程规划等方面。对对DEMDEM进行挖或填后，土方量可由原始进行挖或填后，土方量可由原始DEMDEM体积体积V0V0减去新的减去新的DEMDEM体积体积V1V1，乘以相应的物质密度求得。，乘以相应的物质密度求得。V=V0 V=V0 V1 V1当当V0V0时，表示挖方；时，表示挖方；当当V 0V 20zh)20单阈值单阈值(y(y zh)100zh)100提取提取(tq)(tq)栅格河网结果栅格河网
25、结果第49页/共56页第四十九页，共56页。河流的分级一般依据河流河流的分级一般依据河流的流量、形态的流量、形态(xngti)(xngti)等因素等因素进行，不同级别的河网所代表进行，不同级别的河网所代表的汇流累积量不同，级别越高，的汇流累积量不同，级别越高，汇流累积量越大，一般是主流，汇流累积量越大，一般是主流，而级别低的河网则一般是支流。而级别低的河网则一般是支流。两种常用的分级方法：两种常用的分级方法：A A、Strahler Strahler 分级：分级：B B、ShreveShreve分级：分级：水文分析水文分析(fnx)(fnx)栅格河网分级栅格河网分级第50页/共56页第五十页，
26、共56页。将所有河将所有河网中没有支网中没有支流的河网定流的河网定义义(dngy)(dngy)为一级，两为一级，两个一级河网个一级河网汇流成二级，汇流成二级，对于以后更对于以后更高级别的河高级别的河网级别是汇网级别是汇入的河网级入的河网级别之和。别之和。11111114312348河网河网(hwng)(hwng)分级分级SHREVESHREVE分级分级第51页/共56页第五十一页，共56页。Shrevestrahler河网分级河网分级(fn j)(fn j)结果对比结果对比第52页/共56页第五十二页，共56页。（a a）流域）流域(liy)DEM(liy)DEM三维图；三维图；（b b）流域）流域(liy)DEM(liy)DEM平面图；（平面图；（c c）基于）基于DEMDEM的河网生成图；（的河网生成图；（d d）基于）基于DEMDEM的子流域的子流域(liy)(liy)划分图。划分图。第53页/共56页第五十三页，共56页。第54页/共56页第五十四页，共56页。谢谢 谢！谢！第55页/共56页第五十五页，共56页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第56页/共56页第五十六页，共56页。