论文总字数：20778字

摘 要

随着数据获取方式的发展，高精度DEM被越来越多得应用于更精细的数字地形分析领域。农田水文要素提取作为该领域的研究方向之一，是农田水文分析（如淹没分析、蓄洪计算、灾害评估等）的基础。

本文的目的在于对基于高精度DEM的农田水文要素的面状特征提取方法进行研究设计，其中农田水文要素包括沟渠、田坎和堤坝。

本文首先对现有相关研究现状进行了回顾和评述，而后充分调查、分析了研究区域与数据的特点。在此两者基础上，本文结合区域情况和数据特点，对现有的几类常见提取方法分别进行了研究、初步实验和评价。最后，本文提出了一种基于剖面线形态分析的从高精度DEM中提取农田水文要素面状特征的方法。方法首先作四个确定方向的剖面线，而后对四条剖面线分别按其走势分段，并根据四个分段结果分别判定出候选目标要素特征点，最后综合四个方向的候选特征点结果提取出最终的目标要素特征点，并将其转换为多边形矢量数据、进行平滑和连贯处理。本文对该方法进行了实验和评价分析，实验结果证明方法适用于平缓区域人工农田水文要素面状特征的提取。

关键词：高精度DEM；农田水文要素；剖面线。

Research on the Extraction of Farmland Hydrologic Features

from High-resolution DEM

Abstract

With the development of data acquisition technique, high-resolution Digital Elevation Model (DEM) has been applied in digital terrain analysis more and more frequently. As one of the research directions of digital terrain analysis, the extraction of farmland hydrologic features is the basis of farmland hydrologic analysis, such as inundation analysis, flood storage calculation and disaster assessments.

This paper focused on the research and design on extracting farmland hydrologic features’ area shapes from high-resolution DEM, where farmland hydrologic features include canals, arable ridges, and levees.

First, a review and discussion on relative existing researches is given. And then, the characteristics of study area and data are investigated and analyzed. On these basis, some of the existing common extracting methods are applied to preliminary trials, with the discussion given. Last, a method, which for extracting farmland hydrologic features’ area shapes from high resolution DEM based on morphological analysis on section line, is presented. This method includes four steps: (1) plotting section lines in four certain directions, (2) segment the section lines according to their tendency, (3) determine the candidate feature points according to the segments in step 3 on four different directions separately, and (4) extract final feature points according to the candidate feature points on four directions, and then preform post-processing on them. This method is applied to extract farmland hydrologic features in a floodplain in Dongting Lake Basin. Experiment results show that this method is appropriate for the extraction of manual farmland hydrologic features’ area shapes in plain area.

KEYWORDS: High-resolution DEM, Farmland Hydrologic Features, Section Line.

目录

高精度DEM提取农田水文要素研究 1

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 选题背景及课题的提出 1

1.2 相关研究现状 2

1.2.1 基于DEM的水系提取研究现状 2

1.2.2 基于DEM的堤坝和田坎提取研究现状 2

1.3 研究概述 3

第二章 研究基础 5

2.1 研究区域 5

2.2 实验数据 6

第三章 现有常用提取方法可行性分析 7

3.1 基于图像处理的提取方法 7

3.1.1 阈值法 7

3.1.2 边缘检测 8

3.1.3 数学形态学滤波 10

3.1.4 霍夫变换 11

3.2 基于流水物理模型的提取方法 11

3.2.1 流向算法 12

3.2.2 种子生长法 13

第四章 一种基于剖面线形态分析的新型提取方法 14

4.1 方法及原理 14

4.1.1 数据预处理 14

4.1.2 剖面线形态分析及目标要素特征点的判断 15

4.1.3 数据后处理 18

4.2 实验及评价 19

4.2.1 数据预处理 19

4.2.2 剖面线形态分析及目标要素特征点的判断 19

4.2.3 数据后处理 22

第五章 结 语 26

参考文献（References） 27

致谢（Acknowledgements） 30

第一章 绪 论

选题背景及课题的提出

洪水是一种自然水文现象，但往往威胁到沿河、湖地区的人类安全和社会经济活动，自古以来就给人类带来了许多灾难。《管子·度地篇》中就记载道：“故善为国着，必先除其五害。水，一害也。旱，一害也。风雾雹霜，一害也。厉，一害也。虫，一害也。此谓五害。五害之属，水最为大。”近百年来，由于扩大耕地、围湖造田、乱砍滥伐等人为对地表的破坏加剧，造成洪水暴雨灾害愈加频繁，原先百年一遇的洪水变成十年一灾。仅上世纪90年达，就相继爆发了1991年淮河和太湖大水，1994年西江大水，1995年长江、辽河、松花江大水，1996年长江中游、珠江及海河大水，1998年长江、嫩江、松花江大水……多流域连续爆发的特大洪灾使得精确的洪水预报和灾害评估迫在眉睫。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：20778字