关键词：
地貌形态特征
模型构建
模型应用
等高线树
摘要：
地球表面由形态各异的地貌和高低起伏的地形组成,表面上看似毫无规律,但实质上蕴含着丰富的地理信息,并且与人们的生产、生活紧密联系,对地貌形态特征的分析是人类认识自然和改造自然的重要立足点。随着计算机技术的发展,地理信息系统在地貌形态特征分析中发挥了重要的作用,庞大、繁琐的地理空间数据得以快速有效地组织与管理,为地貌形态特征分析的精准化、定量化研究提供了有力的技术支持。作为地理信息系统中的重要数据,数字高程模型成为了定量化、自动化表达地貌的主要手段。在数字高程模型三种最为常见的表达形式中,规则格网数据以及不规则三角网数据因为数据结构简单,易于被计算机处理,能够快速提取坡度、坡向等地形指标,成为当前地貌形态特征分析中较为常用的数据,等高线则常作为其他两种数据的数据源。从数据概念模型的理论上看,规则格网、不规则三角网和等高线都属于场模型。有学者表示,基于场模型的理论直接进行地貌形态特征的分析存在明显的缺陷,从离散数据转换为实体对象是有必要的。从这一层面上看,等高线在面向地理实体对象表达上明显优于其他两种表现形式,当人们在阅读等高线地图时,能够轻易地通过等高线之间的距离、相对方位等信息抽象出山脊、山谷和洼地等地貌实体对象。然而等高线极少直接应用于地貌形态特征分析当中,其主要原因是等高线数据结构复杂,计算机难以识别等高线蕴含的特殊信息。因此,为了满足面向实际地理对象的地貌形态特征分析,发挥等高线面向对象表达的特点,本文提出等高线树三维扩展模型,为计算机识别等高线蕴含的特殊信息提供帮助,深入等高线在地貌形态特征分析中的应用。传统等高线分析过程借助等高线树模型,构建二维平面内等高线之间的拓扑关系。本文提出等高线树三维扩展模型在真三维空间中构建等高线之间的拓扑关系、方位关系以及度量关系,使得模型的形态特征具备一定的地理学含义。围绕等高线树三维扩展模型,本文所研究的主要内容包括:1、等高线树三维扩展模型知识体系研究。基于等高线在三维空间中的拓扑关系、方位关系以及度量关系,完善等高线树三维扩展模型的知识结构体系,对等高线树三维扩展模型的概念、构建方法和基本要素进行定义和解释。2、等高线树三维扩展模型形态量化指标研究。遵循指标选取的科学性、系统性和准确性原则,从等高线树三维扩展模型中提取形态学量化指标,明确指标量化算式。3、基于等高线树三维扩展模型的地貌形态特征提取方法研究。利用等高线树三维扩展模型,将地貌划分为独立的单元,用等高线树形态学指标匹配实际的地貌形态特征,根据单元之间的组合关系研究地貌体内部和外部的形态学特征,最终利用等高线树三维扩展模型提取出这些特征信息。4、基于等高线树三维扩展模型的地貌分析实验。以庐山区域作为实验区域,构建等高线树三维扩展模型。基于以上理论研究,利用等高线树三维扩展模型对庐山地貌形态特征进行提取与分析。通过以上研究,建立起了等高线树三维扩展模型的理论框架,实践证明等高线树三维扩展模型能够以面向对象的思维提取等高线中蕴含的地貌形态特征信息。同时,通过对庐山地貌形态特征信息的提取与分析,证明了等高线树三维扩展模型在地貌分析中的适用性。
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