[发明专利]一种基于SRTM数据的坡度提取方法

说明书

本发明提供了一种基于SRTM数据的坡度提取方法，该方法按照以下步骤进行：步骤一，读取数据；步骤二，无值点和洼地填充；步骤三，遍历二维数组，计算坡度值：对经过无值点和洼地填充的SRTM高程数据遍历二维数组，根据最陡坡降法确定坡度值：周围某个栅格与当前栅格所成角度angle＝deg·arctan((D_C‑D_O)/CellStep)；将周围8个栅格计算出的angle最大值确定为当前栅格的坡度值。本发明的方法直接对原始的SRTM数据进行分析，计算出坡度值，这样提取坡度的效率更高。将计算得到的坡度结果进行投影转换，与平面坐标下的DEM数据得到的坡度结果99％以上误差在0.5°以内，本算法计算结果可接受。

技术领域

本发明属于计算机应用领域，涉及坡度提取，具体涉及一种一种基于SRTM数据的坡度提取方法。

背景技术

地形是影响土壤侵蚀的重要因子，相关研究已经有多年历史。目前的研究已经实现了区域尺度上基于DEM(Digital Elevation Model)的地形因子提取算法，而高分辨率遥感影像数据进行大范围的地形因子提取的研究少有报道。通常DEM数据栅格尺寸大小一致，以规整的正方形作为基本单位。SRTM V1.0是美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)以及德国与意大利航天机构共同合作完成联合完成地球表面所进行的遥感测量数据。覆盖全球80％以上的陆地面积，同时精度高达约30m。整套数据以1弧度的栅格数据作为基本单位，为geotif格式，每景数据覆盖经纬度各1°，数据量巨大。目前的研究多将SRTM进行格式转化和投影转换后，再利用常用工具(如：ArcGIS等)进行坡度计算。地理坐标下的SRTM数据，拍摄采用经纬度作为单位，投影过程为球面距离，因此SRTM的栅格形状为不规则边长，如何直接使用SRTM数据进行坡度提取，不再进行投影转换，进而为其他地形要素提取提供参考，成为研究的难点。

目前基于DEM的坡度提取算法较多，核心思想是对栅格进行遍历，比较中心栅格的高程值和周围八个格子的高程值，通过最陡坡降、三阶反距离平方权、三阶不带权差分等方法确定坡度值。由于栅格都是大小相等的规整正方形，边长相等，计算坡度相对容易。常用的坡度计算方法如：最陡坡降法，

全球土壤侵蚀问题是关乎全人类共同命运的严峻生态问题，为了从宏观上把控地形的侵蚀变化，高分辨率全球土壤侵蚀制图亟待解决。本发明设计并实现了基于SRTM的坡度提取算法，其为计算全球SRTM地形因子提供了解决方案和技术支持。

基于ArcGIS的坡度提取算法，需要先经过坐标变换，然后再使用坡度分析工具，才能实现坡度的提取，其对操作人员专业性的要求较高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于SRTM数据的坡度提取方法，解决现有技术中的坡度提取算法对操作人员专业性的要求较高，且无法在大空间范围进行坡度提取的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种基于SRTM数据的坡度提取方法，该方法按照以下步骤进行：

步骤一，读取数据：

步骤S11，读取文件头部；

步骤S12，读取SRTM高程数据；

步骤二，无值点和洼地填充：

步骤S21，对SRTM高程数据进行无值点填充：

步骤S22，对经过无值点填充后的SRTM高程数据进行洼地填充：

步骤三，遍历二维数组，计算坡度值：

步骤S31，对经过无值点和洼地填充的SRTM高程数据遍历二维数组，在每次遍历时，先判断SRTM高程数据中当前栅格是否是无值点，如果是无值点，则直接设置坡度值为0并且跳过，进入下一个栅格的判断；如果是非无值点，则执行步骤S32；