基于等高线的山脊谷线提取算法及其应用

本文主要探讨了利用等高线数据自动提取山脊线和山谷线的研究方法，针对2005年的研究成果。作者首先概述了背景，指出自20世纪80年代中期以来，随着地理信息系统(GIS)的发展，从数字化等高线数据和数字地面模型(DEM)中准确有效地提取山脊线和山谷线成为了地学领域的重要课题。这一工作涉及众多应用，包括等高线成组综合、自然水系提取、高逼真度地形表示、剖面识别与多边形裂开以及频率域一阶方向导数分析等。 作者对比了不同的算法，强调基于等高线数据的山脊线和山谷线提取在精度和实用性方面的优势。这类算法通常分为两个步骤：首先，通过地形特征点（山脊点和山谷点）的确定来识别地貌的关键特征；其次，利用这些点进行地形特征线（山脊线和山谷线）的连接，形成完整的地貌轮廓。具体的算法包括等高线曲率最大判别法，该方法基于地形表面的几何形态变化；还有等高线骨架化法，通过构建等高线骨架来识别关键点；以及基于地形表面流水分析的算法，如三维地形表面流水数字模拟法和等高线垂线跟踪法，它们模拟水流流动方向来确定山脊和山谷。 文章特别提到了山脊点和山谷点的搜寻算法，这是提取过程中的关键环节，通常运用特征点提取算法来实现。这种算法通过对等高线数据的分析，寻找那些等高线密度变化显著或转折点的位置，从而识别出山脊和山谷的起点。 这篇文章提供了一种简单实用的方法来自动提取等高线数据中的山脊线和山谷线，通过实验验证了其与实际地形的良好一致性。这项研究对于地理信息系统、遥感数据分析以及地形地貌分析等领域具有重要意义。