基于傅里叶变换的谷间距特征信息提取及其影响因素研究

发布时间：2024-02-24 20:39

　　谷间距(Valley Spacing)是描述相邻沟谷距离的特征参数,它能较好地反映沟谷的次序等级和空间分布特征。本研究以黑河正义峡和兰州大岭岘2个样区为例,利用ArcGIS软件,将无人机测绘获取的0.12 m分辨率地表高程数据通过重采样生成不同分辨率的数字地表模型。通过MATLAB软件,将不同分辨率、不同空间域的数字地表模型作为二维空间域信号进行傅里叶变换。通过傅里叶变换及频谱分析研究地形的频谱特征与地表谷间距之间的转换关系。分析结果显示:①当区域内只有一级沟谷时,频谱中谷间距特征信号的有效提取要求地形分辨率至少优于1/5谷间距,分辨率的粗略化则直接影响着地形频谱中谷间距特征信号的识别,但是分析空间域对频谱谷间距特征信号的捕获影响较小;②当区域内有多级沟谷时,分辨率优于1/3谷间距时即可有效提取到该级沟谷的谷间距特征信号,分辨率的粗略化和空间域的增大都会使得频谱中较低序次等级沟谷的谷间距特征信号减弱,而较高序次等级沟谷的谷间距特征信号增强。

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【部分图文】：

图1黑河正义峡和兰州大岭岘概况和0.12m分辨率数字高程

本次研究以黑河正义峡和兰州大岭岘为研究样区。黑河正义峡位于河西走廊北部，峡谷东西两侧分别为合黎山和金塔南山，周边出露地层主要有白垩系砂岩和第四系冲洪积物、风积物和砾岩[31]。沉积学和年代学研究表明：～1.8Ma，合黎山和金塔南山相继开始隆升[32-34]。～0.23Ma开始....

图2兰州大岭岘地区1m分辨率75m×75m空间域地形频率特征值提取（波长=1/频率）

傅里叶变换的空间域为M行×N列的规则格网，所以在傅里叶变换中选择没有角度偏转的矩形地形以避免空值对傅里叶变换的地形功率谱产生影响。本研究中的地形功率谱分析则通过基于MATLAB的二维离散傅里叶变换工具完成[8](http:/web.mit.edu/perron/www/downl....

图3不同分辨率的山体阴影图和谷间距测量示意

山体阴影通过模拟太阳光的照射计算每一个栅格的灰度值从而增强地图中地物的立体感，可使地表形态有较好的视觉效果[43]。所以不同分辨率DEM的山体阴影图可直观比对不同分辨率DEM对地表特征精细化描述的差异性（图3(a)—(f)）。对比不同分辨率DEM的山体阴影图发现：随着分辨率的精细....

图4黑河正义峡地区650m×580m空间域1～10m分辨率地形频谱与对应拟合曲线斜率关系（阴影为实测地形谷间距集中分布区域）

为分析不同空间域对只发育有一级沟谷地形和发育有多级沟谷地形的2种沟谷类型谷间距特征信息提取的影响，利用ArcGIS软件提取了黑河正义峡地区10个不同大小空间域（图6(a））和兰州大岭岘地区12个不同大小空间域（图6(b））的分辨率为1m的DEM数据进行傅里叶变换和地形频谱比对分....

本文编号：3909594