6+地形分析坡面因子提取

实验五DEM坡面地形因子提取实验目的：通过数字高程模型（DEM）数据提取坡度和坡向地形因子，以分析地形特征对水文过程和土地利用分布的影响。

实验步骤：1.数据准备a) 获取高分辨率的地形DEM数据，可以选择使用Lidar数据或者采用其他方式获取DEM数据。

b)进行数据预处理，包拟合DEM数据，去除噪声和突出值等。

2.坡度计算a)在DEM上采样，计算每个像元上的坡度。

b)坡度计算可以通过以下公式进行计算：Slope(i,j) = arctan(sqrt((dz/dx)^2 + (dz/dy)^2))其中，Slope(i,j)代表坡度， dz/dx代表DEM在x方向的梯度，dz/dy代表DEM在y方向的梯度。

3.坡向计算a)在DEM上采样，计算每个像元上的坡向。

b)坡向计算可以通过以下公式进行计算：Aspect(i,j) = arctan(dz/dx / dz/dy)其中，Aspect(i,j)代表坡向， dz/dx代表DEM在x方向的梯度，dz/dy代表DEM在y方向的梯度。

4.地形指数计算a)根据坡度和坡向的计算结果，可以进一步计算其他地形指数，例如地形湿度、地形开阔度等。

b)地形湿度可以通过计算每个像元周围的流通路径长度来估算。

c)地形开阔度可以通过计算每个像元周围的可见面积来估算。

5.结果分析a)可视化坡度和坡向地形因子，以了解地形特征。

b)利用地形指数，可以分析地形特征对水文过程和土地利用分布的影响。

实验结果分析：通过提取DEM的坡度和坡向地形因子，可以分析出地形特征，进而对水文过程和土地利用分布进行预测和分析。

例如，通过分析坡度可以了解一个地区的地势起伏程度，从而对洪水灾害的发生概率进行预测。

通过分析坡向可以了解水流在地表的流向，从而对土壤侵蚀和水资源分布进行预测。

此外，通过计算其他地形指数，还可以分析地形湿度和地形开阔度对生态环境的影响，为环境管理和规划提供数据支持。

总结：本实验通过DEM数据的处理和分析，提取了坡度和坡向地形因子，并通过计算其他地形指数，以分析地形特征对水文过程和土地利用分布的影响。

实验二地形因子的提取与三维可视化一、实验目的掌握三维分析中的表面分析（地形因子的提取及各种指标的量算）及在ArcScene 中进行数据的三维可视化。

二、实验准备PC、ArcGIS软件三、实验内容1、地形因子的提取：坡度、坡向、坡长、变坡率、地形粗糙度、起伏度、高程变异系数等。

2、表面积体积计算、断面分析、表面阴影显示；3、三维可视化及飞行漫游。

四、实验步骤地形因子的提取1.坡度（坡向）的提取在Spatial Analyst下拉菜单中选择表面分析, 在弹出的下一级菜单中点击坡度（坡向），出现坡度（坡向）对话框，完成坡度提取（坡向）坡度坡向2，计算坡度与坡向变率对坡度和坡向分别再求取坡度坡度变率坡向变率3，平面曲率、剖面曲率的提取平面曲率、剖面曲率的提取过程为：打开ArcGIS的Toolbox，在Spatial Analyst Tools底下选择表面分析,在表面分析的下一级菜单中选择曲率。

打开曲率对话框，完成平面及剖面曲率的提取平面曲率剖面曲率4，提取地形剖面1，在ArcMap中添加数据，然后在3D Analyst工具条上选择该数据。

2，使用线插值工具创建线，以确定剖面线的起终点。

3. 使用创建剖面图工具生成剖面图。

4，在生成的剖面图标题栏上点击右键，选择属性（Properties）项，进行布局调整与编辑。

5，提取表面阴影与DEM叠加显示6，三维阴影显示在ArcScene三维场景中，设置栅格表面自身的高程值为其基准高程后，在属性对话框的渲染选项卡中，选中相对于光照位置显示阴影复选框，使表面具有阴影显示。

同时可以使用光滑阴影工具使阴影表面更光滑7，使用动画旋转激活之后，可以使用场景漫游工具（Navigate）将场景左右拖动之后，即可开始进行旋转，旋转的速度决定于鼠标释放前的速度，在旋转的过程中也可以通过键盘的Page Up键和Page Down键进行调节速度。

点击场景即可停止其转动。

改变其背景色、照明度等属性，再次观察其显示效果。

关于DEM坡面地形因子提取DEM（Digital Elevation Model）是数字高程模型的缩写，是基于地形高程数据构建的地表表达模型。

DEM坡面地形因子提取是指通过DEM数据计算和分析，得到描述坡面地形特征的一系列地形因子的过程。

地形因子是地形特征的定量表示，常用于地貌研究、水文模拟、土壤侵蚀和生态模拟等领域。

DEM坡面地形因子提取的步骤主要包括：数据获取与预处理、坡度和坡向计算、流域累积、地面湿度指数、地形平均高度、流域指数和局部垂直坡度等因子的计算。

首先，进行数据获取与预处理。

DEM数据可以从遥感测量或激光雷达等技术获取，常见的数据格式为GeoTIFF、ASCII等。

预处理包括数据格式转换和去除噪声等操作，以确保数据的质量和准确性。

其次，计算坡度和坡向。

坡度是地表每个点相对于水平面的倾斜度，通常用百分比或度表示。

坡度可通过计算每个像元的高度变化量与空间距离变化量的比值得到。

坡向是地表每个点的水平方向倾斜方向，如北坡、东坡等。

坡向可以通过计算每个像元所在栅格的最大高度变化率来确定。

然后，进行流域累积的计算。

流域累积是指从一个给定点开始，沿着坡面向上游方向流动的水量累积值。

流域累积可以反映流域的导水能力和径流量等属性，是流域水文模拟和水资源评估的重要因子之一接下来，计算地面湿度指数。

地面湿度指数是通过计算每个像元与相邻像元的高度差异，来描述地形的湿度和干湿程度的指标。

地面湿度指数可以反映水分分布的空间差异以及地形对水分运动的影响。

此外，还可以计算地形平均高度、流域指数和局部垂直坡度等因子。

地形平均高度是指在给定区域内的地形高度的平均值，可以用于描述地形的整体特征。

流域指数是通过计算每个像元到流域出口的河流路径长度来描述流域形态的指数，可以反映流域的陡峭程度和水分累积情况。

局部垂直坡度是指每个像元周围邻近像元高度变化的平均值，可以用于描述地形的复杂程度和崎岖度。

最后，可以利用提取的地形因子进行地貌分析、水文模拟和生态模拟等应用。

坡面地形因子提取坡面地形因子是指地势起伏、坡度和坡向等地形特征对水文过程和地表径流产生的影响因素。

在地质、水文、环境科学等领域，坡面地形因子的提取对于河流流域水文建模和研究具有重要意义。

本文将详细介绍坡面地形因子提取的方法和应用。

一、坡面地形因子的意义坡面地形因子的提取是对地表形态特征的定量化描述，能够揭示地势起伏、坡度和坡向等地形特征对流域水文过程的影响。

坡面地形因子是进行流域水文模拟、水资源规划和管理的重要输入。

通过提取坡面地形因子，可以为降雨-径流模型提供输入参数，从而实现有效的水资源管理和洪水预测。

二、坡面地形因子的提取方法常见的坡面地形因子提取方法包括数字高程模型（DEM）分析、数学模型和基于遥感技术的方法，下面将详细介绍这些方法。

1.DEM分析数字高程模型是通过大地测量仪、全球导航卫星系统和激光雷达等工具测量得到的地表高程信息的数学模型。

通过DEM数据，可以计算得到坡度、坡向和流量累积等坡面地形因子。

在DEM分析中，常用的方法包括：-三点法和两点法计算坡度和坡向。

-河网提取方法，通过定义一个初始点，通过迭代计算，得到流域的水流路径和流量累积。

- Topaz提取方法，通过定义网格节点权重矩阵，计算得到坡面地形因子。

2.数学模型数学模型是基于地势起伏的数学描述和分析。

常见的数学模型包括：-岭线剖面模型，通过绘制几条平行于倾斜方向的线剖面，计算岭线特征。

- TPI（Topographic Position Index）模型，该模型通过计算每个像元与周围像元的高程差异，得到一个代表地形位置的指数。

-地势曲率模型，通过计算高程数据的梯度，得到地势曲率特征。

3.遥感技术遥感技术是通过对地表反射率、颜色和纹理等信息的获取，对地表特征进行解译和分类。

常见的遥感技术包括：-光谱解译，通过分析不同波段的光谱反射率，对地表特征进行分类。

-红外遥感，通过分析地表红外辐射的特征，对地形特征进行提取。

-激光雷达遥感，通过激光脉冲对地表进行扫描，提取地势起伏、坡度和坡向等地形信息。

基于GIS的坡面地形因子提取与分析作者：王娜娜徐珍陈伟华来源：《安徽农学通报》2017年第12期摘要：该文基于GIS软件和DEM数据，提取并分析一阶、二阶及复合坡面地形因子中的坡度、坡向、剖面曲率、地表粗糙度、高程变异系数5种地形因子。

结果表明：榆中县坡度变幅为0°～70.7213°；坡向分析中阳坡占总面积的45.04%，阴坡占53.87%；剖面曲率在0～4.90379范围内变化；地表粗糙度的变幅为1～4.39377；地形高程变异系数在0～0.0912272范围内变化。

通过对该区域坡面地形因子的提取，分析在这些地形因子的作用下该区域水土流失与土壤侵蚀的趋势，为榆中县进行水土保持定量研究提供科学依据。

关键词：地形因子；GIS；坡面；DEM中图分类号 S157 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）12-0165-03Absrtact：Based on the GIS and DEM data，five terrain factors，including slope，the slope direction，section curvature，surface roughness and coefficient of variation，are extracted and analyzed for the first order，two order and composite slope terrain factors. The results showed that the gradient of Yuzhong County was 0°～70.7213°，the sunny slope was 45.04% of the total area，the shade slope was 53.87%，the section curvature changed in 0～4.90379，the variation of surface roughness was 1～4.39377，the coefficient of variation varied within 0～0.0912272. Through the extraction of topographic factors in the area，the trend of water loss and soil erosion under the action of these terrain factors is analyzed，which provided scientific basis for the quantitative study of Yuzhong County soil and water conservation.Key words：Terrain factors；GIS；Slope；DEM地形分析是认知地形环境的重要方式，地形因子的提取对水土流失、土地利用及生态评价研究具有重要作用，不同研究尺度下研究的地形因子不一。

DEM坡面地形因子提取技术文档一、引言坡面地形因子（Terrain Factors）是描述地形地貌特征的一种指数，它在地质、地形、水文及环境科学研究中扮演着重要的角色。

地形因子通常由数字高程模型（DEM）数据中提取而得，其中包括坡度、坡向、高程等。

在本文中，我们将介绍一种提取DEM坡面地形因子的技术。

二、技术原理1.DEM数据预处理首先，需要对DEM数据进行预处理。

预处理包括裁剪、填充、平滑等操作，以去除无效数据和噪声干扰。

这样可以得到一份清洁、准确的DEM数据供后续分析使用。

2.坡度计算坡度是地形表面在一个给定点处的曲率。

坡度可以通过计算DEM中两个相邻像元之间的高度差来获得。

大致可以使用以下公式计算坡度：坡度= arctan(√(（∂z/∂x）^2 + (∂z/∂y)^2))其中，z是DEM中其中一像元的高程，x和y是该像元与其相邻像元的水平位置。

通过计算所有像元的坡度，即可获得整个地形表面的坡度分布。

3.坡向计算坡向是地表倾斜的指向，即地面水流流向的方向。

坡向可以通过计算DEM中每个像元的局部水平面斜率及其方向来获得。

常用的计算方法有以下两种：-最大坡向：将DEM视为一个等高线，计算累积坡度最大的方向作为坡向。

-朗巴特坡向：根据DEM的高程变化来计算坡向。

该方法利用光学效应的原理，将DEM分成若干小块，分别计算每个块中的坡向，再通过插值方法将坡向合并为整体。

4.高程计算高程是地表在垂直方向上的绝对高度。

在DEM数据中，高程信息已经包含在每个像元的值中。

因此，只需简单地读取DEM数据中的高程值即可获得地形表面的高程分布。

三、技术流程1.获得并预处理DEM数据，去除无效数据和噪声干扰。

2.计算坡度：计算DEM中每个像元的坡度值。

3.计算坡向：根据所选择的坡向计算方法，计算DEM中每个像元的坡向值。

4.计算高程：读取DEM数据中每个像元的高程值。

四、技术应用坡面地形因子对地质、地形、水文及环境科学研究具有广泛的应用。

坡位的提取方法一、引言坡位是地形和地貌的重要特征之一，对于地理环境的分析和研究具有重要意义。

在地形数据处理中，提取坡位是一个常见的任务。

本文将介绍几种常用的坡位提取方法，并对其原理和适用范围进行分析。

二、高程差法高程差法是一种简单直接的坡位提取方法。

它基于地形起伏的高程差，通过计算两点之间的高程差来确定坡位。

具体步骤如下：1. 选择两个相邻点A和B，计算它们之间的高程差，即ΔH = HB - HA。

2. 根据地理坐标系，计算两点之间的水平距离d。

3. 计算坡度tanα = ΔH / d。

4. 根据坡度划分坡位等级。

高程差法的优点是简单易行，适用于小范围地形的坡位提取。

然而，它忽略了地形曲率和地形变化的复杂性，对于大范围地形的坡位提取效果较差。

三、倾斜度法倾斜度法是一种基于地形曲率的坡位提取方法。

它通过计算地形的倾斜度来确定坡位。

具体步骤如下：1. 在地形数据上选择一个点P，计算该点的倾斜度。

2. 倾斜度的计算可以使用数值方法或近似计算方法。

数值方法通过计算地形数据的导数来确定倾斜度，而近似计算方法则通过邻域点的高程差来估计倾斜度。

3. 根据倾斜度划分坡位等级。

倾斜度法考虑了地形曲率的影响，适用于复杂地形的坡位提取。

然而，倾斜度法对地形数据的分辨率和精度要求较高，且计算复杂度较大。

四、流向法流向法是一种基于水流流向的坡位提取方法。

它通过模拟水流的流向来确定坡位。

具体步骤如下：1. 在地形数据上选择一个点P，确定该点的流向。

2. 流向的确定可以使用流向算法，如D8算法或D∞算法。

这些算法基于地形数据的梯度和方向来模拟水流的流向。

3. 根据流向划分坡位等级。

流向法考虑了地形的水文特征，适用于水文模拟和水资源管理。

然而，流向法对地形数据的精度要求较高，且对水流的分布和路径有一定的假设。

五、斜度阈值法斜度阈值法是一种基于斜度阈值的坡位提取方法。

它通过设定斜度阈值来确定坡位。

具体步骤如下：1. 在地形数据上选择一个点P，计算该点的斜度。

实验五基于DEM坡面复杂度因子的提取
一、实验目的
了解基于DEM坡面复杂度提取的原理；掌握坡度、粗糙度、起伏度、曲率因子的提取方法；能够利用坡面复杂度因子与其它空间分析方法相结合以解决实际应用问题。

二、实验数据
一幅5m分辨率的黄土地貌DEM数据
三、实验步骤
1、数据加载
2、背景图生成
效果图：
加载掩膜：
效果图：
3、坡度提取
效果图：
4、粗糙度提取4.1 计算粗糙度
效果图：
4.2等高线提取
效果图：
5、起伏度提取5.1 5*5邻域分析
效果图：
5.2 21*21邻域分析
效果图：
5.3 55*55邻域分析
效果图：
对比1（5*5邻域分析结果图与21*21邻域分析结果对比）：
结果图：
对比二（5*5邻域分析结果图与55*55邻域分析结果对比）：
结果图：
对比三（21*21邻域分析结果图与55*55邻域分析结果对比）：
结果图：
结论分析：
(1)通过练习，掌握了坡度、粗糙度、起伏度、曲率因子的提取方法；
(2)在实验过程中还有许多知识点及原理没有掌握，需要加强学习。

ENVI 实验六基本地形因子提取一、实验目的1熟悉ENVI软件能够从 DEM 中提取地形特征。

2掌握DEM提取地形特征的方法。

二、实验要求完成运用ENVI 进行从 DEM 中提取地形特征，包括山顶、山脊、平原、水平面、山沟和凹谷。

三、实验仪器每人计算机一台。

四、实验内容1在 Toolbox中，启动/Terrain/Topographic Features，在Topographic Feature Input DEM对话框中，选择DEM.tif 文件，点击OK，打开 Topographic Features Parameters 对话框，需要设置一些参数。

（1）坡度容差：1。

以度为单位；（2）曲率容差：0.1；（3）地形核大小：7。

2在 Select Feature to Classify 列表中选择所有的地形特征。

3选择输出路径及文件名，单击 OK 执行地形特征提取。

4通视域分析：使用 Viewshed Analysis Workflow 工具，设置点、线、面作为观测源进行可视域分析。

将通视分析结果输出为矢量和图像结果有三种方法：（1）点观测源a. 在 Toolbox 中，启动/Terrain/Viewshed Analysis Workflow，打开文件选择面板 File Selection；b. 分别选择对应的文件 DEM File：DEM.tif；Image File：Orthoimagery.tif，单击 Next进入Viewshed Analysis 面板；c.在 Viewshed Analysis 面板中，设置以下几个参数：可视距离Default View Range：1000可视高度Default View Height：100d.默认鼠标的状态是绘制“点注记”，在正射影像上绘制几个观测点。

如果鼠标当前状态是其他，可在工具栏中选择对应的工具绘制：，绘制4 个点；e.选择 Any Source （四个观测点的并集），勾选 Preview预览结果，红色表示可视区域，黑色表示不可视区域；f.分别选择All Sources（四个观测点的交集），预览结果；g.单击Next进入Viewshed Export面板，可以将通视分析结果输出为矢量和图像结果。

6地形分析坡面因子提取地形分析是指对地理空间中的地形特征进行分析和研究的过程。

在地形分析中，坡面因子是一种重要的地形特征，它是指在地表上发生的水文过程中坡面对于径流产生和排泄的影响因素。

坡面因子的提取是地形分析的基础，本文将介绍坡面因子的提取方法及其应用。

坡面因子的提取通常基于数字高程模型（DEM）数据。

DEM是用数字信号来表示地面上的高程信息的数据模型。

通常使用遥感技术或GPS测量来获取DEM数据。

在DEM数据基础上，可以计算出各种与地形相关的指数，从而提取出坡面因子。

常见的坡面因子包括坡度、坡向、流向、流量、坡面长度和面积等。

坡度是指在水平距离上地表高程的变化程度。

坡度的提取可以通过计算DEM中连续三个像元的高程差来实现。

坡向是指地表在水平方向上的倾斜度。

坡向的提取可以使用梯度算法来计算。

流向是指地表水流沿坡面的流动方向。

流量是指单位面积上的流动率，可以通过计算流向和坡度来得到。

坡面长度和面积是指坡面上沿坡度和坡向方向的长度和面积。

这些坡面因子对地形分析和水文模型的构建都具有重要的意义。

坡面因子的提取可以利用GIS软件来实现。

GIS软件提供了丰富的地形分析工具，包括坡度计算、坡向计算、流向计算等。

通过将DEM数据导入GIS软件中，可以对DEM进行预处理，提取出各种坡面因子。

同时，GIS软件还提供了可视化分析功能，可以将坡面因子的分布情况以图像的形式呈现出来，进一步分析坡面因子的空间分布特征。

坡面因子的提取在水文学、土地利用规划、土地评价等领域具有重要的应用价值。

在水文学中，坡面因子被广泛应用于水资源评估和土壤侵蚀研究等方面。

在土地利用规划中，坡面因子可以帮助评估土地的适宜程度，指导农田的合理布局。

在土地评价中，坡面因子可以用于评估土地的开发潜力，指导土地资源的合理利用。

总结起来，坡面因子的提取是地形分析的重要环节，通过计算DEM数据中的坡度、坡向、流向、流量、坡面长度和面积等指标，可以提取出坡面因子。

坡面地形因子提取数据准备：“规则格网DEM、散点DEM、TIN、等高线”文件夹中的“dem-grid”数据。

一、坡度√操作按P32中的“1.坡度”进行。

二、坡向√操作按P34中的“2.坡向”进行。

三、变率（坡度变率、坡向变率）操作按P35中的“1.变率”进行。

三、四、曲率（综合曲率、平面曲率、剖面曲率）√操作按P38中的“2.曲率”进行。

四、坡形√1、打开arctoolbox，spatial analyst工具—邻域分析—焦点统计，弹出如下窗口：单击确定，得到邻域均值计算结果图。

2、spatial analyst工具—地图代数—栅格计算器，弹出如下窗口：输入公式"dem-grid" - "mean"，点确定，得到下图。

3、对该图进行分类，双击得到的坡向图打开其属性对话框，符号系统—已分类—分类，将其分为两类，＞0和＜0，＞0的是凸形坡，＜0的是凹形坡。

五、坡长由于坡长是指在地面上沿水流方向逆流而上，到其水流起点间的最大地面距离在水平面上的投影长度。

所以对于坡长提取的操作将放于水文分析的章节中进行。

六、坡位A\沟间地1、对坡度进行重分类。

坡度大于25°的标记为0，小于25°的标记为1. Spatial Analyst 工具—重分类—重分类，弹出窗口，设置可参考下图：单击确定，得到坡度重分类计算结果图。

2、进行邻域分析，分割正负地形。

spatial analyst工具—邻域分析—焦点统计，弹出窗口，设置参考下图：点击确定，得到邻域平均值计算结果图，如下：3、栅格计算正负地形，原始DEM减去求平均值后的DEM。

spatial analyst工具—地图代数—栅格计算器，弹出窗口，设置可参考下图：点击确定，得到正负地形结果图，如下：1、对正负地形进行重分类，大于0的为1，小于0 的为0。

spatial analyst工具—重分类——重分类，设置参考下图：点击确定，得到地形重分类结果图，如下：5、进行栅格计算，判定候选沟间地。

DEM坡面地形因子提取技术文档DEM（数字高程模型）是用来表示地表高程信息的一种数值模型，可以通过遥感数据、雷达数据、激光测量数据等不同技术手段获取。

DEM数据中包含了大量的地形信息，可以用来进行地形分析和地形因子提取。

坡面地形因子是指地形和地貌特征对土地利用和土地覆盖的影响因素，常用的地形因子包括坡度、坡向、曲率等，并且这些地形因子对于土壤侵蚀、河流系统和水资源管理等都具有重要的意义。

因此，DEM坡面地形因子的提取是地表环境研究的重要一环。

1.数据准备：首先需要准备DEM数据，在遥感平台或GIS软件中导入DEM数据，确保数据的正确性和完整性。

2.预处理：对DEM数据进行预处理，包括数据的滤波、修正和插值等。

这一步骤主要是为了消除DEM数据中的噪音和不规则值，以得到更加准确和平滑的数据。

3.地形因子计算：根据DEM数据计算坡度、坡向和曲率等地形因子。

其中，坡度是指地表高程变化的速率，可以通过计算DEM数据在水平和垂直方向上的梯度来得到。

坡向是指地表的朝向，可以通过计算DEM数据的方向角来得到。

曲率是指地表高程的变化强度和变化方向，可以通过计算DEM数据的二次导数来得到。

这些地形因子的计算可以通过不同的数学公式和算法实现。

4.数据导出：将计算得到的地形因子数据导出到文件或数据库中，以便后续的分析和应用。

DEM坡面地形因子的提取涉及到许多数学和地理信息学的知识和技术，不同的方法和算法会对结果产生不同的影响。

因此，在进行DEM坡面地形因子提取时，需要根据具体需求和研究目标选择合适的方法和算法，并进行验证和比较，以确保提取结果的准确性和可靠性。

在实际应用中，DEM坡面地形因子的提取可以应用于土地资源管理、环境保护、水资源管理、城市规划等方面。

通过分析和研究地形因子的空间分布和变化规律，可以帮助我们更好地理解地表环境的特征和演化过程，为土地利用和资源管理提供科学依据。

总之，DEM坡面地形因子的提取是地表环境研究中的重要内容之一，通过利用DEM数据计算坡度、坡向和曲率等地形因子，可以帮助我们更好地理解地表环境特征和演化过程，并为相关的土地利用和资源管理提供科学依据。

DEM坡面地形因子提取与分析DEM（数字高程模型）是一种数字化的地形模型，它包含了地球表面的高程信息，通常以栅格形式进行存储。

DEM数据的应用十分广泛，可以用于地形分析、水文建模、环境监测等领域。

在DEM数据的基础上，可以提取出各种地形因子，帮助人们了解地形特征、进行地形分析和模拟。

其中，DEM坡面地形因子是指在地形上特定位置上的坡度、坡向、坡长等地形指标。

这些地形因子对于水文模型、土壤侵蚀模拟、地质灾害预测等具有重要作用。

在本文中，将介绍DEM坡面地形因子的提取方法和分析过程。

一、DEM坡度的计算DEM坡度是地形上特定点的高程变化率，它反映了地形的陡缓程度。

坡度的计算可以通过计算升降高度差来得到。

通常采用以下公式来计算坡度：\[ \text{坡度} = \arctan(\sqrt((\Delta Z_x)^2+(\DeltaZ_y)^2)/\Delta d) \]其中，\( \Delta Z_x \)和\( \Delta Z_y \)分别是水平方向和竖直方向的高程差，\( \Delta d \)是间距。

二、DEM坡向的计算DEM坡向是指地形上特定点的最大坡度方向，即水平方向的方向角。

坡向的计算方法有多种，其中最常见的是通过计算水平和竖直高程差的比值，然后再根据不同情况进行角度的划分。

在此不做详细展开，需要根据具体情况选择适用的方法。

三、DEM坡长的计算DEM坡长是指地形上其中一点到邻近下游的最大距离，即沿坡度最大的路径所经过的距离，通常也是用来反映地形地势的陡缓程度。

坡长的计算可以通过得到每个像元到下游的距离，然后再计算像元之间的累计距离。

常见的计算方法有累积高程坡长和累积水平坡长，根据需要进行选择。

四、DEM地形曲率的计算地形曲率是指地形曲率的变化率，它反映了地形的凹凸程度。

地形曲率是坡度和坡向的综合表征，可以通过求取DEM的高程的二阶和二阶导数计算得到。

常见的方法有计算h-和v-曲率，分别表示水平和竖直方向的地形曲率。