本发明属于gis图像处理领域，尤其涉及一种基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法。
背景技术：
1、考虑到滑坡通常发生在斜坡上，学者专注于使用斜坡单元作为滑坡敏感性制图单元。斜坡单元的经典方法基于水文分析构建的流域分割方法。然而，当使用流向方法提取排水网络时，洼地的存在构成了流向路由的障碍。需要通过提高内部高程至最低出口的水平，以便每个像素中的水能够流向出口。在此过程中洼地被填充，原始低洼地转换为完全平坦的表面。特别是在地形起伏有限的相对平坦景观中，非常大区域可以转化为完全平坦的表面。在平坦区域(无论是原生还是次生的)中都会提取平行河网，导致子流域边界呈现平行状。斜坡单元由原始dem提取的凹形子流域边界与反转dem提取的凸形子流域合并而成，继承了子流域平行边界特征，在某些局部地区与地貌环境相矛盾。特别是反转dem将原来的山顶都转化为洼地，再经过填洼产生大量大型平地。
2、前人研究对斜坡单元进行了不同的改进与优化。较有代表性的方法是曲率流域分割算法，通过在平均曲率上进行流域分割，绕过填洼过程。该方法仅依靠gis常用工具即能实现，得到了大量学者参考与使用，然而其提取的斜坡单元尺寸难以调整，即缺失斜坡单元的多尺度特性。其他学者也尝试依赖其他软件工具的帮助进行斜坡单元的优化，由于脱离arcgis，难以被推广使用。本文将介绍一种新的流域与斜坡单元gis优化划分方法。该方法能够保留斜坡单元的多尺度特性，并且完全依赖于gis常用工具。
技术实现思路
1、发明目的：本发明的目的在于提供一种基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法，通过分离dem的脊和谷限制洼地填充范围，压制流域与斜坡单元的平行边界，进而优化流域与斜坡单元。
2、技术方案：
3、一种基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法，包括如下步骤：
4、步骤1、获取研究区域的数字高程模型(dem)，反转dem获得反转数字高程模型fdem；
5、步骤2、分别在dem与fdem上进行局部汇流分割，获得局部凹形内流域与凸形内流域的汇流边界，分别作为潜在脊和谷矢量线；
6、步骤3、将潜在脊和谷矢量线转化为脊和谷备选路径的栅格，在dem中，叠加谷备选路径，将谷备选路径的栅格向下移动，得到v-dem，在fdem中，叠加脊备选路径，将脊备选路径的栅格向下移动，得到r-fdem；
7、步骤4、分别在v-dem与r-fdem上进行子流域分割，获得凹形子流域与凸形子流域的汇流边界，合并得到斜坡单元。
8、进一步的，步骤1的具体步骤为：
9、(11)获取研究区域的dem数据；
10、(12)构建研究区域的反转fdem数据。
11、进一步的，步骤2的具体步骤为：
12、(21)计算dem与fdem上的流向；
13、(22)提取dem与fdem上的集水栅格；
14、(23)提取dem与fdem的凹形内流域和凸形内流域。
15、进一步的，步骤3的具体步骤为：
16、(31)将凹形内流域与凸形内流域栅格数据转化为凹形内流域与凸形内流域区矢量数据；
17、(32)将凹形内流域与凸形内流域区矢量数据转化为脊和谷矢量线数据；
18、(33)将脊和谷矢量线数据转化为脊和谷备选路径的栅格数据；
19、(34)在dem中，叠加谷备选路径栅格，将谷位置的栅格向下移动，得到v-dem，在fdem中，叠加脊备选路径栅格，将脊位置的栅格向下移动，得到r-fdem。
20、进一步的，步骤4的具体步骤为：
21、(41)对v-dem与r-fdem进行填洼处理；
22、(42)计算填洼后v-dem与r-fdem上的流向和流量；
23、(43)提取填洼后v-dem与r-fdem上的凹形子流域与凸形子流域；
24、(44)将凹形与凸形子流域栅格数据转化为凹形与凸形子流域区矢量数据，叠加后获得斜坡单元区矢量数据。
25、进一步的，将dem的内流域边界作为脊备选路径的栅格提取依据，将反转dem的内流域边界视为谷备选路径的栅格提取依据。
26、进一步的，通过叠加谷、脊备选路径栅格，以包含谷、脊目标栅格，将dem的谷栅格、fdem的脊栅格向下移动一定距离形成显著落差。这个距离应大于洼地的深度，也可设置较大的值(大于30m)，进而将填洼限制在谷、脊备选路径栅格内。平行河网的产生需要一定的侧向空间。由于路径的栅格宽度为一个栅格，消除了平行河网产生的条件。
27、进一步的，流域与斜坡单元提取沿用常规子流域分割方法，但是起始数据为本发明制作的谷-脊分离后的数字高程模型：v-dem和r-fdem。
28、进一步的，使用了arcgis或arcgis pro原生分析工具，可集成，如利用modelbuilder工具，也可以分步骤进行。
29、有益效果：本发明方法既能够避免平行边界的产生，又能够保留斜坡单元的多尺度特性，与已有算法相比，本方法仅依赖gis，并且保留了多尺度性，具有广阔的推广应用前景。
1.一种基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法，其特征在于，步骤1的具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法，其特征在于，步骤2的具体步骤为：
4.根据权利要求1所述的基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法，其特征在于，步骤3的具体步骤为：
5.根据权利要求1所述的基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法，其特征在于，步骤4的具体步骤为：
6.根据权利要求1所述的基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法，其特征在于，将dem的内流域边界作为脊备选路径的栅格提取依据，将反转dem的内流域边界视为谷备选路径的栅格提取依据。
7.根据权利要求1所述的基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法，其特征在于，通过叠加谷、脊备选路径栅格包含谷、脊目标栅格，将dem的谷栅格、fdem的脊栅格向下移动一定距离形成显著落差；该距离大于洼地的深度，或设置值为大于30m，进而将填洼限制在谷、脊备选路径栅格内。
8.根据权利要求1所述的基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法，其特征在于，流域与斜坡单元提取沿用常规子流域分割方法，但是起始数据为步骤3获取的谷-脊分离后的数字高程模型：v-dem和r-fdem。
9.根据权利要求1所述的基于脊-谷分离的流域与斜坡单元gis优化划分方法，其特征在于，使用了arcgis或arcgis pro原生分析工具，可集成，如利用modelbuilder工具，利用modelbuilder集成工具，也可以分步骤进行。
