CN114299233A - 斜坡单元的提取方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种斜坡单元的提取方法、装置、电子设备及存储介质。该方法包括：将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新栅格图；基于分水岭算法，将栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标；基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件；如果满足坡向一致性条件，则确定子盆地为地形区域中的斜坡单元，并输出斜坡单元的特征信息。本发明实施例的技术方案，可以更好地识别出子盆地的坡度变化，并基于坡度信息对坡向一致性进行判断，确保提取出的每个斜坡单元内部坡向的均一性。

Description

斜坡单元的提取方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种斜坡单元的提取方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

斜坡单元为地理区域的重要组成部分，通过对斜坡单元进行提取可更好地对地貌复杂的地理区域进行了解和分析。

目前，通常采用基于正反数字高程模型水文过程提取斜坡单元，提取过程中子流域两岸被分割为两个斜坡单元，这种方法提取的斜坡单元识别不出水流方向以外的坡度变化，导致提取的斜坡单元的坡向实际并非均一。

由此可见，如何根据地理区域的地貌特征，提取出地貌连贯的斜坡单元是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种斜坡单元的提取方法、装置、电子设备及存储介质，以实现通过分水岭算法划分出子盆地，能够更好地识别出子盆地的坡度变化，并基于坡度信息对坡向一致性进行判断，确保提取出的每个斜坡单元内部坡向的均一性。

第一方面，本发明实施例提供了一种斜坡单元的提取方法，包括：

将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对所述栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新所述栅格图；

基于分水岭算法，将所述栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各所述子盆地的面积和坡向方差指标；

基于各所述子盆地对应的所述面积和所述坡向方差指标，确定各所述子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件；

如果满足所述坡向一致性条件，则确定所述子盆地为所述地形区域中的斜坡单元，并输出所述斜坡单元的特征信息。

第二方面，本发明实施例还提供了一种斜坡单元的提取装置，该装置包括：

图像处理模块，用于将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对所述栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新所述栅格图；

区域划分模块，用于基于分水岭算法，将所述栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各所述子盆地的面积和坡向方差指标；

条件确定模块，用于基于各所述子盆地对应的所述面积和所述坡向方差指标，确定各所述子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件；如果满足所述坡向一致性条件，则进入斜坡单元确定模块；

斜坡单元确定模块，用于确定所述子盆地为所述地形区域中的斜坡单元，并输出所述斜坡单元的特征信息，并输出所述斜坡单元的特征信息。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明任意实施例所提供的斜坡单元的提取方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明任意实施例所提供的斜坡单元的提取方法。

本发明实施例所提供的一种斜坡单元的提取方法，通过将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新栅格图；基于分水岭算法，将栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标，并基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件；如果满足坡向一致性条件，则确定子盆地为地形区域中的斜坡单元，并输出斜坡单元的特征信息。本发明实施例通过分水岭算法划分出子盆地，能够更好地识别出子盆地的坡度变化，并基于坡度信息对坡向一致性进行判断，确保提取出的每个斜坡单元内部坡向的均一性。

此外，本发明所提供的一种斜坡单元的提取装置、电子设备及存储介质与上述方法对应，具有同样的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种斜坡单元的提取方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种斜坡单元的提取方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种斜坡单元提取主流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种斜坡单元提取子流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种斜坡单元的提取装置的结构图；

图6为本发明实施例提供的一种电子设备的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种斜坡单元的提取方法的流程图。该方法可以由斜坡单元的提取装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件来实现，可配置于终端和/或服务器中来实现本发明实施例中的斜坡单元的提取方法。

如图1所示，本实施例的方法具体可包括：

S101、将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新栅格图。

在具体实施中，可输入待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型，并将数字高程模型转换为栅格图。进一步的，可分析栅格图中反映的投影信息，提取出栅格图的栅格特征。示例性的，栅格特征包括栅格分辨率、像元面积和像元数中的至少一项。可通过gdal工具包读取栅格图的方式，提取栅格图的栅格特征。

为更好地对栅格图中的斜坡单元进行提取，可对栅格图进行图像处理，图像处理操作可包括填洼、删除平坡等操作，并基于预处理后结果更新栅格图，更好地展现栅格图中的斜坡信息。可选的，对栅格图进行图像处理，包括：提取栅格图中的栅格特征，基于栅格特征对栅格图中的洼地像元进行填补数值操作。

具体的，为便于后续提取斜坡单元，可对栅格图中的洼地进行填补。示例性的，可提取栅格图中的栅格分辨率、像元面积和像元数中的至少一项栅格特征，并基于栅格特征在栅格图中确定出洼地像元，对洼地像元的高度值进行填补，以使洼地像元的高度值与相邻像元高度值近似。例如，可计算洼地像元的预设数量的相邻像元的高度值之间的平均值，将该平均值作为洼地像元的填补数值。

可选的，对栅格图进行图像处理，包括：提取栅格图中的坡度特征，基于坡度特征确定出栅格图中坡度值小于预设坡度值的各非连续区域；计算各非连续区域的面积，将非连续区域的面积大于预设区域面积的区域确定为平坡区域；在栅格图中删除各平坡区域。

具体的，可基于栅格图中的坡度特征，确定出栅格图中的平坡区域。示例性的，基于坡度特征确定出栅格图中坡度值小于预设坡度值的各非连续区域，可设定预设坡度值为5度。为避免小面积区域的噪声干扰，在确定平坡区域时可进一步计算各非连续区域的面积，基于各非连续区域的面积对噪声进行筛除。示例性的，可筛选出非连续区域的面积大于预设区域面积的区域作为平坡区域，对平坡区域进行删除操作。

S102、基于分水岭算法，将栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标。

在具体实施中，可对栅格图划分为至少一个子盆地，分别判断各子盆地是否符合坡向一致性条件，将符合坡向一致性条件的子盆地确定为斜坡单元。具体的，可预先设定分水岭算法中初始的子盆地划分面积阈值，并按照初始的子盆地划分面积阈值对栅格图进行划分。计算划分后得到的子盆地的面积和坡向方差指标。

可选的，分别确定各子盆地的坡向方差指标，包括：提取栅格图中各子盆地对应的坡向特征，基于坡向特征确定子盆地的水平角度分量和垂直角度分量；基于水平角度分量和垂直角度分量确定子盆地的坡向向量；基于面积和坡向向量，确定坡向方差指标。

具体的，可基于栅格图的正弦层确定各子盆地对应的垂直角度分量，基于栅格图的余弦层确定各子盆地对应的水平角度分量。对水平角度分量和垂直角度分量计算平方和，并对平方和求平方根，计算结果即为子盆地的坡向向量。可基于面积和坡向向量，确定坡向方差指标，计算公式如下：

C＝1-R/A

其中，C表示坡向方差指标，R表示坡向向量，A表示子盆地的面积。

S103、基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件，如果满足坡向一致性条件，则执行S104。

具体的，可通过面积及坡向方差指标两方面确定子盆地是否满足坡向一致性条件，如果满足，则说明子盆地为斜坡单元。可选的，基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件，包括：确定面积是否小于最小斜坡单元面积，且坡向方差指标小于预设的坡向方差阈值；如果是，则确定子盆地满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件。

具体的，可确定子盆地的面积是否小于最小斜坡单元面积，且同时斜坡方差指标小于坡向方差阈值，当同时满足时，说明子盆地满足坡向一致性条件。若面积大于或等于最小斜坡单元面积，或者，斜坡方差指标大于或等于坡向方差阈值，则可对该子盆地进行再次划分，并基于划分出的各子盆地再次确定是否满足坡向一致性条件。

S104、确定子盆地为地形区域中的斜坡单元，并输出斜坡单元的特征信息。

在具体实施中，对于满足坡向一致性条件的子盆地可确定为斜坡单元。进一步的，可构建斜坡单元集合，将确定出的斜坡单元的特征信息输出至斜坡单元集合中。斜坡单元的特征信息包括斜坡单元的面积和形状等信息。

本发明实施例所提供的一种斜坡单元的提取方法，通过将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新栅格图；基于分水岭算法，将栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标，并基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件；如果满足坡向一致性条件，则确定子盆地为地形区域中的斜坡单元，并输出斜坡单元的特征信息。本发明实施例通过分水岭算法划分出子盆地，能够更好地识别出子盆地的坡度变化，并基于坡度信息对坡向一致性进行判断，确保提取出的每个斜坡单元内部坡向的均一性。

实施例二

图2为本发明实施例提供的另一种斜坡单元的提取方法的流程图。本实施例以上述各技术方案为基础进行优化。可选的，还包括：如果不满足坡向一致性条件，则基于当前迭代次数、分水岭算法当前采用的子盆地划分面积阈值或不满足坡向一致性条件的当前盆地数量，确定当前迭代情况是否满足预设的停止迭代条件；如果不满足停止迭代条件，则对不满足坡向一致性条件的子盆地继续进行划分，并重复执行分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标，基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各划分后的子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件的操作；如果满足停止迭代条件，则基于当前提取结果生成斜坡单元集合，并对斜坡单元集合进行输出。其中，与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。

如图2所示，本实施例的方法具体可包括：

S201、将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新栅格图。

S202、基于分水岭算法，将栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标。

S203、基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件，如果满足坡向一致性条件，则执行S204；如果不满足坡向一致性条件，则执行S205。

S204、确定子盆地为地形区域中的斜坡单元，并输出斜坡单元的特征信息。

S205、基于当前迭代次数、分水岭算法当前采用的子盆地划分面积阈值或不满足坡向一致性条件的当前盆地数量，确定当前迭代情况是否满足预设的停止迭代条件；如果满足停止迭代条件，则执行S206；如果不满足停止迭代条件，则执行S207。

在具体实施中，可对栅格图划分出的各子盆地均判断是否符合坡向一致性条件，对于不符合坡向一致性条件的子盆地，可进行迭代操作，再次对子盆地基于分水岭算法进行划分。进一步的，在进行迭代操作之前，需确定当前迭代情况是否满足停止迭代条件。停止迭代条件可为当前迭代次数大于预先设定的最大迭代次数、不满足坡向一致性条件的当前盆地数量为零、分水岭算法采用的子盆地划分面积阈值等于或小于预设的衰减因子中的至少一项。当不满足坡向一致性条件的当前盆地数量为零时，则说明全部的子盆地均已提取出斜坡单元，无需再次进行操作。当子盆地划分面积阈值等于或小于预设的衰减因子时，说明子盆地划分面积阈值无法继续衰减，不能对待处理的子盆地进行进一步的划分。

S206、基于当前提取结果生成斜坡单元集合，并对斜坡单元集合进行输出。

具体的，如果满足停止迭代条件，则可停止迭代过程，基于当前提取结果，生成斜坡单元集合。将确定出的斜坡单元的特征信息输出至斜坡单元集合中，并将斜坡单元集合进行输出。其中，斜坡单元的特征信息包括斜坡单元的面积和形状等信息。

S207、对不满足坡向一致性条件的子盆地继续进行划分，并重复执行分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标，基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各划分后的子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件的操作。

在具体实施中，如果不满足停止迭代条件，则可继续执行迭代过程，直到确定当前迭代情况满足预设的停止迭代条件为止。具体的，可对不满足坡向一致性条件的子盆地继续进行划分，确定划分后的子盆地是否满足坡向一致性条件。

可选的，对不满足坡向一致性条件的子盆地继续进行划分，包括：基于上一划分过程中采用的子盆地划分面积阈值，更新本次分水岭算法中的子盆地划分面积阈值；基于更新后的子盆地划分面积阈值对不满足坡向一致性条件的子盆地进行划分。

具体的，为对子盆地进行更精细的划分，需基于上一划分过程采用的子盆地划分面积阈值，更新本次采用的子盆地划分面积阈值。其中，更新后的子盆地划分面积阈值小于上一划分过程中采用的子盆地划分面积阈值。

示例性的，计算本次采用的子盆地划分面积阈值的计算公式如下：

th′＝(1-1/refactor)th

其中，th′表示本次采用的子盆地划分面积阈值，th表示上一划分过程中采用的子盆地划分面积阈值，refactor表示衰减因子，衰减因子为大于1的数值。为保持划分速度的同时，能够具有更精细、效果更好的划分结果，衰减因子的取值可为大于10的数值。

本发明实施例对于不满足坡向一致性条件的子盆地可设定满足迭代条件时，再次进行划分，从而更细致、全面的在栅格图提取出斜坡单元，更好地利用提取出的斜坡单元反映地貌。

实施例三

上文中对于斜坡单元的提取方法对应的实施例进行了详细描述，为了使本领域技术人员进一步清楚本方法的技术方案，下文中以利用提取的斜坡单元进行滑坡预警评估为应用场景，进行详细说明，图3为本发明实施例提供的一种斜坡单元提取主流程示意图，如图3所示，包括以下步骤：

1、输入数字高程模型。

2、将数字高程模型转换为栅格图。

3、分析栅格图投影信息，并提取栅格图栅格分辨率、像元面积、像元数等栅格特征。

4、填洼栅格图，填补空值。

5、栅格图坡度和坡向特征提取：提取坡向层和坡度层，将坡度和坡向作为斜坡提取判断指标的参考元素；构造坡向特征正弦层和余弦层，细化坡向方向指标。

6、栅格图平坡修正：遍历栅格图，提取栅格图中坡度小于5度的非连续区域区域，计算各非连续区域面积，将面积大于预设面积阈值的非连续区域确定为平坡区域，删除平坡区域。

7、图4为本发明实施例提供的一种斜坡单元提取子流程示意图，如图4所示，根据坡度一致性准则的斜坡单元提取子流程，包括：

7.1、输入栅格图，输入预先设定的子盆地划分面积阈值th、最小斜坡单元面积amin、坡向方差阈值cvmin、衰减因子refactor及最小迭代步长maxiter。

7.2、初始化变量：设置已提取斜坡单元集合，并将已提取斜坡单元集合的初始状态设置为空；设置待处理栅格图区域的初始值为1,迭代变量iter的初始值设为0，待处理子盆地数control的初始值为1。

7.3、如果iter<maxiter，即可理解为迭代次数大于最大迭代次数，并且control>0，同时th>refactor，就调用watershed分水岭方法，使用子盆地划分面积阈值来控制划分子盆地，并执行7.4；如果不满足上述条件，则结束步骤7，的斜坡单元提取过程，输出已提取斜坡单元集合，迭代结束。

7.4、根据待处理栅格图区域，确定待处理的子盆地，遍历子盆地提取斜坡单元。

7.5、构造坡向特征正弦层和余弦层，计算各子盆地单元累积垂直角度分量sumsin，累积水平角度分量sumcos，面积area。

7.6、计算各子盆地的坡向向量R，用于描述子盆地所有单元方向的总和，公式为：

计算子盆地的坡向方差指标cvar，公式为：

cvar＝1-R/area

7.7、判断子盆地是否为斜坡单元，判断条件可为cvar<cvmin且area<amin；如果满足判断条件，则将该子盆地确定为斜坡单元，可将该子盆地从待处理栅格图区域中删除；如果不满足判断条件，返回执行步骤7.5，遍历待处理栅格图区域中的各待处理的子盆地，分别确定待处理的各子盆地是否为斜坡单元。

7.8、基于斜坡单元集合更新包含待处理的子盆地的待处理栅格图区域，等待继续迭代处理；基于更新后的待处理栅格图区域，更新待处理子盆地数control，清除斜坡单元集合中面积过小的碎片斜坡单元。

更新子盆地划分面积阈值th＝(1-1/refactor)th，th缓慢的下降允许更精细的控制子盆地的细分。本领域技术人员可设定refactor>10，能够保持划分速度的同时，有更好的划分结果。

7.9、一次迭代过程完成，返回步骤7.3重新进行迭代条件判断，将本次迭代过程未被确定为斜坡单元的半盆地再次迭代，基于更新后的子盆地划分面积阈值进行划分。

8、输出斜坡单元提取矢量图、斜坡单元面积特征图和斜坡坡向方向特征图；基于输出结果分析斜坡单元确定是否存在滑坡风险，并对滑坡风险进行预警。

本发明实施例通过分水岭算法划分出子盆地，能够更好地识别出子盆地的坡度变化，并基于坡度信息对坡向一致性进行判断，确保提取出的每个斜坡单元内部坡向的均一性；对于不满足坡向一致性条件的子盆地可设定满足迭代条件时，再次进行划分，从而更细致、全面的在栅格图提取出斜坡单元，更好地利用提取出的斜坡单元反映地貌。

实施例四

图5为本发明实施例提供的一种斜坡单元的提取装置的结构图，该装置用于执行上述任意实施例所提供的斜坡单元的提取方法。该装置与上述各实施例的斜坡单元的提取方法属于同一个发明构思，在斜坡单元的提取装置的实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述斜坡单元的提取方法的实施例。该装置具体可包括：

图像处理模块10，用于将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新栅格图；

区域划分模块11，用于基于分水岭算法，将栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标；

条件确定模块12，用于基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件；如果满足坡向一致性条件，则进入斜坡单元确定模块13；

斜坡单元确定模块13，用于确定子盆地为地形区域中的斜坡单元，并输出斜坡单元的特征信息，并输出斜坡单元的特征信息。

在本发明实施例中任一可选技术方案的基础上，可选的，还包括：

确定是否满足停止迭代条件模块，用于如果不满足坡向一致性条件，则基于当前迭代次数、分水岭算法当前采用的子盆地划分面积阈值或不满足坡向一致性条件的当前盆地数量，确定当前迭代情况是否满足预设的停止迭代条件；如果不满足停止迭代条件，则对不满足坡向一致性条件的子盆地继续进行划分，并重复执行分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标，基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各划分后的子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件的操作；如果满足停止迭代条件，则基于当前提取结果生成斜坡单元集合，并对斜坡单元集合进行输出。

在本发明实施例中任一可选技术方案的基础上，可选的，确定是否满足停止迭代条件模块包括：

划分单元，用于基于上一划分过程中采用的子盆地划分面积阈值，更新本次分水岭算法中的子盆地划分面积阈值；其中，更新后的子盆地划分面积阈值小于上一划分过程中采用的子盆地划分面积阈值；基于更新后的子盆地划分面积阈值对不满足坡向一致性条件的子盆地进行划分。

在本发明实施例中任一可选技术方案的基础上，可选的，区域划分模块11包括：

提取坡向特征单元，用于提取栅格图中各子盆地对应的坡向特征，基于坡向特征确定子盆地的水平角度分量和垂直角度分量；基于水平角度分量和垂直角度分量确定子盆地的坡向向量；基于面积和坡向向量，确定坡向方差指标。

在本发明实施例中任一可选技术方案的基础上，可选的，条件确定模块12包括：

确定面积单元，用于确定面积是否小于最小斜坡单元面积，且坡向方差指标小于预设的坡向方差阈值；如果是，则确定子盆地满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件。

在本发明实施例中任一可选技术方案的基础上，可选的，图像处理模块10包括：

提取栅格特征单元，用于提取栅格图中的栅格特征，基于栅格特征对栅格图中的洼地像元进行填补数值操作。

在本发明实施例中任一可选技术方案的基础上，可选的，图像处理模块10包括：

删除平坡区域单元，用于提取栅格图中的坡度特征，基于坡度特征确定出栅格图中坡度值小于预设坡度值的各非连续区域；计算各非连续区域的面积，将非连续区域的面积大于预设区域面积的区域确定为平坡区域；在栅格图中删除各平坡区域。

本发明实施例所提供的斜坡单元的提取装置可执行如下方法：将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新栅格图；基于分水岭算法，将栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标，并基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件；如果满足坡向一致性条件，则确定子盆地为地形区域中的斜坡单元，并输出斜坡单元的特征信息。本发明实施例通过分水岭算法划分出子盆地，能够更好地识别出子盆地的坡度变化，并基于坡度信息对坡向一致性进行判断，确保提取出的每个斜坡单元内部坡向的均一性。

值得注意的是，上述斜坡单元的提取装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

实施例五

图6为本发明实施例提供的一种电子设备的结构图。图6示出了适于用来实现本发明实施例实施方式的示例性电子设备20的框图。显示的电子设备20仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，电子设备20以通用计算设备的形式表现。电子设备20的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元201，系统存储器202，连接不同系统组件(包括系统存储器202和处理单元201)的总线203。

总线203表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

电子设备20典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备20访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器202可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)204和/或高速缓存存储器205。电子设备20可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统206可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质。可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线203相连。存储器202可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块207的程序/实用工具208，可以存储在例如存储器202中，这样的程序模块207包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块207通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

电子设备20也可以与一个或多个外部设备209(例如键盘、指向设备、显示器210等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备20交互的设备通信，和/或与使得该电子设备20能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口211进行。并且，电子设备20还可以通过网络适配器212与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器212通过总线203与电子设备20的其它模块通信。应当明白，可以结合电子设备20使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元201通过运行存储在系统存储器202中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理。

本发明所提供的一种电子设备，能够实现如下方法：将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新栅格图；基于分水岭算法，将栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标，并基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件；如果满足坡向一致性条件，则确定子盆地为地形区域中的斜坡单元，并输出斜坡单元的特征信息。本发明实施例通过分水岭算法划分出子盆地，能够更好地识别出子盆地的坡度变化，并基于坡度信息对坡向一致性进行判断，确保提取出的每个斜坡单元内部坡向的均一性。

实施例六

本发明实施例提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种斜坡单元的提取方法，该方法包括：

将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新栅格图；基于分水岭算法，将栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各子盆地的面积和坡向方差指标，并基于各子盆地对应的面积和坡向方差指标，确定各子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件；如果满足坡向一致性条件，则确定子盆地为地形区域中的斜坡单元，并输出斜坡单元的特征信息。本发明实施例通过分水岭算法划分出子盆地，能够更好地识别出子盆地的坡度变化，并基于坡度信息对坡向一致性进行判断，确保提取出的每个斜坡单元内部坡向的均一性。

当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的斜坡单元的提取方法中的相关操作。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明实施例操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言——诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种斜坡单元的提取方法，其特征在于，包括：

将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对所述栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新所述栅格图；

基于分水岭算法，将所述栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各所述子盆地的面积和坡向方差指标；

基于各所述子盆地对应的所述面积和所述坡向方差指标，确定各所述子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件；

如果满足所述坡向一致性条件，则确定所述子盆地为所述地形区域中的斜坡单元，并输出所述斜坡单元的特征信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

如果不满足所述坡向一致性条件，则基于当前迭代次数、所述分水岭算法当前采用的子盆地划分面积阈值或不满足所述坡向一致性条件的当前盆地数量，确定当前迭代情况是否满足预设的停止迭代条件；

如果不满足所述停止迭代条件，则对不满足所述坡向一致性条件的子盆地继续进行划分，并重复执行分别确定各所述子盆地的面积和坡向方差指标，基于各所述子盆地对应的所述面积和所述坡向方差指标，确定各划分后的子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件的操作；

如果满足所述停止迭代条件，则基于当前提取结果生成斜坡单元集合，并对所述斜坡单元集合进行输出。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对不满足所述坡向一致性条件的子盆地继续进行划分，包括：

基于上一划分过程中采用的子盆地划分面积阈值，更新本次所述分水岭算法中的子盆地划分面积阈值；其中，更新后的所述子盆地划分面积阈值小于所述上一划分过程中采用的子盆地划分面积阈值；

基于更新后的所述子盆地划分面积阈值对不满足所述坡向一致性条件的子盆地进行划分。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别确定各所述子盆地的坡向方差指标，包括：

提取所述栅格图中各所述子盆地对应的坡向特征，基于所述坡向特征确定所述子盆地的水平角度分量和垂直角度分量；

基于所述水平角度分量和所述垂直角度分量确定所述子盆地的坡向向量；

基于所述面积和所述坡向向量，确定所述坡向方差指标。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于各所述子盆地对应的所述面积和所述坡向方差指标，确定各所述子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件，包括：

确定所述面积是否小于最小斜坡单元面积，且所述坡向方差指标小于预设的坡向方差阈值；

如果是，则确定所述子盆地满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述栅格图进行图像处理，包括：

提取所述栅格图中的栅格特征，基于所述栅格特征对所述栅格图中的洼地像元进行填补数值操作。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述栅格图进行图像处理，包括：

提取所述栅格图中的坡度特征，基于所述坡度特征确定出所述栅格图中坡度值小于预设坡度值的各非连续区域；

计算各所述非连续区域的面积，将所述非连续区域的面积大于预设区域面积的区域确定为平坡区域；

在所述栅格图中删除各所述平坡区域。

8.一种斜坡单元的提取装置，其特征在于，包括：

图像处理模块，用于将待提取斜坡单元的地形区域对应的数字高程模型转换为栅格图，对所述栅格图进行图像处理，并基于处理结果更新所述栅格图；

区域划分模块，用于基于分水岭算法，将所述栅格图划分为至少一个子盆地，分别确定各所述子盆地的面积和坡向方差指标；

条件确定模块，用于基于各所述子盆地对应的所述面积和所述坡向方差指标，确定各所述子盆地是否满足预设的斜坡单元的坡向一致性条件；如果满足所述坡向一致性条件，则进入斜坡单元确定模块；

斜坡单元确定模块，用于确定所述子盆地为所述地形区域中的斜坡单元，并输出所述斜坡单元的特征信息，并输出所述斜坡单元的特征信息。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的斜坡单元的提取方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的斜坡单元的提取方法。

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