自动提取山脊线和山谷线
arcmap 自动提取山脊线和山谷线的方法1 平面曲率与坡形组合法
基于规则格网DEM是最主要的自动提取山脊线和山谷线的方法，从算法设计原理上来分，大致可以分为以下五种：
1) 基于图像处理技术的原理；
2) 基于地形表面几何形态分析的原理；
3) 基于地形表面流水物理模拟分析原理；
4) 基于地形表面几何形态分析和流水物理模拟分析相结合的原理；
5) 平面曲率与坡形组合法。
平面曲率与坡形组合法提取的山脊、山谷的宽度可由选取平面曲率的大小来调节，方法简便，效果好。
该方法基本处理过程为：首先利用DEM数据提取地面的平面曲率及地面的正负地形，取正地形上平面曲率的大值即为山脊，负地形上平面曲率的大值为山谷。
实际应用中，由于平面曲率的提取比较繁琐，而坡向变率（SOA）在一定程度上可以很好地表征平面曲率。
因此，下面的提取过程以SOA代替平面曲率。
具体提取过程为：
1）激活DEM 数据，在Spatial Analysis 下使用surface 菜单下的Derive Aspect 命令，提取DEM 坡向层面，记为A；
2）激活A 层面，在Spatial Analysis 下使用surface 菜单下的Derive Slope 命令，提取A 层面的坡度信息，记为SOA1；
3）求取原始DEM 数据层的最大高程值，记为H；通过Spatial Analysis 下的栅格计算器Calculator，公式为（H－DEM），得到与原来地形相反的DEM 数据层，即反地形DEM 数据；
4）基于反地形DEM 数据求算坡向值；
5）利用SOA 方法求算反地形的坡向变率，记为SOA2；
6）在Spatial Analysis 下使用栅格计算器Calculator，公式为SOA ＝（（[SOA1]+[SOA2]）-Abs （[SOA1]-[SOA2]））/ 2，即可求出没有误差的DEM 的坡向变率SOA；
7）激活原始DEM 数据，在Spatial Analysis 下使用栅格邻域计算工具Neighborhood Statistics；设置Statistic type 为平均值，邻域的类型为矩形（也可以为圆），邻域的大小为275×275 MAP，则可得到一个邻域为275×275 MAP的矩形的平均值层面，记为B；
8）在Spatial Analysis 下使用栅格计算器Calculator，公式为C ＝[DEM]-[B]，即可求出正负地形分布区域，
9）在Spatial Analysis下使用栅格计算器Calculator，公式为D ＝[C] >0 & SOA > 70，即可求出山脊线；
10）同理，在栅格计算器Calculator 中，修改公式为D ＝[C] < 0 & SOA > 70，即可求出山谷线
地形特征信息提取（山谷线、山脊线）
方法1：SOA法
SOA法原理：山谷线和山脊线实质是平面曲率发生突变的地方，所以用SOA来近似平面曲率，提取其中变法大的就是山谷线和山脊线，其中山谷线对应的是负地形中SOA较大的值，山脊线对应的是正地形中SOA较大的值。
实现路线：
1）加载数据并求DEM数据的坡向变率SOA1
2）求原始数据的反DEM数据，并求反DEM数据的坡向变率SOA2
3）通过栅格计算器求出没有误差的DEM的坡向变率SOA。
从理论可知，SOA1和SOA2应该是相同的，故通过下面的表达式可以消除误差
SOA = ([SOA1]+[SOA2])-Abs([SOA1]-[SOA2])/2
4）通过正负地形和SOA求解山谷线和山脊线
山脊线对应的是正地形且SOA较大值，表达式如下：
[DEM]-[meandem]>0&SOA<70
山谷线对应的是负地形且SOA较大值，表达式如下：
[DEM]-[meandem]<0&SOA<70
方法2：水文分析法
原理：提取山谷线可以等效与提取河流，所以先进行填洼，然后计算水流方向和汇流量，最后提取的河流就是山谷线了，提取山脊线时只需求反DEM数据的山谷线即可。
再次要说明一下，因为水是向下流的，所以要fill，虽然山谷线没有这要求，可是不填充就得不到连续的线，所以也要fill。
实现路线：
1）加载DEM数据，并对其进行填充。
对填充后的DEM数据作流水方向分析，记为f2流向。
2）对f2流向作累积汇流量分析，记为f2汇流量。
3）对f2汇流量做重分类，把分类值为1的不显示即得到山谷线。
4）山脊线即求反DEM的山谷线。
方法3：几何形态分析与水文分析相结合
原理：对于山脊线而言，由于它同时也是分水线，所以对于山脊线上的栅格是水源的起源点，通过地表径流模拟后这些栅格应该汇流累积量为0。
所以通过对零值的汇流累积值的栅格的提取就可以得到山脊线。
山谷线的提取就是提取反DEM的山脊线。
实现路线：
1）加载DEM数据并生成其反DEM数据。
2）对反DEM数据和方法2中一样作流向和汇流量分析，得到的数据分别记为f3流向和f3汇流。
3）对原始DEM数据做邻域分析，得到meandem。
4）在栅格计算器中写如下表达式即求出山谷线。
[DEM]-[meandem]<0&[f3汇流]==0
5）对原始DEM数据做同样的分析得到山脊线。
其中需要把[DEM]-[meandem]改成大于零。