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基于 Google Earth Engine 的 DEM 鞍部自动提取

news 2025/7/20 16:16:03

在数字高程模型（DEM）处理中，“鞍部”是指沿一方向为局部高点、沿垂直方向为局部低点的特殊地形关键点。本文提出一种结合 二阶导数卷积核（Hessian 行列式）、局部极值、坡度约束 与 连通性过滤 的鞍部提取流程，并在 GEE 中实现对北京市附近 DEM 的自动化提取。d
代码进群获取

一、方法思路

二阶导数卷积核（Hessian）
邻域极值判断
- 在更大尺度（如 5×5 窗口）内，判断中心点在东西向为局部凸起（中心 ≥ 东、西），在南北向为局部凹陷（中心 ≤ 南、北）
坡度与曲率过滤
- 只保留中等坡度（5°–30°）范围内的点
- 丢弃曲率（∣det⁡H∣|\det H|∣detH∣）过小的平坦或过大的噪声
小簇连通性约束
- 只保留面积（像元数）<= 5 的孤立小簇，剔除大片噪声区

二、GEE 代码

// 1. 定义 ROI：北京市中心 3 km 缓冲区
var roi = ee.Geometry.Point(116.4074, 39.9042).buffer(3000);// 2. 载入 DEM 并裁剪
var dem = ee.Image('USGS/SRTMGL1_003').clip(roi);// 3. 计算坡度（°）
var slope = ee.Terrain.slope(dem);// 4. 构造二阶导数卷积核
var kxx = ee.Kernel.fixed(3,3,[[0,0,0],[1,-2,1],[0,0,0]],1,1,false);
var kyy = ee.Kernel.fixed(3,3,[[0,1,0],[0,-2,0],[0,1,0]],1,1,false);
var kxy = ee.Kernel.fixed(3,3,[[ 0.25, 0, -0.25],[ 0,    0,    0  ],[-0.25, 0,  0.25]],1,1,false);// 12. 可视化
Map.centerObject(roi, 12);
Map.addLayer(dem,    {min:0,   max:2000}, 'DEM', false);
Map.addLayer(slope,  {min:0,   max:60},   'Slope', false);
Map.addLayer(detH,   {min:-0.01,max:0.01},'detH', false);
Map.addLayer(saddle, {palette:['red']},   'Saddle pts');// 13. 导出到 Google Drive
Export.image.toDrive({image: saddle.toInt8(),description: 'Beijing_Saddle_Points',folder: 'GEE_Outputs',fileNamePrefix: 'saddle_beijing',region: roi,scale: 30,maxPixels: 1e8
});