多尺度地形分析
通过指定大小的邻域窗口拟合高程曲面，生成高程、坡度、坡向、曲率或地形特征栅格。
功能说明
工具采用最小二乘法在窗口内拟合二次曲面，适合比较不同空间尺度下的地形形态。输出参数决定每个像元的含义。
参数说明
| 参数 | 说明 | 必填 | 默认值 |
|---|---|---|---|
| 输入高程栅格 | 用于计算地形参数的高程栅格。 | 是 | 空 |
| 坡度容差 | 定义平坦表面的坡度阈值，单位为度。 | 是 | 1.0 |
| 曲率容差 | 定义平面表面的曲率阈值。 | 是 | 0.0001 |
| 窗口大小 | 邻域窗口的像元数，应为 3 至 499 的奇数。 | 是 | 3 |
| 输出参数 | 选择 elev、slope、aspect、profc、planc、longc、crosc、minic、maxic 或 feature。 | 是 | elev |
| 距离权重指数 | 控制拟合时的距离权重，范围为 0 至 4。 | 是 | 0.0 |
| 垂直缩放因子 | 高程的垂直缩放系数。 | 是 | 1.0 |
| 约束中心像元 | 拟合曲面时约束通过窗口中心像元。 | 否 | 关闭 |
| 输出结果栅格 | 输出地形参数栅格的位置和名称。 | 是 | 空 |
输出参数选项
每次选择一种参数，输出栅格中每个像元的值表示该窗口尺度下对应的地形特征：
| 选项 | 含义 |
|---|---|
elev | 广义高程：拟合曲面的高程值，可用于观察不同尺度的地形起伏。 |
slope | 坡度：最大坡降的倾角，即最陡方向的坡度。 |
aspect | 坡向：最大坡降的方向。方向编码约定见下方注意事项。 |
profc | 剖面曲率：沿由垂直轴和最大坡降方向构成的剖面衡量曲面弯曲；正值表示凸形，负值表示凹形。 |
planc | 平面曲率：拟合曲面与水平面相交时的水平曲率。 |
longc | 纵向曲率：在曲面法线与最大坡降方向构成的平面内衡量曲率。 |
crosc | 横向曲率：在曲面法线与等高线切线构成的平面内衡量曲率，方向垂直于最大坡降方向。 |
minic | 最小曲率：与最大曲率方向垂直的方向上的最小曲率。 |
maxic | 最大曲率：各方向中最大的曲率。 |
feature | 地貌形态：按地形特征分类，例如山峰、山脊、鞍部、沟谷、洼地和平面。 |
这些选项的含义依据 GRASS 官方说明；不同选项的数值含义和单位不同，应结合输入高程、坐标系和所选参数解释结果。
输出结果
输出单个地形参数栅格。elev 为广义高程；slope、aspect 分别为最大坡降的坡度和方向；其余选项用于曲率或地形特征分类。数值含义随所选参数变化。
使用步骤
- 打开【计算工具箱】，导航至【GRASS GIS】>【栅格工具】>【地形分析】，启动【多尺度地形分析】。
- 选择高程栅格，设置窗口大小、输出参数及其他选项。
- 指定新的输出栅格名称并运行，查看结果图层。
使用示例
在线项目 grass-项目多尺度地形分析 使用平山 15 km 样区重新裁剪的 aoi_15km_dem_30m.tif（EPSG:3857），输出参数为 elev，窗口为 3，其余参数保留默认值。结果 multiscale_elev_20261103_01.tif 为 EPSG:3857 单波段栅格，可用于查看该尺度下的广义高程。
下图为旧项目使用旧版样区 DEM 生成的结果，仅供参考，不是上述新项目结果的截图。
注意事项
- 窗口越大，地形结果反映的邻域尺度越大；边缘及空值区域可能影响拟合结果。
- 高程与水平坐标单位不一致时，应正确设置垂直缩放因子。
- GRASS 官方文档中本模块坡向以西为 0°、向北到东为 0° 至 +180°、向南到东为 0° 至 -180°；其约定不同于
r.slope.aspect，比较结果前应核对方向。 - GRASS 官方文档提示“约束中心像元”选项存在待修复问题，使用时应谨慎核查结果。
技术参考
1.计算引擎：GRASS GIS；底层模块：r.param.scale。 GRASS GIS 8.5 官方文档
2.Wood, J. (1996): 数字高程模型的地貌特征分析。博士论文，英国莱斯特大学地理系， 在线网址： http: //hdl.handle.net/2381/34503
3.LandSerf中实现相同过程的Java 代码