SlopeCalculation.java

package heyingzhe;

public class SlopeCalculation {

    // 定义邻域的8个方向：右、右下、下、左下、左、左上、上、右上
    private static final int[] DX = {1, 1, 0, -1, -1, -1, 0, 1};
    private static final int[] DY = {0, 1, 1, 1, 0, -1, -1, -1};

    /**
     * 计算 DEM 数据的坡度值
     *
     * @param dem 输入的 DEM 数组，表示地形高度
     * @return 坡度值二维数组
     */
    public double[][] calculateSlope(int[][] dem) {
        int rows = dem.length;
        int cols = dem[0].length;
        double[][] slope = new double[rows][cols];

        // 遍历每个点，计算其坡度
        for (int i = 1; i < rows - 1; i++) {
            for (int j = 1; j < cols - 1; j++) {
                // 跳过无效数据 -9999 的点
                if (dem[i][j] == -9999) {
                    slope[i][j] = 0.0; // 可以选择设为0或忽略
                    continue;
                }

                double dzx = 0; // x 方向（东西方向）的海拔变化
                double dzy = 0; // y 方向（南北方向）的海拔变化

                // 计算 x 方向的海拔变化（东西方向）
                int validCountX = 0; // 有效邻域数目
                for (int k = 0; k < 8; k++) {
                    int nx = i + DX[k];
                    int ny = j + DY[k];

                    // 检查邻域是否有效
                    if (nx >= 0 && nx < rows && ny >= 0 && ny < cols && dem[nx][ny] != -9999) {
                        // 如果是有效点，计算方向上的差值
                        dzx += dem[nx][ny] - dem[i][j];
                        validCountX++;
                    }
                }

                // 计算 y 方向的海拔变化（南北方向）
                int validCountY = 0; // 有效邻域数目
                for (int k = 0; k < 8; k++) {
                    int nx = i + DX[k];
                    int ny = j + DY[k];

                    // 检查邻域是否有效
                    if (nx >= 0 && nx < rows && ny >= 0 && ny < cols && dem[nx][ny] != -9999) {
                        // 如果是有效点，计算方向上的差值
                        dzy += dem[nx][ny] - dem[i][j];
                        validCountY++;
                    }
                }

                // 使用勾股定理计算坡度
                if (validCountX > 0 && validCountY > 0) {
                    slope[i][j] = Math.sqrt(dzx * dzx + dzy * dzy);
                } else {
                    slope[i][j] = 0.0; // 如果没有有效的邻域，坡度为 0
                }
            }
        }

        return slope;
    }
}