浅析dem分辨率对其实际应用中的影响

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1、浅析DEM分辨率对其实际应用中的影响摘要：数字高程模型DEM是地形地貌数字化的表示方式，不同比例尺与不同栅格空间分辨率DEM在地形信息容量与精度方面无疑存在明显差异，本文探讨了今年来国内学者对DEM不同分辨率地形信息的差异的研究以及如何在实际应用中选取合适分辨率的DEM。关键词：DEM；分辨率；信息量数字高程模型DEM(DigitalElevationModel)是地形地貌数字化的表示方式。主要的获取方式有三种：野外测量、航空航天遥感影像和现有的地形图数字化。目前的DEM主要有三种方式：规则格网结构、不规则三角网和等高线

2、结构。其中基于规则格网的DEM由于其结构简单和计算处理方便，适合与GIS相结合等特点，使其在数字地形模型中占主要的地位。数字高程模型是遥感与地理信息系统地理数据库中最为重要的空间信息资料，是赖以进行三维空间处理和地形分析的核心数据库[1]。从中可以派生出各种地形因子，如坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率、汇水面积、复合地形指数等，这些地形因子在水文模型建立、土壤侵蚀分析、水土流失监测、地貌形态模拟、生态环境研究等地学分析领域有着广泛的应用。一、DEM分辨率对地形信息的影响西部大开发中，诸多黄土高原生态环境建设工程项目，特别是

3、水土流失监测与水土保持规划工作等，往往都需要地面坡度图、沟壑分布图等高精度地形数据。目前，国家测绘部门已经完成了基于1:50000比例尺地形图DEM的建立，并将作为黄土丘陵沟壑区水土流失监测与水土保持规划的重要信息源，1:10000比例尺地形图DEM尚在建设当中。由于地形图制图综合以及数据内插方法等方面的影响，不同比例尺与不同栅格空间分辨率DEM在地形信息容量与精度方面无疑存在明显差异。理论上，DEM的分辨率越高，越能真实地反映地形特征，但是DEM的数据量随分辨率的增加而呈几何级数地增加，对于大的区域，往往受到计算机存储

4、容量和数据源的制约，高分辨率的DEM在应用上非常困难，从而一般选择相对较低分辨率的DEM，这样会在一定程度上导致计算的地形参数的改变，从而影响地形信息的正确提取，特别在黄土丘陵沟壑区，地面支离破碎，地形变化异常复杂，1:50000地形图对原始1:10000地形图等高线形态综合取舍程度更大，这些都会在不同程度上影响了地形分析结果的准确性。因此，研究因分辨率的差异导致的地形信息获得的差异以及量化这种差异，对实际工作非常具有指导意义。王璇等[2]以南京中山陵地区1：1万不同分辨率DEM为研究对象，定性分析了在中山陵地区DEM空

5、间分辨率所提取的坡度信息的不确定性影响。试验证明：空间分辨率的变化会造成DEM提取坡度的不确定性变化。坡度向中等坡度集中，陡坡区域缩小，平缓区域增加。并且DEM提取坡度面积百分比平均误差与分辨率有很好的线性关系，随着分辨率的增加误差指标增大，且变化范围增大。通过分析计算，得到坡度面积百分比平均误差与分辨率的经验公式。王妍[3]等在重庆的三峡库区部分的1∶250000地形图数字化的基础上建立TIN模型，然后转换为25m、50m、75m、100m、200m、400m6种不同空间分辨率的栅格数字高程模型，以25m格网为原始数据

6、。依次计算不同空间分辨率DEM的坡度、坡向2个最基本的地形因子，运用比较和统计分析的方法，分析各地形因子的不同分辨率、不同级别信息量的差异规律，得出：1)不同分辨率DEM中，平坦区的面积差异最大，总面积相差幅度达到26.3%，且平坦区的面积随分辨率的增大而不断减少。这是因为，研究区地形以山地丘陵为主，格网变大，地貌的细部特征被简化，使总的平坦区栅格数减少，而其他坡度较大的区域栅格数相应增多。除平坦区外，其余各坡向的面积随分辨率的增大而增大，但变化的幅度不大，基本在4%以内，西南方向的坡向面积差值最小。2)400m分辨率总

7、体来说与原始的25m分辨率DEM所得出的坡向面积数据差别都是最大，也说明了大分辨率DEM对地形的概括作用。但在比较平坦的地区，坡向在坡度较小的地方有较大的误差，其误差主要分布在较平坦的区域，随着地形复杂度的增加，坡向误差趋向于稳定。刘洪鹄等[4]利用ArcGIS软件提取不同分辨率DEM的坡度和汇流网络，分析不同空间分辨率DEM对提取地形参数精度的影响。得出结论如下：DEM分辨率对坡度和汇流网络有较大影响，坡度和汇流网络的准确性和DEM的空间分辨率密切相关。1mDEM能够准确反映出当地的地形，提取的坡度与汇流网络接近于实际

8、值，5mDEM提取的坡度和汇流网络也能较为准确地反映实际值，而10mDEM，25mDEM和50mDEM则不能准确地反映坡度和汇流网络。进行较为精确的径流预报时，建议采用至少5mDEM。对于粗略估计或较大尺度的径流预报，可采用10mDEM、25mDEM和50mDEM。陈楠等[5]研究认为制图综合的实质是微观每个栅格地形