基于dem提取坡度信息

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1、基于DEM提取坡度信息　　(呼伦贝尔学院旅游管理与地理科学学院，内蒙古海拉尔021008)　　摘要：文章以内蒙古多伦县为实验样区，以1∶5万地形图为数据源，建立研究区三维DEM提取坡度信息。　　关键词：DEM；坡度信息；多伦县；地形图　　中图分类号：P208(226)文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)01—0093—02　　数字高程模型(DEM)自20世纪50年代后期首次提出来，就受到了科学界和工程学界极为广泛的关注。特别是近几年来，随着“数字地球”、“数字区域”、“数字城市”等概念和技术应用领域的兴起，DEM作为

2、国家空间数据基础设施的基本产品之一和赖以进行地形分析的基础数据，已经规模化生产，并在不同领域逐步取代传统地形图对地形的描述。目前，我国已经建成了全国1∶100万、1∶25万、1∶5万等不同比例尺的DEM数据库，1∶1万DEM数据库也正在积极地建设中。　　1数据来源　　本研究主要采用等高距为10m的多伦县1975年1∶5万地形图为基本信息源(共21幅)，将这些地形图扫入计算机，在ENVI中逐个进行几何纠正后就可在R2V中进行数字化工作，在ArcGIS中将多个分块等高线镶嵌为一幅完整的等高线图像，经过处理生成DEM。　　2研究区DEM的建立

3、　　基于现有地形图的质量和等高线的密集程度，以分辨率300~400dpi，用扫描仪扫描成栅格图，以.tif格式存储。.tif格式的地形图在矢量化之前必须进行几何精校正，避免产生数字化的结果与原有地形图位置不相重合的问题。　　矢量化的过程一般是以栅格图为底图，用矢量化软件R2V对底图上的等高线进行矢量化。如果地形复杂，要考虑冲沟、陡坎等地形特征和房屋、桥梁等地形点，将冲沟、陡坎处的等高线顺连，矢量化后结合原有地形图对数字化结果赋正确属性值(即高程信息)。　　文章使用R2V软件的“LineEditor”功能对经过配准的地形图矢量化，然后

4、通过“SetValue”功能赋高程属性，保存为软件默认的.gen文件，最后将矢量化完成的文件另存为ArcGIS可读取的.shp格式。　　DEM格网分辨率直接影响DEM对坡度的计算精度。而实际DEM误差不可避免［1］。因此，需要确定最佳DEM分辨率。DEM分辨率的确定应考虑原始数据的分布密度和精度、应用目的以及计算机处理能力。　　文章使用的是Hutchinson提出的基于坡度中误差的DEM分辨率的确定方法［2］。　　坡度中误差一般表达式为：　　740)this.width=740"border=undefined>　　式中：

5、ms为坡度中误差；M为坡度计算模型误差，由DEM对地形曲面离散化表示和公式截断引起；m为DEM误差，包括DEM数据采集误差、资料源误差和数据舍入误差；S为坡度；a和b分别为M和m的系数，随不同算法而变化。考虑到式(1)中一般模型误差界M未知，同时实际DEM不可避免的含有误差，且坡度、坡向对DEM误差比较敏感，因此在忽略模型误差的情况下，式(1)可写为　　ms=bmcos2S(2)　　DEM中误差的计算：　　假设检验点的实际高程为Zk(k=1,2,…,n)，建立的DEM上对应这些点的高程为zk，则DEM中误差为：　　740)this.

6、width=740"border=undefined>　　文章采用28个分布在研究区图幅内和图幅边缘的检验点，按上述方法计算坡度中误差。　　在式(2)和(3)的基础上，代入坡度算法误差系数b，坡度中误差公式可写为：　　740)this.width=740"border=undefined>　　在公式(4)的基础上，可以计算出不同分辨率的坡度中误差，并做出坡度中误差随DEM分辨率的变化趋势图(见图1)。　　740)this.width=740"border=undefined>　　在该图上，如果从某个分辨率开始，

7、坡度中误差趋于稳定，则该分辨率即为最佳分辨率，在图1中，分辨率从200m开始，连续对半递减至12.5m，相应的坡度中误差则从16.38%变化到35.27%。在这一过程中，对应于50m、25m、12.5m分辨率的坡度中误差分别为25.23%、32.93%、35.27%，曲线从25m分辨率开始趋于稳定，因而文章确定25m为研究区DEM的最佳分辨率。　　确定最佳分辨率后，要选择构建DEM的方式。DEM有多种表示形式，主要包括规则格网DEM和不规则三角网DEM［3］。比较构建DEM的两种主要方式的优缺点，结合ArcGIS软件本身的特性，文章选择规

8、则格网DEM。　　在ArcGIS中生成DEM是在Arctoolbox下SpetiolAnalysttools工具中Interpolation下的TopotoRas