数字高程模型结课论文

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1、多尺度地形的综合分析概述（中国地质人学（武汉）地理信息系统，武汉,430074）摘要：由于DEM数据木身多尺度因素并HDEM及其地形分析具有强烈的尺度依赖特征，加之地形、地貌特征具有宏观性与区域分界性的特点，在尺度层面上，提出不同地形复杂度条件卜-的DEM地形分析的确定性与不确定性规律，根据实际需求的标准规格，建立以尺度为自变量的多尺度地形分析模熨，建立DEH地形分析的尺度转换模型。DEM数据作为地理空间框架基础设施的重耍纽•成部分，其不同尺度模型决定了三维GIS等和关软件平台的性能和运行效率。针对LIDAR点云数据分辨率高、数据量大

2、等特点，构建DEM数据全球金字塔模型关键词：数字地面模型；多尺度；金字塔；小波变换；L0D勺I吕数字高程模型（DigitalElevationModel—DEM）是种表示地形在三维空间中连续起伏状态的数字模型，是各种信息的载体，是地理信息系统技术中最重要的内容。近年來，随着人类活动对全球环境变化彫响的加剧，全球尺度和区域尺度的研究越来越受到重视，尺度效应和尺度转换成为在局部、区域、全球环境分析和建模中的主要研究内容。而地形作为活跃的地理环境组成要素之一，对其他要素和整体环境特征有着匝耍影响。地形表达和基于地形的各种地学分析与模拟具有很

3、强的尺度依赖性，数字高程模型（DEM）作为区域地形表面的主要数字化表达方式，其尺度问题尤为重要。长期以来，对DEM及其地形分析中的尺度研究是DEM相关应用领域的研究車点。以往对DEM尺度特征的研究主耍集中在数据组织和数据精度层而，前者如多尺度DEM数据组织、表达及其应川，包插用金字塔、四叉树等技术组织和管理多尺度DEM的数据，基T-L0D模型的地形简化与可视化，运用小波变换、分形等等方法实现基于DEM的地形地貌自动综合和DEM的尺度转换、DEM数据压缩等方而；后者则重点研究DEM尺度所引起的不确定性问题，包括DEM尺度对地形表达的精度

4、彫响研究和DEM分辨率对地形分析、地学模型的影响分析等。在当今不同比例尺、不同分辨率、不同秸度的DEM共同存在的格局下，基于DEM的地学建模、地学过程模拟和分析成为DEM应用与研究的基本特征，尺度问题是急需解决的核心问题，这不但是DEM和地学模型在集成上的根木保证，也是DEM数据推广和应用的关键。不同的地貌类型选择何等DEM比例尺、何等级别的DEM空间分辨率才能达到某项预定的分析应用结果，的确是当前迫切盂要解决的问题。探求不同空间尺度坡度提取结果的精度对比，并能够得到由低分辨率到高分辨率提取结果的转换关系，实现误差纠正，为广人川户提供

5、基于DEM提取地面坡度的应用适宜性与结果可信性的基木判别标准、换算标准，不但十分必要，而且相当紧迫。1DEM地形分析尺度体系DEM及其地形分析中尺度问题研究的前提是构筑尺度分类体系，即在DEM及其地形分析中，存在何种尺度，这些尺度之间乂存在何种关系。作为基础地理数据的一类，DEM尺度有地理尺度、观测尺度、操作尺度和制图尺度等类型。然而在DEM及其地形分析中，需耍对所涉及的尺度概念明确化，这需耍从DEM的牛产流程和应川也度进行分析和考察。本文将DEM及其地形分析中的尺度划分为地理尺度、采样尺度、DEM结构尺度、分析尺度和表达尺度等五类（

6、图1）。图1DEM建模分析流程与相应尺度(1)地理尺度(geographicalscale)。DEM是区域地形表面的数字化表达，木身就具有地理尺度含义°DEM所表示的区域范鬧具有很大的弹性，小可以到仅覆盖儿平方公里的直接服务于具体工程(如人坝、厂房建筑等)的范围，大可以到覆盖全球范围。DEM的地理尺度直接决定着的其他尺度和DEM应用目的。用于研究全球变化的DEM,一般采用较低的结构尺度(分辨率)，如美国地质测量局(USGS)生产的全球范围的GTOP030DEM,其水平分辨率为30弧秒(约lkm);而区域性DEM由于直接服务于应用,其结

7、构尺度一般较为精细，如我国黄土高原1B1力DEM,其水平分辨率为5m。(2)采样尺度(samplingscale)。DEM的建立源于对区域地形表面的抽样，因此采样尺度包括原始数据尺度和样点尺度两类。DEM为再牛数据，共粕度不可能高于原始数据，因而DEM常常要强调原始数据的尺度和精度。在以地形图为主要数据源的DEM生产中，地形图比例尺常为主要考虑因素，例如我国1B1力「DEM、1B5万DEM、1B25万DEM等,DEM前的比例尺说明原始地图比例尺或与相应比例尺的地形图精度相当；美国USGS的715分DEM和］5分DEM,其精度分别与1B

8、214万、1B614万比例尺的地形图粘度相当。样点尺度包括采样时样点的分布和密度。一般耍求样点尽可能分布在地形特征部位并具有足够的数量。不规则分布的采样方式具有可变尺度，随地形复杂程度而变化；规则分布的样点可直接形成结构