DEM分辨率与平均坡度的关系分析.pdf

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1、第16卷第4期V_01．16．NO．42014年7月Ju1．，2014DEM分辨率与平均坡度的关系分析陈楠(福州大学福建省空间信息工程研究中心，福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室，福州350002)摘要：由DEM提取坡度时，DEM分辨率的变化会造成局部栅格提取的坡度数值的变化，其变化规律对于深刻理解平均坡度，随DEM分辨率的变化而变化的规律具有现实意义。在黄土高原的研究中，选择了8个典型地貌类型的样区，获得了以1：10000比例尺地形图为数据源的DEM(分辨率为5m)。从DEM分辨率对栅格坡度影响规律的分析

2、中，得到如下结论：(1)随着DEM分辨率粗略化，所提取的坡度平均值有可能升高；(2)在所有样区，随DEM分辨率粗略化，负误差的栅格均是正误差的栅格数量的1．13倍以上，保持负误差的栅格是保持正误差的栅格数量的1．81—4．04倍，同时坡度的负误差均值是正误差均值变化幅度的3．1倍以上；f3)结合结论(2)和本文提出的指标，可准确地解释8个样区中坡度平均值随DEM分辨率变化而变化的规律；f4)DEM的分辨率对正负误差的栅格数量没有明显影响，正误差(或负误差)栅格均集中于个别坡度的分级区间，而DEM分辨率对此集中的区间没有

3、明显影响；(5)坡度总体误差可根据本研究所提出的经验公式由DEM分辨率和分辨率为5m的DEM所提取坡度的平均值计算出来。关键词：数字高程模型；坡度；误差；分辨率DoI：10．3724／SP．J．1047．2014．005241引言某地形的剖面ACB为例(图1)，当采样较为精细时候(不考虑采样点高程误差，采样点为A，C和B。坡度是影响土壤与植被形成和发育过程的一设它们在水平面的投影分别为，Ⅳ和，且长度个重要因素。众多学者研究了DEM分辨率对坡度MN=NK)，此时可以计算出MN对应区域的坡度为等地形因子精度的影响规律；一般

4、认为随着DEM／CAD，若采样问距扩大为MK(此时DEM分辨率分辨率粗略化，许多地形细节被舍去，而宏观的地形粗略化)，则可以计算出MK对应区域的坡度为起伏特征相对保留较多，平均坡度值会减小。目BAD。根据图1有／BAD>CAD，即DEM分辨前已经有从DEM自身精度的评定到其对坡度等地率粗略化时，MN对应区域的坡度被高估，而NK形因子精度影响的研究，并从尺度u，和图谱3]的角度进行论述。也从坡度算法的角度分析了坡度的精度，并对坡度误差的传播进行了研究u。有学者分析了不同分辨率DEM提取的坡度的空间格局n。同时在理想数学曲

5、面上分析了DEM格网大小对坡度精度的影响规律n。I然而，对于处在某种地形条件下的单个栅格，DEM分辨率的降低却能够导致其单个栅格坡度(以图1地形剖面示意图下简称单点坡度)数值增大。为便于说明问题，以Fig．1Sketchmapofthetopographicprofile收稿13期：2013—08—13；修回日期：2013-12—16．基金项目：国家自然科学基金重点项目“：7：DEM的黄土高原地貌形态空间格局研究”(40930531)；国家自然科学基金项目“基于信息论的地形因子精度研究”(41001254)；福建省科技

6、计划重点项目“地形因子精度评价方法的推广和应用”(2014Y0032)。作者简介：陈楠(1975一)，男，博士，副研究员，研究方向为数字地形分析。E．mail：~cn99@163．com4期陈楠：DEM分辨率与平均坡度的关系分析525对应区域的坡度被低估f图1)。若单点坡度被高估格(图中用离散点纹理填充)的高程。当计算10m的栅格与被低估的栅格相对比占优势时，平均坡度分辨率条件下栅格Q的坡度时，需要中心栅格Q，会提高，反之，平均坡度会降低。然而，实际三维地以及其他8个栅格(图中用绿色填充)的高程。其他形条件下，单点坡度

7、的计算更为复杂。本研究在黄分辨率条件下的坡度计算方法类推。土高原选取若干样区，试图发现平均坡度变化与2．3实验计算结果与分析DEM分辨率(以下简称分辨率，本文中等同采样间计算表明，在除安塞样区外的7个样区，随着分距)等因子的关系，以及平均坡度与坡度误差的关辨率粗略化，平均坡度均单调降低。在安塞样区，5系，并分析随分辨率的粗略化，平均坡度降低的本m分辨率的DEM(132下简称5mDEM，其余类推)和质原因。10111DEM对应的平均坡度先逐步增高，随后15—501TIDEM对应的平均坡度逐步降低。为从微观角2DEM分辨率

8、与坡度的相关性实验度研究和解释平均坡度的增降的原因，本文将从2分析方面进行分析：(1)DEM栅格的单点坡度增减的幅度与分辨率的关系；(2)单点坡度变化的DEM栅格2．1实验区的地理背景数量与分辨率的关系。实验样区位于黄土高原地区，属于全国地貌格2．3．1DEM栅格单点坡度增减的幅度与DEM分辨局中的第二个阶梯，黄土沉积厚、分布连片