DEM地形描述误差（Et）计算模型研究.pdf

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1、第l6卷第5期V_o1．16．NO．52014年9月地璜信息科学Sep．，2014JournalofGeo—informationScience，、DEM地形描述误差(Et)计算模型研究王春，顾留碗，陶吻2刘玉婵(1．滁州学院地理信息与旅游学院，滁州239000；2．江苏省基础地理信息中心，南京210013)摘要：论文依据DEM地形描述误差(简称Et)的产生机理，在分析现有Et计算模型的基础上，研究建立了顾及DEM格网布设位置的新型Et计算模型，同时以1：5万黄土丘陵地形为例，采用对比分析法揭示了D

2、EM高程插值模型对Et计算结果准确性的影响。实验测试表明：(1)模型能有效地解算出Et的标准差、平均值、最大值、最小值等指标，准确展示出Et的空间分布特征，有助于实现DEM地形描述质量与应用不确定性的分区评价；(2)与双线性、三次卷积、局部二次多项式等常用DEM插值模型相比，以4x4DEM格网单元为搜索圆的完全规则样条函数插值模型所重构的DEM地表形态，能更为理想地反映Et的量值大小和空间分布。关键词：DEM；地形描述误差；地表形态精度；格网分辨率；质量分析DoI：10．3724／SRJ．】047．

3、2014．006991引言上述研究主要集中于DEM高程采样误差，然而随着现代对地观测技术的发展，人们能够越来越长期以来，DEM数据的误差分析与精度评价方便地获得高精度的高程采样数据，此时由DEM一直是DEM研究领域的热点。依据DEM误差是格网数据结构引起的DEM地形描述误差(简称Et)随机误差的假设，许多学者从不同侧面提出了已逐步成为影响DEM质量和应用不确定性的重要DEM误差的理论分析模型】。近年来的大量研究因素，尤其是DEM格网分辨率比较低时。汤国安、表明DEM误差具有空间自相关性、异方差性]，

4、仅王光霞等研究建立了平均值法的DEM格网中点Et用高程中的误差指标难以全面反映DEM质量。因计算模型，并建立了以坡度、平面曲率、剖面曲率为此，Carlisle提出了DEM精度表面的概，Oksanen主要分析因子的区域Et中误差估算模型[1o-；为进等提出用组合指标来描述DEM的误差特征和分布一步揭示Et的变化特征，汤国安、张勇等研究了Et特征，胡鹏提出了DEM逼近误差的观点[3-4]，王春空间分布特征，研究指出Et呈现出与地形部位显著提出了DEM地表形态精度概念】。同时，DEM误相关的空间结构分布[

5、21-22。但现有研究还不足以实差建模是DEM误差分析的核心研究，一直为国内现顾及DEM格网位置变化的任意一地面点Et精度外所重视，依据一定的数学假设，许多学者研究建指标的计算，在一定程度限制了人们对Et的数理统立了解析模型1，1、模糊模型、分形模型、统计特征和空间分布特征的深入探究。一误差模型[161等DEM误差估算的理论模型。此外，本文在深人分析Et产生机理的基础上，研究建DEM误差造成的数字地形分析的不确定性也得到立了顾及DEM格网布设位置的任意地面点的Et计广泛研究，研究表明，现有DEM地形

6、描述的确存在算模型。该模型不仅能更精确实现传统Et计算模一些区域性失真问题，给DEM的有效应用带来一型功能，而且更主要是能计算出每个地面点P在当定程度的影响。前格网分辨率DEM中Et值的集中趋势、离散程度、收稿日期：2014～02—10；修回日期：2014—03—20．基金项目：国家自然科学基金项目“DEM地形描述误差的区域差异性研究”(41001301)；国家自然科学基金项目“多源多尺度DEM地表形态精度量化分析研究”(41201415)；安徽省自然科学基金项目“数字高程模型可用性量化分析研究”(

7、1408085MD77)。作者简介：王春(1975～)，男，宁夏，博士，副教授，主要从事DEM数字地形分析和GIS集成应用技术研究。E—mail：wangchun93@126．com700地球信息科学学报变化幅度等数理统计指标，为实现任意格网分辨率3Et计算模型与实验分析DEM地形描述精度场的建立，进而为实现顾及DEM地形描述误差空间分布区域差异特征的DEM3．1现有Et计算模型地形描述质量，及应用不确定性的分区评价等奠定如图1所示，A、B两点为DEM格网点，两点的了良好基础。连线为DEM模拟地面，

8、假定在该两点的高程采样误差为零，则Etc、EtD和Et￡分别为DEM在C、D、E32实验样区与研究数据点的地形描述误差。解算任意地面点P的Et值的严密过程为：首先，需建立P点所在DEM格网单元为了更好地展示已知综合尺度的地形，DEM的地形曲面方程，然后，计算出尸点在该曲面方程Et数值大小及空间分布变化特征，本文以黄土丘陵中的高程值()。假定P的实际高程为，则P的1：5万地形图为基准数据，采用对比法进行实验分值为：析。E“=一(1)实验样区位于陕西省绥德县无定河中游韭园