DEM地形信息提取對(duì)比研究

杜安麗

摘要：DEM自動(dòng)獲取的數(shù)據(jù)存在精度不足的問題，人們需要結(jié)合不同比例尺下DEM數(shù)據(jù)與以往的數(shù)據(jù)來驗(yàn)正DEM數(shù)據(jù)。DEM地形信息提取對(duì)比的要點(diǎn)為為對(duì)比坡度提取算法結(jié)果、比例尺選擇的結(jié)果、最佳單元格選取的結(jié)果這三項(xiàng)參數(shù)。本次研究說明了這堿項(xiàng)參數(shù)對(duì)比的方法。

關(guān)鍵詞：DEM；地形信息；坡度

DEM數(shù)據(jù)獲取技術(shù)令人們可以實(shí)時(shí)了解某片區(qū)域的地形地貌。然而DEM自動(dòng)獲取的數(shù)據(jù)存在精度不足的問題，人們需要結(jié)合不同比例尺下DEM數(shù)據(jù)與以往的數(shù)據(jù)來驗(yàn)正DEM數(shù)據(jù)?，F(xiàn)以坡度的DEM地形信息提取對(duì)比說明DEM地形信息驗(yàn)證的要點(diǎn)。

1項(xiàng)目概述

提取信息的區(qū)域?yàn)楦＝ㄊ∏鹆甑貛АＴ搮^(qū)域整體形狀為長方形，東西最大寬度為480km，南北最大長度為530km，土地面積為12.14×104km2，該地東北——西南走向呈現(xiàn)坡度，兩列大山中亦有呈現(xiàn)坡度的山脈?，F(xiàn)結(jié)合DEM地形信息數(shù)據(jù)提取坡度信息。

2DEM地形信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

現(xiàn)應(yīng)用DEM數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)結(jié)果如表1與表2，依照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，除平原外，將海拔分為5級(jí)，海拔劃分的標(biāo)準(zhǔn)如表3，現(xiàn)結(jié)合表1與表2的數(shù)，以表3為標(biāo)準(zhǔn)，選擇最佳比例尺。

獲取1：25萬的信息數(shù)據(jù)結(jié)果如表1：

獲取1：10萬數(shù)據(jù)結(jié)果如表2：

海拔分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)描述如表3：

3DEM地形信息數(shù)據(jù)提取

3.1坡度提取算法

從表1與表2的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，當(dāng)格網(wǎng)大小相同的時(shí)候，獲得的數(shù)據(jù)是不一樣的。比如在1：25萬的比例尺下，當(dāng)網(wǎng)格為21×21～25×25這片區(qū)域中，可得起伏度最高為1223m及最低1085m，而在1：10萬的比例尺下，當(dāng)網(wǎng)格為21×21～25×25這片區(qū)域中，可得起伏度最高為774m及最低719m。兩組數(shù)據(jù)差異極大?，F(xiàn)需要通過調(diào)整比例尺獲得較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

現(xiàn)擬合1：25萬比例尺的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得曲線為圖1（a），結(jié)合圖1顯示數(shù)據(jù)可得判定系數(shù)R2=0.90872，獲得擬合方程y=249.80ln（x）-447.77為最佳擬合系數(shù)。應(yīng)用同樣的方法擬合1：10萬比例尺的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得曲線為圖1（a），結(jié)合圖1顯示數(shù)據(jù)可得判定系數(shù)R2=0.98163，獲得擬合方程y=29.59ln（x）-151.80為最佳擬合系數(shù)。

結(jié)合擬合方程，應(yīng)用最大高差法獲得最佳統(tǒng)計(jì)單元值。最大高差法是應(yīng)用計(jì)算了解待定測(cè)點(diǎn)與已知點(diǎn)之間的高差，計(jì)算得出待定測(cè)點(diǎn)的高程。應(yīng)用最大高差法可知區(qū)域內(nèi)1：10萬的比例尺最佳統(tǒng)計(jì)單元值為0.4km2，而1：25萬的比例尺最佳統(tǒng)計(jì)單元值為4.41km2。

3.2比例尺的選擇

在提取DEM信息中，如果要準(zhǔn)確的呈現(xiàn)坡度起伏度信息，就要準(zhǔn)確的選擇比例尺參數(shù)。

1：25萬比例尺與1：10萬比例尺下坡度起伏度的比例差異數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表4：

圖2（a）為1：25萬比例尺下福建省地勢(shì)起伏分級(jí)圖，圖2（b）為1：10萬比例尺下福建省地勢(shì)起伏分級(jí)圖。從兩幅圖的呈現(xiàn)結(jié)果可知，在不同比例尺下，福建省地勢(shì)起伏分級(jí)圖有差異。以空間統(tǒng)計(jì)為例，1：24萬尺度下，它的小起伏山地均有分布，而在1：10萬尺的比例尺下，小起伏山地則分部在福建省東西部，。而從面積統(tǒng)計(jì)來說，1：25萬尺小起伏山地面積占比50.23%，而在1：10萬比例尺下卻是丘陵占比最大。應(yīng)用我國1982年出版的出版的福建省地貌數(shù)據(jù)為例，1：25比例尺的數(shù)據(jù)信息比較符合真實(shí)的數(shù)據(jù)。從1：25萬比例尺與1：10萬比例尺獲得的坡度起伏數(shù)據(jù)來看，目前準(zhǔn)確的說明哪一種比例能準(zhǔn)確的說明某一區(qū)域坡度起伏變化的準(zhǔn)確度，如果要確定比例尺選取的合理性，需對(duì)比以往的坡度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果或遙感獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果來確定。

3.3最佳格網(wǎng)單位的數(shù)據(jù)擬合

統(tǒng)過計(jì)算可知在1：10比例尺下最佳統(tǒng)計(jì)單元值為25×25，即0.4km2，而在1：25萬比例尺下最佳統(tǒng)計(jì)單元值為21×21，即4.41km2?，F(xiàn)在結(jié)合這組數(shù)據(jù)擬合1：400萬編制的最佳格網(wǎng)單元，擬合結(jié)果如圖3，從圖3的擬合數(shù)據(jù)顯示可得，如果在1：400萬的地貌地圖中，可得判定系數(shù)R2=0.99684，獲得擬合方程y=5.68ln（x）-13.18為最佳擬合系數(shù)。國際通用的1：250萬比例尺最佳統(tǒng)計(jì)單元數(shù)據(jù)為16km2，而從研究的結(jié)果來看，福建省的1：250萬比例尺最佳統(tǒng)計(jì)單元格為18km2。由此可以說明，最佳的統(tǒng)計(jì)單元格面積不是一定的，需根據(jù)坡度提取的算法及比例尺選擇的結(jié)果擬合數(shù)據(jù)，獲得最佳的單元格面積。

結(jié)論：DEM地形信息提取對(duì)比的要點(diǎn)為為對(duì)比坡度提取算法結(jié)果、比例尺選擇的結(jié)果、最佳單元格選取的結(jié)果這三項(xiàng)參數(shù)。對(duì)比的方法為結(jié)合不同比例尺下坡度數(shù)據(jù)的差異，擬合出固定比例尺下最佳的單元格，結(jié)合以往地貌數(shù)據(jù)記錄選擇最佳比例尺、結(jié)合比例尺與該比例尺下最佳單元格單位獲得最優(yōu)單元格面積。綜合這三組信息，可以難證DEM地形信息的準(zhǔn)確性。

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