面狀水及特征線對于DEM制作精度的影響研究

魏娓　魏振力

摘要：面狀水域和特征線在DEM的地形水文分析和地圖制作中有著廣泛的應用。為了研究面狀水及特征線對于DEM制作精度的影響，通過對照實驗的方法，分別研究了在添加和未添加面狀水圖層及特征線圖層情況下，制作的DEM與DLG圖像套合結(jié)果。試驗結(jié)果顯示，未選擇面狀水圖層制作的DEM與DLG圖像套合時，模型中面狀水有了高差，與實際地貌情況不符；當未選擇特征線圖層制作的DEM與DLG圖像套合時，特征線與內(nèi)插的等高線套合情況較差，與實際地貌情況不符。根據(jù)以上試驗，得出在DEM制作中，選擇面狀水圖層和特征線圖層的必要性。

關鍵詞：面狀水；特征線；DEM；對照實驗

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.22.093

1概述

數(shù)字高程模型（Digital Elevation Mode1，簡稱DEM）是對地形表面簡單的、離散的數(shù)字表示模型，DEM數(shù)據(jù)質(zhì)量和精度的好壞，直接影響應用DEM數(shù)據(jù)進行分析的結(jié)果及其可靠性。

地理信息系統(tǒng)（GIS）使用的數(shù)字高程模型（DEM）包含了各種地形地貌構(gòu)造的特征信息，其中地形特征線的自動提取作為GIS應用功能的一項重要內(nèi)容，在地形信息獲取和分析中具有重要的應用價值，面狀水域和地形特征線（即山脊線、山谷線，簡稱為特征線）在DEM制圖綜合、數(shù)據(jù)壓縮、流域分析、區(qū)域界定等方面具有重要應用。因此，特征線的提取對于地學研究與擴充GIS應用具有重要意義。

一般在DEM制作中，會選擇與高程相關的三個圖層，即首曲線圖層、計曲線圖層、高程點圖層。這三個圖層構(gòu)成了DEM的骨架，也是在DEM制作中，必須選取的三個圖層。而對于靜止水面圖層以及導入特征線圖層對于DEM制作的精度的影響少有系統(tǒng)的研究，本文分別針對面狀水及特征線對于DEM制作精度的影響進行了研究。

2數(shù)據(jù)準備

本次實驗的數(shù)據(jù)來源于某省邊境的WordView影像。由對象控點進行布設，然后進行空三加密，對影像進行三維的還原，再通過JX4全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)進行地形地貌的測繪并將圖幅的西北兩側(cè)與相鄰圖幅進行拼接，最后進行圖庫一體化處理得到1：10000數(shù)字線劃圖成果。數(shù)字線劃圖的等高距為五米，采用是2000國家大地坐標系，1985國家高程系統(tǒng)。

3對照實驗

本次實驗采用了對照實驗的方法，為了減少其他方面的影響，分別研究了在添加和不添加面狀水圖層及特征線圖層情況下，對DEM制作精度的影響的情況。

3.1面狀水圖層對照實驗

例如海洋、湖泊和水庫等海陸部面狀水域，由于其特殊的似靜態(tài)性特征，其水域面具有近似統(tǒng)一的高程，故一般均采用唯一的高程值對水域面內(nèi)DEM格網(wǎng)點高程統(tǒng)一賦值填平。本文針對面狀水圖層設計了兩組對照實驗，重點檢查面狀水域的高程一致性。

3.1.1實驗組一：對小型面狀水圖層選擇的對照試驗

對照組：實驗數(shù)據(jù)中選擇面狀水圖層制作的DEM與DLG圖像套合。如圖1所示。

實驗組：實驗數(shù)據(jù)未選擇面狀水圖層制作的DEM與DLG圖像套合。如圖2所示。

實驗結(jié)果：圖中藍色部分為一個大型水庫。從兩幅圖的對比情況可以看出，當選取了面狀水圖層的情況下，DEM會為面狀水賦上一個相同的高程值，內(nèi)插的高程線則不會穿越進面狀水中。若不選取面狀水圖層則會按照普通地形內(nèi)插處理，內(nèi)插的等高線會直接進入水庫，這就使得模型中面狀水有了高差，與實際地貌情況不符。因此通過上述實驗可以看出選擇大型面狀水圖層的必要性。

3.2特征線圖層對照實驗

地形特征線被廣泛用在高逼真度地形表示、等高線高程的自動推算、等高線成組綜合以及地形水文分析、地圖制作等方面。本實驗對特征線圖層選擇的必要性，針對導入特征線圖層設計了兩組對照實驗。

對照組：實驗數(shù)據(jù)中選擇特征線圖層制作的DEM與DLG圖像套合。如圖5和圖7所示。

實驗組：實驗數(shù)據(jù)未選擇特征線圖層制作的DEM與DLG圖像套合。如圖6和圖8所示。

實驗結(jié)果：本組實驗中，黃色加粗線條為DLG圖中的特征線，紅色加粗線條為生成的DEM中相應內(nèi)插的高程線。在特征線較為稀疏的地方，可以看出特征線與內(nèi)插的等高線基本完全不套合，與實際地貌情況不符。因此，導入并選取特征線圖層是有必要的。

實驗結(jié)果：本組實驗中，紅色加粗線條為DLG圖中的特征線，黃色加粗線條為生成的DEM中相應內(nèi)插的高程線與DLG圖中無法套合的部分。在特征線較為密集的地方，可以看出特征線與內(nèi)插的等高線套合情況較差，與實際地貌情況不符。因此，導入并選取特征線圖層是有必要的。

4結(jié)論

通過對照實驗的方法，通過對比添加和未添加面狀水圖層制作的DEM與DLG圖像套合，當選取了面狀水圖層的情況下，DEM會為面狀水賦上一個相同的高程值，內(nèi)插的高程線則不會穿越進面狀水中，若不選取面狀水圖層則會按照普通地形內(nèi)插處理，內(nèi)插的等高線會直接進入水庫，模型中面狀水有了高差，與實際地貌情況不符。通過對比添加和未添加面狀水圖層制作的DEM與DLG圖像套合，當未選擇特征線圖層制作的DEM與DLG圖像套合時，特征線與內(nèi)插的等高線套合情況較差，與實際地貌情況不符。根據(jù)以上試驗，得出在DEM制作中，選擇面狀水圖層和特征線圖層十分有必要。

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