DEM地形信息提取對比研究

杜安麗

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

關鍵詞：DEM；地形信息；坡度

DEM數(shù)據(jù)獲取技術令人們可以實時了解某片區(qū)域的地形地貌。然而DEM自動獲取的數(shù)據(jù)存在精度不足的問題，人們需要結合不同比例尺下DEM數(shù)據(jù)與以往的數(shù)據(jù)來驗正DEM數(shù)據(jù)。現(xiàn)以坡度的DEM地形信息提取對比說明DEM地形信息驗證的要點。

1項目概述

提取信息的區(qū)域為福建省丘陵地帶。該區(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。現(xiàn)結合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

現(xiàn)應用DEM數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)結果如表1與表2，依照國家規(guī)定的標準，除平原外，將海拔分為5級，海拔劃分的標準如表3，現(xiàn)結合表1與表2的數(shù)，以表3為標準，選擇最佳比例尺。

獲取1：25萬的信息數(shù)據(jù)結果如表1：

獲取1：10萬數(shù)據(jù)結果如表2：

海拔分級標準描述如表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)計結果可知，當格網(wǎng)大小相同的時候，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。現(xiàn)需要通過調(diào)整比例尺獲得較為精準的數(shù)據(jù)。

現(xiàn)擬合1：25萬比例尺的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，得曲線為圖1（a），結合圖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)。應用同樣的方法擬合1：10萬比例尺的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，得曲線為圖1（a），結合圖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)。

結合擬合方程，應用最大高差法獲得最佳統(tǒng)計單元值。最大高差法是應用計算了解待定測點與已知點之間的高差，計算得出待定測點的高程。應用最大高差法可知區(qū)域內(nèi)1：10萬的比例尺最佳統(tǒng)計單元值為0.4km2，而1：25萬的比例尺最佳統(tǒng)計單元值為4.41km2。

3.2比例尺的選擇

在提取DEM信息中，如果要準確的呈現(xiàn)坡度起伏度信息，就要準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)計如表4：

圖2（a）為1：25萬比例尺下福建省地勢起伏分級圖，圖2（b）為1：10萬比例尺下福建省地勢起伏分級圖。從兩幅圖的呈現(xiàn)結果可知，在不同比例尺下，福建省地勢起伏分級圖有差異。以空間統(tǒng)計為例，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，目前準確的說明哪一種比例能準確的說明某一區(qū)域坡度起伏變化的準確度，如果要確定比例尺選取的合理性，需對比以往的坡度統(tǒng)計數(shù)據(jù)結果或遙感獲得的數(shù)據(jù)結果來確定。

3.3最佳格網(wǎng)單位的數(shù)據(jù)擬合

統(tǒng)過計算可知在1：10比例尺下最佳統(tǒng)計單元值為25×25，即0.4km2，而在1：25萬比例尺下最佳統(tǒng)計單元值為21×21，即4.41km2。現(xiàn)在結合這組數(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)計單元數(shù)據(jù)為16km2，而從研究的結果來看，福建省的1：250萬比例尺最佳統(tǒng)計單元格為18km2。由此可以說明，最佳的統(tǒng)計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果擬合數(shù)據(jù)，獲得最佳的單元格面積。

結論：DEM地形信息提取對比的要點為為對比坡度提取算法結果、比例尺選擇的結果、最佳單元格選取的結果這三項參數(shù)。對比的方法為結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，結合以往地貌數(shù)據(jù)記錄選擇最佳比例尺、結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地形信息的準確性。

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