基于Hydrology的山区1:1万DEM水系提取研究

利用重庆市万州区4幅比例尺为1∶1万,地面分辨率为5 m的DEM数据,根据地表径流模型原理,通过ArcGIS中的HydrologyTools模块进行D8算法提取流域水系,计算汇流累积量,并最终生成河网。结果表明:对1∶1万DEM进行水系提取,最小水道集水面积阈值设定为50 000个栅格较合理;对于山地地形,基于1∶1万DEM数据,利用ArcGIS Hydrology模块提取河网的方法,从提取的效率和结果的精度两方面看来都是切实可行的。     

DEM精度对土壤侵蚀评价的影响

选取位于东北黑土区的拜泉县为研究区,以高精度的DEM(1∶1万比例尺)为基准,探讨低精度的DEM(1∶5万比例尺)提取地形因子的差异及其对土壤侵蚀评价的影响。结果表明:在拜泉县的西南平原和缓坡台地区、三河(双阳河、通肯河、润津河)沿岸低洼易涝区,1∶5万DEM提取的L因子分别高估11%和25%,提取的S因子则低估25%和31%。在西北和中部漫岗丘陵区、东南丘陵和台地区,L因子分别低估20%和7%,S因子分别低估16%和12%。地形因子的差异所带来的土壤侵蚀评价也有差异,其中在平原区差异较小(为10.67%),但在丘陵区差异较大(达23.14%)。因此,在土壤侵蚀评价中,在高精度的DEM难以获取的情况下,平原区可用较低分辨率的DEM来代替;但在丘陵区则不能代替,或者须对其计算的LS因子进行必要的修订,从而在一定程度上保证土壤侵蚀评价的精度。     

基于不同比例尺的DEM地形信息比较

运用比较分析与数理统计的方法，以1：1万DEM为基准，探讨在黄土丘陵沟壑区以1：5万地形图为基础所建立的数字高程模型描述地表形态的精度特征。实验样区为陕北绥德县韭园沟流域，基本技术平台为ARC／VIEW地理信息系统软件。研究结果表明，在该地区内，利用1；5万DEM所提取的地面坡度、剖面曲率、平面曲率3种地形因子都不同程度地存在着误差。其研究成果对于DEM应用精度的估算与误差的纠正有一定的指导意义。     

DEM对典型喀斯特山区地形及流域特征的尺度效应分析

通过对数字高程模型(DEM)数据进行最近邻方法重采样,获取不同空间尺度DEM数据.针对不同空间尺度DEM,研究地形因子和流域信息提取与DEM的尺度效应,并进行相关性分析.结果表明:1)随DEM空间尺度的增大,高程信息、坡度和地面粗糙度等地形因子的平均值呈下降趋势,河网总长度与河网密度值随DEM空间尺度的增大而减小,大尺度DEM无法较好地表达喀斯特山区细小河流信息;2)经相关性分析发现,坡度、地面粗糙度与DEM分辨率相关性较强,用幂函数拟合相关性为显著相关;3)借鉴信息熵理论方法分析可知,研究区地形和流域信息提取的DEM最佳分辨率范围区间为30~120 m.     

DEM与TIN的数据精度与应用领域的对比分析

规则格网DEM(Digital Elevation Model)和不规则三角网TIN(Triangulated Irregular Network)是表面建模的两种方法,它们各自具有不同的特征及其适用范围.以陕西省耀县1∶5万比例尺的DEM为基准数据,以ArcGIS地理信息系统软件为数据处理平台,对DEM与TIN在基本地形因子提取、数据量与显示速度、数据精度等方面进行对比分析,提出在实际应用中具体的选择方案.     

基于TanDEM-X和ERS数据的InSAR提取DEM的实验研究

以天山地区为研究区域,利用干涉合成孔径雷达干涉测量技术(In SAR)分别对Tan DEM-X和ERS获取的数据进行干涉处理生成数字高程模型(DEM),结合SRTM DEM和我国1∶5万数字高程模型标准,对所获取的DEM的精度进行比较和分析.结果显示,由于实验区域地形复杂、高程变化剧烈且植被茂密,2组数据生成的DEM与SRTM DEM之间的整体差值偏大,标准差分别为11.55 m和16.74 m,但Tan DEM-X数据获取的DEM精度更高.结果表明,在地形复杂区域Tan DEM-X数据能够监测到C波段数据所不能监测到的细节,其生成DEM的结果较ERS数据具有明显优势.     

基于Arc Hydro Tools的涪江流域特征自动提取分析

以涪江流域为例,基于1∶5万和1∶25万两种比例尺数字高程模型(DEM),利用Arc Hydro Tools对DEM预处理后进行流域提取,分析通过不同方案提取的河网、流域面积等相关参数,同时针对不同分辨率河网出现差异地段的地形坡度和地形标准差进行分析.实验结果表明:提取结果的精度在总体上是符合要求的,但是在地势平坦区域人类活动干扰较大的地区,提取的结果与实际相差较大.从提取的效率和实验结果的精度两方面来看,基于Arc Hydro Tools的流域特征自动提取是切实可行的.     

利用高程标准差表达地形起伏程度的数据分析

应用高程标准差为衡量参数,采用窗口递增的方法,对朔州市1∶10万和太原市阳曲县1∶5万DEM数据进行了高程标准差计算,并对结果进行了对比分析。结果表明:用高程标准差表达地形起伏程度能够灵敏地反应地形起伏变化;并且当统计计算窗口为1 km×1 km左右时,高程标准差的值对地形的分级能力较强,分级的结果与土地利用状况吻合较好。     

1∶2000地形图构建DEM时栅格尺寸的研究

目的研究1∶2 000地形图构建DEM时栅格尺寸的大小。方法以1∶2 000地形图为数据源构建不同栅格尺寸的DEM,并计算它们的精度和数据量。结果在1∶2 000地形图构建DEM时,栅格尺寸取2 m较适合。结论为黄土高原地区的环境研究确定了高保真的地形描述尺寸。     

基于遥感影像的DEM地形信息增强表达研究——以梯田DEM构建为例

将遥感影像信息应用于梯田DEM构建是实现DEM地形信息增强表达的有效方式.通过RTK测量方法获取梯田实验样区实测点高程数据,构建了0.5 m分辨率Hc-DEM作为对“真实地表面”的模拟.根据1∶10000国家基本比例尺地形图精度标准,基于Hc-DEM提取等高距5 m等高线并插值生成5 m分辨率DEM,以该数据作为基础数据分别使用快速构建方法与基于田面边界的梯田DEM构建方法进行梯田DEM构建,实现梯田信息在DEM数据上的信息强化表达.对比分析上述4种DEM数据的高程频率特征,并以Hc-DEM数据作为参照求取高程中误差,结果表明从遥感影像上获取相关梯田信息进而辅助梯田DEM表达具有可行性,基于田面边界的梯田DEM构建方法对梯田地形强化效果相对较优,该研究将为构建其他有遥感信息加入的地形信息增强DEM提供一定参考.     

DEM对大地水准面精化的影响分析

对厘米级大地水准面精化中影响地形改正精度的几个因子:DEM精度、分辨率及积分半径进行了分析和评价。通过对地形质量影响的球谐展开分析,推导并量化了地形质量与DEM之间的线性关系,从而得到DEM精度至少需达到81 m;综合分析DEM分辨率与球谐展开级数、积分半径之间的相互关系,给出适合厘米级大地水准面精化的分辨率和积分半径。以我国地表起伏较大的西藏某区为研究区域,选取不同分辨率DEM、不同积分半径,并利用SRTM计算地形影响。结果表明,6″分辨率的DEM和50'的积分半径可以满足大地水准面的厘米级精度要求。     

DEM对大地水准面精化的影响分析

对厘米级大地水准面精化中影响地形改正精度的几个因子:DEM精度、分辨率及积分半径进行了分析和评价。通过对地形质量影响的球谐展开分析,推导并量化了地形质量与DEM之间的线性关系,从而得到DEM精度至少需达到81 m;综合分析DEM分辨率与球谐展开级数、积分半径之间的相互关系,给出适合厘米级大地水准面精化的分辨率和积分半径。以我国地表起伏较大的西藏某区为研究区域,选取不同分辨率DEM、不同积分半径,并利用SRTM计算地形影响。结果表明,6″分辨率的DEM和50'的积分半径可以满足大地水准面的厘米级精度要求。     

不同比例尺流域土壤侵蚀评估及其尺度效应研究

选择1∶20万、1∶5万和1∶1万3种比例尺,以最小图斑为研究单元,利用土壤侵蚀快速评估法对黄河流域中纸坊沟小流域的土壤侵蚀强度等级进行评估,研究不同比例尺下土壤侵蚀评估结果的尺度效应,即土壤侵蚀强度等级分布的均质性特征以及结果所含信息量大小随比例尺改变的变化规律,以及不同环境因子(如地形、植被、土壤等)的比例尺改变对土壤侵蚀评估产生的影响.研究表明,纸坊沟流域不同比例尺下的评估结果中,面积分布最广的均为中度侵蚀,当比例尺由1∶20万变为1∶1万,评估结果的最小图斑数由3个增加到898个,土壤侵蚀强度等级分布特征指数由1.04增加为2.42,土壤侵蚀强度不同等级之间面积分配的均匀性趋于增加,评估结果所包含的信息量也越多.为了量化因单一环境因子比例尺改变对土壤侵蚀评估产生的影响,本文在保持1∶1万比例尺权重和其它环境因子不变的情况下,仅依次替换1∶5万和1∶20万下的DEM、土壤类型以及土地利用数据,再次对1∶1万比例尺下的纸坊沟流域进行土壤侵蚀快速评估,通过对比前后评估结果,发现侵蚀评估结果因地形因子数据比例尺的改变所产生的误差增幅最大,地形因子对纸坊沟流域土壤侵蚀评估的影响最明显.     

DEM转化为TIN过程中的高程误差分布规律

以陕西省耀县1：5万比例尺的DEM为基准数据，以ArcView地理信息系统软件为数据处理平台，研究DEM转化为TIN过程中的高程误差特征。试验的核心环节是测定剖面高差阈值对所构建TIN地形描述精度的影响。试验结果表明，随阈值的增加，高程误差分布具有一定的规律性，通过获得其误差分布模型，为利用TIN对该区进行空间分析提供了一定的精度参考。     

不同精度下地表稳定性模型的评价

地质灾害易发性评价是地质灾害调查评价的重要内容之一。SINMAP模型耦合了无限斜坡模型和稳态水文模型,是应用最广泛的地质灾害易发性评价模型之一。该模型的输入参数包括地形数据、岩土物理力学参数、降雨量数据,其中DEM的精度对地形参数影响较大。为了探明不同DEM解像度对模型评价结果的影响,以浙江省温州市文成县玉壶流域作为研究对象,利用5 m、12.5 m和30 m三种不同精度DEM分别进行了SINMAP模型的地质灾害评价计算,并对结果进行了统计分析与比较。分析结果表明,DEM精度对SINMAP模型下地质灾害易发性评价结果呈现明显的非线性,5 m精度条件下的无条件不稳定区域接近12.5 m精度的两倍,30 m精度的三倍。日最大降雨量超过100 mm情况下降雨量对模型输出值的影响并不大。     

数字高程模型中插值算法对坡度和坡向的影响——以历山山区为例

数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)是地表形态的数字化表达,其他地形因子如坡度,坡向等可在DEM的基础上提取.文章以山西省运城历山山区为研究区域,数据源取自样区的1∶5万的航拍地形图,利用ArcGIS软件,对比四种插值算法,反距离权重插值,样条函数插值,克里金插值和TIN(不规则三角网)插值算法所生成的DEM在提取坡度、坡向上的差异.研究结果:对于不同的插值算法,所提取的坡度在第1~10级(0°~30°)之间差异较大,所提取的坡向差异主要在正北方向,而且TIN算法产生的平地面积大于其余3种算法.     

基于两种比例尺坡度的精度分析--以农牧交错带为例

通过比较黄甫川地区1∶5万比例尺和1∶25万比例尺的坡度图,对其误差进行定性分析和定量研究,得到这2种比例尺生成的坡度的相关关系为:y=0.004 3 6.911 9x-80.78x2 327.408x3,同时计算了农牧交错带和黄甫川两地的地形指数关系:q=-0.007 6 1.617 7p-1.091 5p3,在消除地形差异的基础上推出整个农牧交错带的坡度,实现了同一地区不同比例尺之间的坡度转换,大大提高了小比例尺坡度的精度,为国家退牧还草工作提供了理论依据.     

不同空间尺度DEM坡度转换图谱分析

从地理学的宏观与实际需求的角度出发，选择代表黄土高原典型地貌类型(黄土丘陵沟壑区、破碎塬区、梁峁区)的3个样区作为试验区．试验以1：10000高精度地形图的5m空间分辨率DEM(数字高程模型)所提取的地面坡度为准值，运用GIS、数理统计和比较分析等方法，研究基于1：50000地形图的25m空间分辨率DEM所提取地面坡度的误差特征与纠正方法．文中应用地学信息图谱的理论和方法．经过反复实验、分析，找到一个精度较理想的，可适用于黄土高原不同地貌类型的坡度转换图谱．同时．利用它实现对基于1：50000地形图的25m空间分辨率DEM提取地面坡度统计值的误差纠正，为其应用精度提供参考标准和依据．此外，它也可以为各类DEM的适用性、应用精度的科学估算．以及有关标准的制定，提供科学依据。     

陕北黄土地貌正负地形坡度组合研究

以沟沿线为分界线的黄土正负地形，是黄土地貌的基本特征，其中正负地形的坡面特征差异在黄土高原呈现一定的空间分异规律．本文以5m分辨率DEM为基本信息源，以自动提取的陕北黄土高原正负地形为依据，通过坡谱对比分析，研究陕北黄土高原不同地貌类型区正负地形的地面坡度组合特征．研究结果显示，在陕北黄土高原不同地貌类型区，其正负地形在所提取的坡谱曲线、坡谱偏度、平均坡度差、坡谱信息熵等一系列指标上有显著的差异．而且这种差异的空间分异呈现一定的规律性，在一定程度上反映了地面的破碎程度与发育程度．     

不受DEM空间分辨率影响的地形指数计算

为了减小数字高程模型(DEM)分辨率对地形指数计算的影响,开发了一种不受DEM空间分辨率影响的地形指数计算方法.选取汉江上游褒河流域作为研究区域,通过引入分辨率因子考虑DEM空间分辨率对单宽上坡集水面积的影响,应用分形方法处理DEM空间尺度对地形坡度的影响,将该算法应用到褒河流域DEM数据的计算中.结果表明:此法可以成功地由低分辨率的DEM数据获得与目标高分辨率精度相仿的地形指数分布,能在一定程度上消除DEM空间分辨率对地形指数计算的影响,因而对无资料地区的水文预报有着十分重要的现实意义.