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。     

基于多源数据的山前水系提取实验：以济南市及邻区为例

河流水系的准确提取是研究构造地貌与水文地质的一项重要基础工作。近些年来,以基于ArcGIS的数字高程模型（DEM）和基于遥感影像的（改进的）归一化拆分水体指数（MNDWI,NDWI）为主的水系提取方法被广泛探讨和应用。但对于以山前地带为代表包含山地丘陵-平原的多元地貌地区,由于上述两种方法的局限性,均难以独自实现对此地貌的水系自动提取。本文以济南及邻区作为研究区,以SRTMDEM 90M 分辨率原始高程数据和Landsat 8 OLI_TIRS卫星影像作为源数据,通过对比不同方法（DEM、NDWI、MNDWI）的特点及在各地貌区的应用效果,尝试了一种能够自动提取上述地区水系的方法。实验结果显示,在区内的山地丘陵区和平原区,所对应的最优水系提取方法分别为基于DEM和MNDWI的提取方法,二分区的分界线可通过地形起伏度进行确定。本文通过对比研究区的断层和水系分布,认为研究区内活动时代早于早中更新世的断裂对河流造成的影响已经衰减,并且河流已达到了新的平衡状态。     

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。     

数字地图制图中居民地和道路关系处理

为了解决数图转换过程中要素之间的关系,基于国家基础地理信息,根据现有居民地分类情况,总结了数字制图环境下居民地与道路之间的关系,主要包括依比例尺、半依比例尺及不依比例尺居民地和道路之间的关系;结合国家1:250000和1:50000基础地理信息及不同比例尺数据采集成果,详细给出了不同情况下居民地和道路之间关系的处理方法,主要包括调整图层显示顺序、删除重复采集数据及移位等;基于Vc++和Oracle数据库,就国家1:250000和1:50000中居民地和道路之间关系的自动处理进行了实验。实验表明,利用此方法,对同类问题的解决具有一定的参考价值。     

基于DEM的干旱区河网系统模拟尺度影响分析--以柴达木盆地流域为例

根据SHREVE与STRAHLER提出的流域结构图,进行了基于DEM的河网系统自动提取的应用研究.以柴达木盆地为例,分析1:250000与1:100000地形图数据所建立的数字高程模型.在构建TIN模型中,选择样条插值方法构建基于等高线的数字高程模型方法;水流方向矩阵计算中格网的大小对结果有很大影响,在复杂地形地区表现得更明显,比较250,100,50 m3种格网尺度数据在模拟河网系统中的不同结果,主要表现为河网系统随格网变大而更密集;比较阈值分别为800,1 200,1 600时的河网结构,表明提取河流网络的计算阈值取全流域累积矩阵的平均值时,可以得到较好的图形效果.将数字模拟的结果与人工描绘的河网结构进行对比研究,提出了基于地貌单元研究结果的改善方法.     

新疆地势起伏度的分析研究

在以新疆1:250000 DEM数据为基础,通过认真分析新疆基本地貌特征,在GIS系统的支持下,利用邻域分析方法,选取2×2,3×3,4×4,…,21×21,25×25,30×30等22个邻域分析窗口,运用均值变点分析法对其进行了最佳统计单元的计算,结果8×8的网格大小(2.56 km~2)可作为曲线大小的拐点,即为曲线由陡变缓的阈值.从而得出基于1:250000 DEM的新疆地势起伏度计算的最佳统计单元为8×8的网格大小(2.56 km~2),并完成了新疆地势起伏度分级图的绘制.     

Sentinel-1A影像在山区管道地表形变监测中的适用性评价指标构建

Sentinel-1A卫星数据覆盖范围广、重访周期快、获取成本低,通过合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术能够高效获取管道沿线大面积地表形变信息。但是山区管道所处地形复杂、起伏大、植被茂盛,监测中易存在叠掩、阴影、失相干等现象,Sentinel-1A卫星数据在管道不同区段的适用性有差异。为了对Sentinel-1A在山区管道地表形变测量中的适用程度进行评价,本文以三段不同山区地形的管道为研究区,结合Sentinel-1A数据、Sentinel-2数据、ALOS DEM数据进行相关性分析,构建适用性评价指标。结果显示：管道沿线Sentinel-1A影像的叠掩阴影占总面积的比例与坡度的Pearson相关性为-0.914,Spearman相关性为-1,呈显著负相关;影像相干性和归一化植被指数的Pearson相关性为-0.972,Spearman相关性为-0.99,呈显著负相关。使用回归分析和归一化的方法建立了山区管道沿线Sentinel-1A数据的坡度适用性指标和植被适用性指标,指标可对山区管道沿线域使用Sentinel-1A数据进行形变监测的适用性进行评价。     

复杂地形下最小起伏度直线选址研究

地形的起伏度是反映地形起伏的宏观地形因子,是描述区域地形地貌变化的地形指标,在区域性研究中,应用DEM数据提取地形起伏度能够快速、直观地反映地形的起伏特征。利用地形起伏度来进行最小起伏度的直线路径选址具有重要的理论和实践意义。本文以四川丹巴地区的DEM数据和TM数据为实验数据,应用Hough变换和从DEM提取地形起伏度的基本算法,通过对比分析,确定该地区起伏度最小的地形剖面。通过对实验结果的对比分析证明,该方法是一种有效的方法。     

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.     

基于遥感数据的山西东部油松林蓄积量估测方法研究

为了探讨油松林遥感估测模型的精度和适用性,以山西省晋东土石山立地亚区的170个油松样地作为研究对象,获取研究区的SPOT影像和DEM(Digital Elevation Model,数字高程模型)数据,提取170个样地的遥感波段信息和地形信息,结合地面调查数据,分别采用多元逐步回归模型、偏最小二乘回归模型和神经网络模型,建立油松林蓄积量的遥感估测方法,并进行精度验证。结果表明:1)基于遥感影像和DEM影像估测油松林蓄积量是可行的,三种方法都取得了满意的结果;2)三种方法相比,神经网络模型对油松林蓄积量估算的精度为82.13%,多元逐步回归模型的精度为76.73%,偏最小二乘回归模型的精度为77.09%,神经网络模型的估测精度更高。     

DEM在喀斯特山区多云背景下土地利用遥感影像解译中的应用

土地利用分类是研究土地资源,进行土地评价和土地利用/土地覆盖变化等研究的基础。利用遥感(RS)技术可对土地资源进行分类调查。以沿河县为分析样区,沿河县是典型的喀斯特山区县,常年多云多雾,给土地利用遥感解译带来较大难度。研究中以地理信息系统(GIS)技术为工作平台,利用近年ASTER影像为基础数据,采用分层提取特征波段的方法,结合数字高程模型(DEM)数据对沿河县土地利用进行了遥感分类解译。分类结果表明,多云背景下的影像数据和DEM数据相结合的方法,可以更好、更快、更有效地提取土地信息,达到较好的分类精度。     

基于DEM的大别山地区地貌特征研究

从区域尺度分析大别山地区的地貌特征,以美国SRTMDEM和1∶50万数字地质图为基础数据,利用DEM地貌模拟和空间数据统计分析技术,生成了研究区的地貌分析专题图和地貌参数统计关系图。研究认为,大别山整个造山带呈三角形的形状,南坡缓而长,北坡陡而短;造山带山势较高,山地多深谷陡坡,坡向多变;山体由北西向南东延伸,主体延伸方向是北西向;山顶面剖面呈∧形,或呈锯齿多峰形式,局部地形起伏越靠近主体山脉,起伏度越大。断裂构造严格控制水系的发育,分水岭呈"人"字形分布于造山带四周。地貌参数的统计分析表明,坡度、地形起伏与平均高程之间具有一定的对应关系,较好的揭示了研究区的地貌特征。     

基于HEC-GeoHMS和DEM的数字小流域划分

基于DEM和水文分析模块HEC-GeoHMS进行流域特征的分析,通过洼地填充、水流方向计算、水流累积量计算、水网提取,划分流域界线,生成了数字小流域。以苏南丘陵山区淳化流域为研究区进行了试验,结果表明：在受人类活动影响较小的山地丘陵地区,流域界线与分水岭吻合,提取的流域特征精度较高;而在地势平坦或人类活动干扰较大的地区,提取的结果与实际相差较大,流域界线需要人工进一步修正。从提取的效率和试验结果的精度两方面来看,基于DEM和水文分析模块HEC-GeoHMS的流域自动提取是切实可行的。     

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.     

DEM水平分辨率越高提取的河长越准确??

是否所使用的DEM水平分辨率越高,水文、水力学模拟的准确度和流域特征参数提取的精度越高?为探讨该问题,本文用Arc-Hydro模块提取了9种DEM水平分辨率(3~250m)下202条不同等级(Strahler Order)河流的河长,以3m激光探测与测距(LiDAR)DEM数字化的河长为标准,计算了各分辨率下河长提取的平均相对误差(ARE).结果表明:在研究区内,10~20m水平分辨率的DEM数据提取的河流长度最为精确;随着DEM水平分辨率的提高,不同等级河流提取河长的ARE均逐渐减小;当水平分辨率提高到一定级别之后若继续提高时,ARE反而会逐渐增大;即整体上提取河长的平均相对误差和DEM水平分辨率之间呈"对勾型"变化规律.本研究表明,并不是DEM水平分辨率越高,提取河长越精确.     

基于DEM的流域灾害点密度研究

以重庆市巴南区安澜镇为研究范围,以大比例地形图数据为基础,以50 m×50 m网格尺寸为单位提取研究区数字高程模型(DEM),利用Arc GIS水文分析模块,通过DEM的洼地填充、模拟水流方向确定各网格单元汇流累积量,并依此设置合理阈值提取河网,根据水流方向数据得到安澜镇110个小流域;以安澜镇山洪的历史灾害统计数据为基础,以110个小流域为统计单元,通过空间的叠加分析、属性表的连接等确定各统计单元灾害点分布情况,利用空间统计分析工具得到安澜镇流域灾害点密度分布情况;结果表明:灾害点高危险密度为1.180-2.341(个/km2),面积为11.89 km2,占安澜镇总面积的9.73%,符合研究区实际情况,划分流域是相对合理。     

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。