文章编号：1006-4869(2(X)5)02-0041-05基于DEM的坡度算法分析及精度探讨强晓焕心，元昌安2(广西师范学院1.资源与环境科学学院;2.信息技术系，广西南宁530001；3.河南理工大学测量工程系，河南焦作454000)摘要:坡度是最基本的地形因子之一.介绍了基于DEM的坡度计算方1分类进行分析，并结合GIS软件产品用实验法分析其DEM精度,以及各误差区：实践中根据不同资料适当地选择算法和软件产品，进而提高工程项目的质量.关键词:DEM;坡度;误差;精度;算法中图分类号：也08文献标识.ResearchofAlgorithmsandAccuracyforCalculatingSlopeBasedonDigitalElevationModelQIANGXiao-huanL3,YUANChang-an2(1・ResourcesandEnvironmentalScienceInslitute；2・InformalionandTechnologyDepailnnent,GuangxiTeachensEducationUniversity,Nanning530001〉China；3・MeasureEngineeringDepartment,HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China)Abstract:SlopeisoneofmostfrequentlyusedteirainparametersinGeo-Sciencemodel.ThispaperintroducessomecalculatingmethodsaboutslopebasedonDigitalElevationMo(l(d(DEM),andHiscussestheerrorssourceinshopestatistic・Thispaperalsoanalyzestheaccuracyofslopeincliflerenterrorssourceandstudiesthe;accuracyoflhedifkirentGISsoftwaresbyexpciimciil,andmakesclearthecflbclofdifkirenlem)r^ssource..AccordinglyGISsofttaresareselectedandusedinreasonwithdifferentdatumandtechnologyinpractice,andprojectsqualitywillbeimproved・Keywords:DEM；slope；eiror；accuracy；algorithms0引言坡度(Slope)作为描述地形特征信息的重要指标，不但能够间接表示地形的起伏形态和结构，而口是水文模型、滑坡监测与分析、地表物质运动、土壤侵蚀、土地利用规划等地学分析模型的基础数据.在地理信息系统(CIS)中，坡度一般在数字高程模型(DEM)上通过一定的数学模型计算得到.由于地形表面本身的复杂性，所以在研究坡度计算时误差是处处存在的•冃前，对DEM精度的研究已经比较深入「I",对于DEM坡度精度研究，有的侧重DEM误差而忽略数学模型误差，如Skidn)orer8-H1等的研究;有的侧璽数学模型误差而忽略DEM误差，如Hodgsonri2J31等人的研究.收稿口期:2005-02-23基金p然科学基金资助项目(0339039).作者丽丙撇勲(1976-)，女，陕西宝鸡人，助教，硕士，主要从爭地理信息系统理论研究和开发.1基于DEM的坡度计算方法地面上某点的坡度是表示地表面在该点倾斜程度的一个量，定义为水平面与局部地表之问的止切值.它包含两个成分:斜度一高度变化的最大比率(常称为坡度)；坡向一变化比率最大值的方向.这里的坡度精度研究主耍指斜度,即坡度值.自从DEM理论形成以来，人们就对计算坡度的方法进行了大量的研究和实验，迄今为止，其计算方法可归纳为5种：四块法，空间矢量分析法,拟合平面法，拟合曲面彩地面平均坡度而设计的，后2种方法是为求解地面最大坡度而设度的最佳方法〔门.拟合曲面法一般采用二次曲面，即3x3的窗口(如图1)内进阵中连续移动后完成整幅图的计算工作.每个窗口中心为一个高；点e的坡度求解公式为Slope=vSlopewc.2+Slopesn2.式中Slope为坡度,Slope我为X方向上的坡度,Slopesll为丫方向上的坡度.关]•SlopegSlop«sn的计算可采用以下儿种算法：算法1:Slope*=-e3)/(2xcellsize),Slope刖=(e4-e2)/(2xcellsize).算法2:Slopewe=[(eg+2xei+65)一(切+2x03+e6)]/(8xcellsize),Slop(?sn=[(e7+2xe4+一(+2x+")]/(8xccllsizc)・算法3:Slopes=[(e8+V2x+e5)一(e7+V2x+e6)]/(8xcellsize)、Slope刚=[(e7+V2xe4+e8)-(+V2x巾+^5)1/(8xcellsize)・算法4:Slope*=L(e8+ej+65)-(e?+63+e$)]/(8xcellsize),Slope刚二[(5+C4+“)一(C6+©+C5)一/(8xcellsize)•式中cellsize为格网DEM的格网间隔［门.在一些常用的CIS软件中，采用的算法各不相同.如ERDASImagine采用的是算法4,ARC/INFO采用的是算法2.2坡度分级统计中的精度分析2.1DEM表面精度1)DEM的误差来源DEM的实际精度主耍由原始数据的采集误差和高程内插误差两方面决定.数据采集误差来自原始资料的误差、采点设备误差、人为误差、坐标转换...