西北大学学报(自然科学版)JournalofNorthwestUniversity(NaturalScienceEdition)2003年4月第33卷第2期Apr.2003Vol.33No.2基于不同比例尺的DEM地形信息比较陈楠,汤国安,刘咏梅,张春燕(西北大学城市与资源学系,陕西西安710069)摘要: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ARCƒVIEW地理信息系统软件。研究结果表明,在该地区内,利用1∶5万所提取的地面坡度、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DEM对于DEM应用精度的估算与误差的纠正有一定的指导意义。关键词:数字高程模型;地形因子;比例尺:G206.2文献标识码:A:10002274X(2003)0220237204数字高程模型(DEM)是地理信息系统地理数据库中最为重要的空间信息资料和进行地形分析的核心数据系统,在测绘、资源与环境、灾害防治、国防等与地形分析有关的科研及国民经济各领域发挥着巨大的作用。DEM也是进行黄土高原水土保持规划与治理,特别是实施“山川秀美”工程的重要技术支柱。然而,由于工作量巨大,利用1∶1万地形图建立高精度地形数据库的工作在近期内无法完成。但是,国家对黄土高原地区退耕还林、还草的事情非常重视,迫切需要能满足要求的地形数据库,1∶5万世纪40年代,萨里谢夫就总结了前苏联在第二次世界大战期间地图生产的经验和制图科学研究成果,出版了《制图原理》和《地图编制》等著作。随着现代制图技术的变革,这方面研究更加深入和广泛。但是,由于制图综合对DEM造成的影响及不同比例尺DEM的信息损失量,目前还没有人研究过不同比例尺地形图。1实验方法本研究以陕北绥德县韭园沟流域为实验样区。息源。目前,以地形图作为基本信息源建立DEM仍该区位于东经110°15′00″～110°22′30″,北纬37°32′然是最常用的方法之一,而地形图本身综合取舍的30″～37°37′30″,平均海拔高度980.06m,总面积100km2。实验区内沟壑纵横、地貌破碎、侵蚀强烈,是典型的梁峁状黄土丘陵沟壑区。实验区内沟壑密度为7.38kmƒkm2,地面粗糙度为1.18;地形图、遥感图像以及各种文字资料都比较齐全,是国家自然科学基金研究课题的重点试验区之一。本研究基于1∶5万和1∶1万地形图建立的分辨率为5m的DEM作为研究对象,基于1∶1万地形图建立的DEM所派生的等高线谷脊部位水平位移为1.0387m,平滑部位水平位移为0.2807m,全区等高线水平位移平均值为0.3413m,高于国家标准,完全能够真实地表达实际地形地面特征。结果会影响到DEM的精度,进而将会使DEM用精度受到不同程度的影响。的应本研究是国家自然科学基金项目“数字高程模型不确定性及其对应用影响研究”的研究内容之一。以1∶1万DEM中的数据为真实值,在众多地形因子内选取地面坡度、剖面曲率、平面曲率3因子作为研究对象,分析1∶5万DEM中各因子的信息损失量。早在1921年,就开始对地形图制图进行综合的研究,并且取得了显著的成果。例如:1921年,艾克尔特(M.Eckert)首次叙述了制图综合的概念;在20收稿日期:2002201215基金项目:国家自然科学基金资助项目(49971065);测绘遥感信息工程国家重点实验室开放研究基金(WKL990320)作者简介:陈楠(19752),男,福建厦门人,西北大学硕士生,从事地图与地理信息系统研究。比较分析法为本研究的基本研究方法。研究中度最大值也低于1∶1万DEM。这说明由于原始等高线间距的增大以及弯曲的简化使1∶5万DEM中地面整体坡度降低,总体地形向平坦转化。1∶5万DEM中的标准差也小于1∶1万,这说明1∶5以1∶1万比例尺5m分辨率DEM为真值,与1∶5万5m分辨率的DEM比。所提取的地形信息进行对万DEM中坡度的变动范围比在1∶1万DEM小,反映了1∶5万DEM的概括作用。表1地面坡度统计表中2结果与分析2.1提取地面坡度精度分析坡度是与地表形态密不可分的一个地形因子,坡度的变化会引起一系列的相关变化。如在分析地表表面积时用到了地面坡度;分析沟壑数量时,进行汇水量分析的功能模块也将地面坡度作为重要影响因素加以考虑。因此,研究不同比例尺DEM中地面坡度的变化可以反映DEM的可信度。Tab.1Statisticsofsurfaceslope坡度统计表最...