基于不同比例尺的DEM地形信息比较.docVIP

 西北大学学报 (自然科学版) Jo u rna l o f N o r thw e st U n ive r sity (N a tu ra l Sc ience E d it io n) 2003 年 4 月 第 33 卷第 2 期 A p r. 2003 V o l. 33 N o. 2 基于不同比例尺的 D EM 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 D EM 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 A R C ?V IEW 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 D EM 对于 D EM 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 中图分类号: G 206. 2 文献标识码: A 文章编号: (2003) 0220237204 数字高程模型 (D EM ) 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。D EM 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 地形图建立的地形数据库便成为此项工程的主要信 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 D EM 造成的影响及不同比例 尺 D EM 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D EM 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. 06 m , 总 面 积 100 km 2。 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. 38 km ?km 2 , 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 5 m 的 D EM 作为研究对象, 基于 1∶1 万地 形图建立的 D EM 所派生的等高线谷脊部位水平位 移为 1. 038 7 m , 平滑部位水平位移为 0. 280 7 m , 全区等高线水平位移平均值为 0. 341 3 m , 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 D EM 的精度, 进而将会使 D EM 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 D EM 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 D EM 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 . E ck e r t) 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 ; 测绘遥感信息工程国家重点实验室开放研究基金 (W KL 990320) 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 D EM 。 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 D EM 中地面整体坡度降低, 总体地形向平坦转化。 1