基于格网DEM线状分析窗口的地形特征线快速提取方法

提出基于正交条带状分析窗口及DEM数据,实现地形特征线快速提取的方法。通过在黄土丘陵区的实验显示,该方法与现有的方法相比具有提取方法简单、精度高、栅格矢量数据格式间转换较为方便的特点。     

基于MATLAB的数字地形分析

从介绍MATLAB软件强大的计算和图形表达功能入手,分析了MATLAB在基本数字地形分析和复杂地形分析中简单而快速的应用。     

DEM及数字地形分析中尺度问题研究综述

基于DEM尺度的概念与类型、DEM地形分析的尺度效应、DEM地形分析尺度研究的关键问题、DEM地形分析尺度研究的方法等几个方面的论述,分析了当前国内外在该领域的研究进展,并指出了今后应重点研究的方向,包括自然地面与DEM模拟地面之间的尺度匹配、尺度冲突与尺度耦合的关系;空间尺度参数对DEM地形分析影响的过程与机理;DEM格网单元地形分析的异质性效应。在尺度层面上,提出不同地形复杂度条件下的DEM地形分析的确定性与不确定性规律,建立以尺度为自变量的多尺度地形分析模型,建立DEM地形分析的尺度转换模型。     

DEM坡度计算的适宜窗口分析

局部分析窗口大小是DEM坡度计算的关键因素之一.首先建立不同分析窗口下的坡度精度模型,讨论拟合曲面和DEM地形曲面匹配程度的分析方法,然后以分布在不同地貌类型和地形特征部位的样点为研究对象,分析不同窗口大小对坡度计算的影响规律;通过X2检验法,研究不同分析窗口下拟合曲面和DEM曲面的匹配程度,最后综合考虑两个方面的影响,探讨基于DEM坡度计算的适宜窗口.研究主要结论为:①坡度计算精度随着分析窗口的增大而提高;②随着分析窗口的增大,拟合曲面与DEM地形曲面之间匹配性逐步减弱;③坡度计算的精度应该在拟合曲面和DEM地形曲面相匹配的前提下,通过适当扩大局部窗口来获得,推荐5×5局部分析窗口为DEM坡度计算的适宜窗口;④DEM地形参数计算中,不应过分的追求计算精度而忽视形态的相似性,否则尽管地形参数的精度很高,但只具备数学意义而没有地形意义.     

不同分辨率SRTM-DEM的数字地形分析比较研究

以通化地区为试验区,利用Arc/Info软件,将原始的SRTM数据生成等高线,再插值生成不同分辨率的DEM数据,提取了高程差、坡度、坡向、地形阴影数字地形信息,并根据D8算法,对流域信息进行提取。结果表明:不同分辨率的DEM在描述地形的整体变化上存在的差异很小,但高分辨率的DEM可以更好地反映出地形的细微变化;在水文模拟方面,流域网络的数量及沟壑密度与DEM的分辨率成正相关的关系,但由于高分辨率的DEM信息冗余,在水文模拟方面,提取流域网络的时候会出现生成伪沟谷的现象。     

基于BP网络的复合地形因子提取研究

针对复合地形因子现有提取方法过程叠加繁琐、计算量大等问题,利用BP神经网络自适应性好、泛化能力强的优势创建了复合地形因子提取的BP神经网络法。以黄土高原DEM为数据源,选取复合地形复杂度指标为研究对象,采用控制变量法优选网络结构,结合Levenberg-Marquardt算法改进网络收敛速度与精度,优化样本库以克服过拟合问题,获取了综合性能最优泛化模型。实验结果表明,BP神经网络法较传统方法功效显著,拟合优度达到0.99,命中率达到99.98%,均方差为2.91×10^-5,残差最大绝对值为0.16,平均绝对百分比误差为2.95%,模型提取10次结果标准差最大值为0.14;BP网络用于复合地形因子提取有效可行,为快速提取复合地形因子提供了新途径。     

输电线路的数字微地形自动提取方法

微地形是输电线路工程安全运行、电线积冰风险区划和线路建设期能耗计算等工作的重要基础,实现输电线路微地形的合理提取是复杂地形条件下电网工程建设的前提与保证。针对传统输电线路微地形提取存在决策知识模糊、主观因素影响大和缺少定量提取指标等问题,依据规程中微地形分类体系,提出了以地形位置指数、坡度、相对高程和水体距离为特征因子的组合表达输电线路微地形提取决策方案,利用数字地形分析技术建立了输电线路微地形自动提取方法。以2012—2018年某电网公司9条输电线路域栅格数字高程模型数据进行提取实验,实验结果与分析表明,所提方法能够有效提取垭口地形、高山地形、抬升地形、峡谷地形和水汽地形5类典型输电线路微地形,且揭示了微地形分布与线路灾害发生的相关性,可为电网建设可行性论证、线路精细化设计等提供技术支持。     

数字地形分析与地形三维可视化表达研究

数字地形分析是基于数字高程模型(DEM)进行地形分析的一种数字分析技术,是常规纸质地图分析、DEM应用范围的拓广和延伸。地形的可视化表达是地形地貌、景观建模、地形分析等领域的基本技术手段之一,通过和地形分析技术的有机结合,可使地形的表达更加逼真形象。本文简要论述了数字地形分析的基本内容和原理,总结归纳了地形三维可视化表达的相关模型。     

利用地形信息强度进行DEM地形简化研究

在对现有的DEM地形简化方法进行总结分析的基础上,提出了一种利用地形信息强度指数的DEM简化方案。首先提取DEM点位地形信息强度指数值,然后通过阈值法确定候选地形特征点重构DEM,以国家基本比例尺1∶5万DEM作为参照目标,并将重要点法和三维道格拉斯法作为对比方法,对应用该方法进行地形简化的效果进行了综合评价。实验结果表明,该方法应用于大范围DEM简化中可以有效地保留地形骨架的结构特征,同时具有较高的数值精度,可以满足不同层次的多尺度DEM建模的要求。     

基于数字地形分析的小流域分割技术

小流域是具有相对完整自然生态过程的区域单元，适宜尺度的小流域可作为生态评价、地理过程的基本单元。基于数字地形分析技术的小流域分割技术，既是建立这种地学分析单元的关键技术，同时也实现了流域制图自动化。     

基于栅格GIS滑坡风险评价方法中格网大小选取分析

以地理信息系统（GIS）作为工具和研究手段的滑坡风险评价方法已得到了普遍的认可和使用，较为成熟的方法是基于栅格GIS的滑坡风险评价方法，即将滑坡风险评价中考虑的各种因子归一化处理后转换成相同空间分辩率的定量数据，然后根据特定模型进行数据运算，最后得到风险评价结果图。但在风险评价过程中存在这样的问题：对于已经量化的各影响因子，采用什么样的空间分辩率来栅格化这些因子数据才比较合适。该文以基于地形的香港大屿山滑坡风险评价为例，分析了影响空间分辩率选择的因子，并给出了影响因子空间分辩率确定的经验公式。     

A Method to Determine Appropriate Spatial Resolution for Hard Image Classification

This study analyzed the relationship between the spatial resolution and the hard classification effect based on pixel-based image classification, and then discussed how to determine appropriate spatial resolution. Thematic maps of winter wheat derived from 250 m MODIS image, 19.5 m China-Brazil Earth Resources Satellite (CBERS) image, and 2.44 m QuickBird image were used to examine the classification effect as a case study. It indicated that the “Pareto Boundaries” and the “within-class variability” could be used to determine the coarsest and the highest resolution for hard classification, respectively. The methods proposed in this study should be useful to guide how to select appropriate spatial resolution for land cover mapping.     

DEM误差的空间自相关特征分析

采用空间自相关分析方法,从空间角度对数字高程数据误差的空间分布特征进行了研究。实验表明,利用双线性曲面表示地形表面时,产生的数字高程数据误差的全局Moran’sI指数趋近于0,在整个区域单元上的分布不存在显著的全局空间自相关,邻近区域单元上高程数据误差之间的关系在整体上既不综合表现为趋同,也不综合表现为趋异,高程数据误差的整体空间格局为随机格局;而且数字高程数据误差在空间上的分布与地形坡度和地表粗糙度有一定的联系,一般情况下,平均坡度、地表粗糙度越大,高程数据的全局Moran’sI指数偏离0稍远一些;否则,距离0近一些,但全局空间自相关仍不显著,在整体上表现为随机格局。     

我国区域地貌数字地形分析研究进展

区域地貌研究是区域地理研究不可分割的重要组成部分。传统的基于DEM的数字地形分析方法,虽能较好提取各种地形定量因子,但由于分析算法的局限,很难实现对一个特定区域地貌的宏观形态特征与成因机理进行定量的分析。为此,近年来我国学者在该领域进行了系统的探索与创新实践,基于国家基础地形数据库多尺度、高精度的DEM数据,开展了基于DEM的区域地貌形态特征、地貌发育演化特征的研究。通过宏观形态指标分析法、地形特征要素分析法、地形信息图谱分析法等一系列方法,实现了对区域的地貌形态特征提取与分类、分区制图,取得了一批有重要国际影响的研究成果。在全国尺度以及黄土高原、青藏高原、西南喀斯特地区和月表月貌的区域数字地形分析方面,更彰显出研究的特色和优势。     

栅格尺度对DEM分析中地形因子的影响

数字高程模型（DEM）是地形分析的基础。DEM的栅格大小直接影响着分析的结果。而栅格大小越小，尽管越能精确的反映和描述地形变化情况，但是计算量也是大量的增加。所消耗的代价也大大增加。因此DEM栅格尺度对地形因子的影响研究具有极其明显的意义。本文通过对浙江省桐庐县的丘陵地区和云南省洱海地区的山地地区为例。在不考虑数据误差的基础上，通过定性定量地比较不同栅格尺度对坡度、坡向的影响，得出对两种地形的异同点。为以后的实际工作起到一定的指导作用。