不同精度DEM流域地形特征提取分析及坡度误差控制研究

以北京密云水库牤牛河流域为试验区,对该流域4种精度DEM提取的流域地形值进行分析,并基于此对不同精度DEM所提取的坡度值进行了误差量化控制,运用曲线回归方法,建立了坡度损失拟合方程系.试验证明,该方法对坡度误差控制较好,具有较大的应用价值.     

顾及林草覆盖的大比例尺坡度因子计算

本文针对四川省区域水土流失动态监测对坡度因子计算的新要求,从大比例尺DEM数据快速、准确提取林草和非林草覆盖区坡度因子,以VS2015为开发平台,采用C#开发语言,基于ArcObjects类库进行二次开发,解决了内存溢出问题和林草与非林草覆盖区坡度因子镶嵌问题,开发了新的坡度因子计算程序。本文选取都江堰为实验区,实现了坡度因子快速提取,共耗时2分43秒。本方法能克服DEM计算坡度产生的边缘效应,快速对大批量DEM数据进行坡度因子提取,可用于四川省常态化水土流失动态监测及消长评价工作。     

Python辅助下的坡度提取不确定性分析

以30 m空间分辨率的DEM为试验数据源,借助Python地理建模技术深入研究坡度提取的不确定性。以平均坡度来代表坡度的一般水平,将研究区划分为7种地貌类型,将30 m分辨率的DEM数据重采样成30~120 m分辨率的10组DEM数据,使用以Arc GIS平台和Python开发语言为基础的地理建模技术,定量分析平均坡度与DEM空间分辨率、区域地貌特征的关系,研究坡度提取的不确定性。结果表明:研究区内不同地貌区域提取的平均坡度都随DEM分辨率的减小而减小,衰减速率基本不变;其回归方程的常数项与所在地貌单元的沟壑密度呈二次函数变化特征;坡度提取的精度与DEM的分辨率呈正相关的关系;基于Python的地理建模技术有效地整合了坡度提取分析方法,极大地提高了分析效率;研究结果进一步验证了现有坡度提取方法的不确定性。     

DEM分辨率变化对坡度误差的影响

分析了坡度提取算法的数学模型,并结合实际数据进行了分析和验证,提出了对误差进行敏感性程度分析的方法,得到了根据DEM分辨率或平均坡度计算坡度误差的公式。     

基于 DEM 对喀斯特地貌山地及水系信息的提取--以桂林阳朔县为例

以30 m分辨率的SRTM－DEM数据为基础,通过GIS的空间分析功能,首先对数据进行坡度分析,通过坡度分级法将山地与平原划分,自动提取出山地的信息,再运用碎斑处理结合TM影像对结果进行修正;其次,在ArcGIS的水文分析（ Hydrology）模块下对 DEM进行数字地形分析,提取流域特征。经分析得到了研究区域的山地及河网特征信息,并与实际地形及河流水系大致吻合,改进了传统手工和野外调查为主的提取方法,初步实现了山地、水系信息的自动提取,为研究区域社会经济更好更快地发展具有一定的参考意义。     

基于Hutchinson的DEM建立及质量评价

建立高质量的数字高程模型(DEM)是正确计算坡度、坡向、提取流域地形特征、进行水文分析的前提。国外应用最广的是基于Hutchinson方法的DEM插值方法和应用该算法的软件ANUDEM,该软件采用有限微分内插技术和地形强化算法,自动去除伪下陷带点和生成输入数据错误文件。研究表明,通过等高线回放、DEM中误差、坡度、河流、光照模拟等方面的对比,ANUDEM生成的DEM表面光滑,比常规用TIN方法构建的TIN-DEM更能准确地表现地形起伏,其提取的坡度、光照图更准确,适宜进行水文分析。     

基于DEM的坡度坡向误差空间分布特征研究

研究DEM误差和坡度坡向误差的关系,澄清目前关于坡度坡向误差空间分布的矛盾观点,明确指出基于DEM提取的坡度坡向误差主要分布在平坦地区,并通过实验对结论进行验证,所得结论对实际工作有一定的指导意义.     

基于LRIS-3D建立高分辨率DEM的方法及对比研究

在基于LRIS-3D系统建立高分辨率DEM基础上,以黄土高原丘陵沟壑区桥沟小流域为对象,利用GIS工具,以三维激光扫描系统扫描数据为基础数据,研究基于DEM的数字地形特征和水文特征的提取与分析方法。研究结果表明：与普通DEM相比,高分辨率DEM提取研究区平均坡度变小、坡度标准差变大,总体地形向平坦转化,坡面曲率增大,沟壑密度增大,更详细地描述了地表特征。对流域水文过程分析、特别是对流域汇流的参数确定及汇流模型的建立有积极作用。     

SRTM(1″)DEM在流域水文分析中的适用性研究

高精度的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据是流域水文分析应用的基础。美国地质调查局新发布了全球高分辨率数字高程数据产品,其空间分辨率为1″(约为30 m)。为评价该数据在流域水文分析中的适用性,以鹤壁汤河流域为实验区,以机载LiDAR DEM数据为参考,统计了SRTM(1″)数据的高程误差,分析了坡度、坡向、地表覆盖等对误差的影响;在基于地形的水文分析中,统计分析了SRTM(1″)数据误差对地形湿度指数、坡度坡长因子以及汇流动力指数等地形指数计算的影响;最后选取流域汇水区面积、最长水流路径长度、形状系数、弯曲度系数等流域特征参数对两种DEM数据提取结果进行了对比。研究表明SRTM(1″)DEM数据具有较高的精度,原始数据均方根误差为5.98 m,在消除平面位移误差后减小为4.32 m。基于地形的水文分析表明SRTM DEM与LiDAR DEM计算结果具有一定的差异,地形湿度指数平均值略高,坡度坡长因子和汇流动力指数平均值偏低,离散度偏小,这与SRTM DEM在微地貌以及高坡度地形区存在失真相关。两种DEM数据提取流域特征参数差异较小。上述研究表明SRTM DEM(1″)数据在流域水文分析中具有较大的应用潜力。     

坡度分级对地面坡谱的影响研究

地面坡度是最重要的地形定量指标之一,建立科学合理的地面坡度分级体系对坡度进行科学研究具有重要的意义。总结了近些年在坡度分级研究方面的已有成果,利用高精度1∶10000 DEM数据为信息源,提取了不同分级的坡谱,研究了不同分级方法及等差分级的不同级差对地面坡谱的影响。结果表明:不同的坡度分级法可以获得不同的地面坡谱表达;自定义分级法得到的坡谱对具体的应用有实际指导意义,模式分级法可以更好地表达地表形态;3°等差分级的坡谱在实际研究中更具适用性。     

基于填挖方分析的DEM精度评价模型

针对DEM高程中误差评价指标的不足,提出了一种基于填挖方分析的DEM精度评价模型以及计算方法,将DEM填挖方误差E_c定义为待评价DEM与参考DEM在同一区域的三维体积差异和与该区域面积之商。探究了DEM填挖方误差和DEM分辨率R以及地形平均坡度S之间的关系,得到DEM填挖方误差的定量估算模型为E_c=0.004 8·R·S。实验表明,模型估算精度达95.85%以上。该模型为在不同地形条件下,确定满足限差要求的DEM分辨率提供了依据。     

基于主成分分析法的DEM粗差定位

规则格网DEM数据结构简单,易于存储,因而针对于它设计的粗差探测算法成果丰富,较为常用的有基于坡度信息算法以及基于参数统计方法。本文在现有算法的基础上,将主成分分析法应用到DEM粗差定位中,充分考虑DEM数据空间相关的特性,使粗差检测更为准确可靠。本文采用实测的ZX铁路线DEM数据对该算法进行检验,从试验结果可以得知,新算法不仅适用于生产者,也可面向最终用户。     

如何利用DEM在ArcGIS中制作坡度分级图

主要介绍了利用1:50 000 DEM作为数据源来制作坡度分级图的计算方法、参数指标、及利用ArcGIS对DEM光栅进行坡度分级,最后将光栅转为矢量,最终获得坡度图的全过程.     

机载LiDAR点云密度对DEM精度的影响

机载激光雷达技术(LiDAR)作为一项先进的遥感技术,是植被覆盖区DEM获取的重要手段之一,而不同地形坡度条件及点云密度对DEM产品质量有重要影响。本文以辽宁省某市的机载LiDAR数据为基础,选取5种不同地形坡度的点云数据,通过随机、等间距及基于曲率3种不同的点云抽稀方法,按照点云保留率为80%、60%、40%、20%和10%共5个不同梯度的抽稀倍数对原始点云进行抽稀简化处理,生成与之对应的DEM并对其进行精度评价,以此研究地形坡度、点云抽稀方法、抽稀倍数对DEM精度的影响。结果表明,DEM精度与地形坡度呈负相关关系,即RMSE随地形坡度升高不断增加;基于曲率的抽稀方法在地形坡度＞30°时,相较于其他两种方法RMSE较小,具有明显优势;40%的点云保留率是平衡DEM精度与数据存储效率的一个节点,当点云保留率<40%时,DEM的高程RMSE会迅速增大。该研究对于利用机载LiDAR进行大范围DEM生产具有一定的指导和借鉴意义。     

一种统计坡面上土地表面积的方法研究

本文主要介绍和研究一种统计坡面上土地表面积的方法。建立在G IS的基础上,利用江浦县1∶25万、1∶5万地形图、六合县1∶5万地形图的数字化等高线生成的DEM数据,自动提取坡度信息、计算坡度的正割值信息,并分别与江浦县和六和县的同空间分辨率的土地利用栅格数据进行叠合分析,得出两县不同土地利用类型在不同坡度级上的表面积和投影面积数值。并经不同比例尺、不同空间分辨率、不同区域内各类土地的表面积与投影面积之比作比较。研究结果表明,利用此方法提取的表面积在一定研究范围内,对于那些坡度较大而且面积亦大的土地利用类型面积的准确统计有重要意义。     

DEM辅助的卫星光学遥感影像山体阴影检测与地形辐射校正

提出一种结合DEM的山体阴影检测与地形辐射校正方法。首先对卫星影像多波段信息用特征法进行阴影检测,然后结合DEM数据用模型法进行山体背阴面检测以及投影区域检测,将3个结果综合分析,按照形成原因将阴影检测结果分为8类,最后结合太阳入射角信息,利用信息匹配的阴影补偿法和地形辐射校正物理模型,进行卫星光学遥感影像辐射校正。试验证明该方法能恢复山体阴影区的信息,并且有效降低地形效应的影响。     

基于栅格DEM的地形特征提取与分析

以陕北延安地区燕儿沟流域为实验样区,运用比较分析法和数理统计法进行基于栅格DEM的地形特征提取和分析,以及DEM分辨率对地形特征的影响,并计算和比较了地形特征的空间统计分布。研究表明:一个相对真实的DEM能够通过修改生成DEM的基本材料,以及对DEM进行再加工而获得。由于DEM分辨率的不同,由此得到的地形特征值(如坡度、地形指数、河网密度等)在统计特性上也会随之变化。随着DEM分辨率的降低,坡度减小,地形坦化,地形指数均值变大,流域总面积变大,子流域数量减少,河流总长度减小,河网密度降低。     

插值条件下格网DEM坡度计算模型的噪声误差分析

针对目前DEM（Digital Elevation Model, DEM）数字地形分析的精度评价多数不考虑DEM误差的空间自相关性或仅仅采用经验的自相关性模型问题,本文从DEM插值入手,从理论上推导了插值条件下格网DEM邻域窗口内坡度噪声误差的空间自相关性模型以及坡度精度模型,并选取典型的插值方法和坡度差分算法,从实验角度分析了在顾及和不顾及空间自相关性两种情况下的格网DEM坡度计算模型的噪声精度,实验结果表明：坡度精度受DEM噪声误差的空间自相关性影响较大,并与DEM插值方法和坡度计算模型中的差分算法有关。     

露天矿区多源数字高程模型数据对比分析

针对数字高程模型数据源不同会带来一定的不确定性和差异性的问题,选取德国某露天矿为实验区,以高精度DEM数据TanDEM-X为参照,对比了SRTM、AW3D30、ASTER GDEM与TanDEM-X数据的高程精度,分析了DEM数据的差异.结果表明:(1)露天矿区的开采和复垦活动明显地体现在了不同时期获取的DEM高程变化...     

基于DEM划分流域河网坡岸带汇水区的方法研究

基于DEM提取流域河网、生成子流域的理论方法研究已经有了一定的进展,并得到了广泛应用.在DEM生成河网的过程中形成的网格流向矩阵和网格累积矩阵能够充分揭示流域网格单元的水流方向特征和汇水面积特征,利用这些特征关系能够对流域进行更进一步的划分,更好地满足实际需要.本文在DEM提取流域河网的基础上,结合网格流向矩阵,精确解...