基于不同方向参考系DEM提取坡度的差异性分析

坡度指标通常基于DEM数据以固定算法直接提取。坡度误差主要来源于算法模型误差和数据误差等,很少顾及在建立DEM时空间参考系方向的变化引起的坡度差异。本文以数学高斯曲面为基准,通过改变参考系X、Y轴方向,对不同参考系下的DEM数据以三阶反距离平方权差分坡度算法提取坡度并分析其差异,结果表明:1.空间参考系方向变化对坡度差异的影响与地表剖面曲率有关,在山顶、谷底以及鞍部等坡度变化较为明显的地形区域,较为显著,两者成一定的正相关,而且与坡向变化率也存在相关关系。2.坡度、坡向差异随着空间参考系方向变化呈现周期性,周期为90°,近似按正弦(y=a·sin(1/2kπ+φ)φ∈[0,π/2])规律变化,在45°处达到峰值,而在0°与90°附近,6°范围内平均差异变化较为平缓,但与正弦曲线偏离较大,且随着空间分辨率的降低,参考系方向引起的坡度、坡向差异有增加的趋势。实验表明在研究区建立独立参考系时应顺应平均坡向原则,以减小参考系方向对坡度、坡向的影响。