不同地貌类型区1∶25万比例尺DEM的建立方法

以在 3个不同地貌类型区的试验为例证 ,研究探讨建立栅格化 DEM的技术要点和技术方法 ,并对所建立 DEM的精度进行评价。研究结果表明 ,在平原区可以直接利用 Terlk层及水系要素建立 DEM;在山区 ,则首先需要进行构造地形结构线的预处理 ,而在黄土丘陵沟壑区 ,不仅需要构造地形结构线 ,而且需借用大比例尺的高程数据进行高程加密处理 ,以最大限度地减少地貌特征信息的损失 ,为区域水土流失的动态监测基础地理数据库的建立提供重要的技术方法     

突变地形特征在DEM上的表达

黄土高原南部高塬沟壑区的地形,存在比较明显的塬边线和沟缘线等突变地形特征线,而这种地形特征在DEM表面的表达却缺乏必要研究。选长武县为研究区,将1:50 000地形图（等高线、高程点和河流等专题层）及其手工提取的地形特征线（塬边线、沟缘线和坡脚线）数字化;利用多要素构TIN方法和Hutchinson插值方法,分别在有无地形特征线参与的情况下建立10 m分辨率规则格网的DEM;利用地图代数运算和频率统计等方法,比较分析所建DEM表面的高程、坡度和剖面曲率等地形属性特征。结果表明:在ANUDEM插值（Hutchinson算法）情况下,地形特征线的参与,可显著改善DEM对地形特征的表达,既避免了平三角,又兼顾了地形的光滑和连续性特征;而在构TIN建立DEM的情况下则无明显影响。     

江西省水文地貌关系正确的DEM建立

以江西省为例,基于1∶25万地形图和ANUDEM软件,探讨了省域尺度中等分辨率的水文地貌关系正确的DEM(Hc—DEM)建立方法,并对其质量进行了评价。对DEM生产过程中的数据预处理、关键参数的确定等进行了讨论,并采用等高线套合分析、随机检验点分析和水系网络分析等方法对生成的江西省Hc—DEM进行质量评价。研究结果表明,利用现有数字化地形图上的地形信息(等高线、高程点和水系),在ANUDEM软件的支持下,可建立较高质量,能正确反映地形与地表流水关系的DEM,所建立的DEM质量可达到USGS标准。建立DEM的主要参数为:分辨率50m,迭代次数30,第2糙度系数0.5。     

基于DEM提取黄土丘陵区沟沿线

黄土丘陵区的沟沿线，是反映该区地形地貌特征的重要的地形结构线。以陕北绥德县韭园沟流域为实验样区，探讨利用数字高程模型(DEM)实现自动提取沟沿线的原理方法，并以航片及地形图等高线为依据，对所提取沟沿线的精度进行了对比分析。实验结果证明，利用DEM自动提取沟沿线是一种快速、有效的技术方法。     

不同地貌起伏状况下网格尺寸与DEM精度关系研究

不考虑DEM采样点上高程误差,以不同地貌类型区为试验地,运用统计分析方法,对不同地貌起伏的样地随机抽取采样点,比较当DEM网格尺寸变化时,对DEM高程值计算的误差以及对剖面曲率计算结果的误差,分析不同地貌起伏状况下DEM网格尺寸变化与DEM精度之间定量定性的关系,得出表示地形复杂程度的平均剖面曲率和网格尺寸是影响DEM精度的两个重要因素。通过一系列表达式推导得出网格尺寸变化与DEM精度之间定量关系。由此模型,用户可以根据不同地貌和DEM的精度要求选择适宜的网格尺寸范围,进一步为生产实践中应用提供理论依据。     

基于计曲线的DEM生成与地形分析——以在黄土高原的试验为例

数字高程模型(DEM)是水土流失监测与水土保持中地形分析不可缺少的空间数据，但是，目前国家测绘部门1：1万比例尺DEM的完成尚待时日。提出了利用计曲线快速生成DEM的技术方法，并以黄土丘陵区为试验样区，评定其精度特征与应用适宜性。实验结果表明，该方法生成的DEM同首曲线数字化生成的DEM相比，建立的效率大为提高，精度有保证，能够满足黄土高原地区一般地形分析的需要，不失为一种快速、简洁、有效的技术方法。     

南方复合地貌区DEM内插算法的对比研究

数字高程模型是数字地形分析的重要数据基础,在土壤、水文、地貌、生态环境、地质灾害、农业等领域均有广泛应用。插值生成的DEM精度与插值算法本身特性、插值区域地貌类型都密切相关,研究插值算法对不同地貌类型的拟合精度差异,对提高DEM插值精度具有重要意义。以平原丘陵兼有、水网密集分布的南方复合地貌区为研究区,对ANUDEM,IDW,Kriging,Spline,NNI,TIN六种插值算法生成的DEM分别从总体、丘陵岗、平原3方面进行误差评价,结果表明:在丘陵岗地区,ANUDEM精度最高,对地形因子拟合程度最为准确;在平原地区,ANUDEM,TIN精度较高,能准确刻画水网等细节信息;总体而言,ANUDEM插值生成的DEM更能够精确地模拟南方复合地貌区的真实地形。     

基于地形剖面线的陕北黄土高原地貌信息熵差分析

[目的]计算黄土高原地貌评价指标和剖面上高程数据信息熵,用以拟合地形起伏,评价地形,为地貌研究提供新理论依据。[方法]通过对研究区域进行剖面分析,获取地形剖面线,利用高程数据计算不同地貌类型中剖面线信息熵,绘制地形剖面线图和地形剖面线信息熵图,用来检验和评价地貌信息熵对地形的表达效果,统计两者离散程度指标,通过线性拟合找出两者相关性指标。[结果]将两图进行对比分析,发现两图走势具有一定的相似性,采用统计指标作为指示器,结果表明高程曲线与信息熵曲线具有较强的相关性,采用侵蚀模数验证,表明信息熵在表示地貌起伏或侵蚀方面具有可靠性。[结论]地貌信息熵可以用来模拟地形,且模拟效果良好,可以用于评价地貌类型。     

利用microBRIAN编制数字地形要素图

本研究采用网点法从1∶10000地形图上获取研究区的高程数据,利用mBRIAN图像处理系统建立起数字高程模型(DEM),通过光照模拟、地面曲度模拟以及迭置转换等处理,然后应用计算机分类方法做出了高程分级图、坡度分级图、坡向图、地面糙度图等地形要素图件。数字地形模型为利用计算机进行地形因子分析、土壤侵蚀研究和土地利用规划等提供了必要的基础数据。     

基于全数字摄影测量数据建立DEM时分辨率的确定

分辨率是栅格DEM的基本参数之一,其大小直接影响到DEM的数据质量和地形分析的精度。采用多大的分辨率是建立和应用DEM时需解决的基本问题。利用全数字航空摄影测量方法,获取了位于陕北丘陵沟壑区的实验样区的高精度地形特征点、线数据,在此基础上,生成了9种不同数据密度的点数据集。然后利用ANUDEM和TIN方法,建立具有不同格网尺寸的2种DEM数据系列,并提取坡度均方差,平均坡度和高程中误差。根据坡度均方差、平均坡度和高程中误差随格网尺寸变化的规律,确定了建立DEM时合适的分辨率大小。研究结果表明,在利用全数字摄影测量方法建立1:10000比例尺的DEM时,应采用的分辨率约为2.5m。     

数字流域三维地形景观构建的研究

主要探讨了三维地形景观的建立。采用全数字摄影测量获取数字高程模型(DEM)和数字正射影像(DOQ),利用DEM构造三维地形模型,将DOQ纹理映射到三维地形模型上获得三维地形景观。     

基于DEM的坡度研究--现状与展望

坡度是最基本的地貌形态指标,它对地表物质能量迁移转换具有重要影响。阐述了坡度研究的几个主要方面,包括坡度分级与坡度制图方法,DEM建立方法和DEM类型对坡度的影响,DEM分辨率对坡度的影响,坡度衰减和坡度变换研究等。指出传统坡度研究方法已与GIS的发展,DEM的广泛应用不相适应,也不能满足水文和土壤侵蚀定量模拟研究的需要。指出应从改善DEM质量和DEM对地形描述能力入手,将DEM及其基础上提取的坡度视为空间上连续变化的表面,引入数字图形图像处理方法,以区域尺度径流与土壤侵蚀模拟及其相关的数字地形分析为服务对象,对坡度问题展开系统研究。研究重点应包括:DEM类型对于坡度的影响,坡度衰减原理,坡度变换方法与变换结果应用等。     

中国5类典型区域常用DEM高程精度评价

探究常用的3种DEM在中国不同地貌区的误差分布特征,为3种DEM在不同研究区的应用提供支撑。选取中国5类典型区(华北平原、黄土高原、青藏高原、塔里木盆地和云贵高原)为研究区域,以ICESat/GLAS GLAH14点数据为参考高程,选取目前最常用的3种DEM数据,SRTM 1 Arc-Second Global(SRTMGL1),SRTM Version 4(SRTM V4),ASTER GDEM V2(ASTER V2)作为精度评价数据,结合地形要素和地表覆盖,对3种DEM在5类研究区域的高程精度进行了对比分析。结果表明:(1)在5类研究区中,总体上SRTMGL1数据精度优于SRTM V4和ASTER V2,其中以塔里木盆地3种DEM精度最高,云贵高原精度最低。(2)不同坡度区间内,SRTMGL1的数据精度皆高于ASTER V2和SRTM V4,平原地区(10°),SRTM两类DEM精度相近,可互为补充,高植被覆盖、大坡度区域,SRTMGL1数据精度一般为最优,ASTER V2精度优于SRTM V4。(3)坡向对于3种DEM的影响较小,误差分布较均匀。(4) 3种DEM在耕地和人造表面覆盖区域的精度最高,在林地覆盖区域,DEM精度最低。(5)不同地貌对3种DEM的精度具有较大的影响。SRTMGL1精度最优且受地形和地表覆盖影响最小,其次,SRTM V4在平原地区精度较好,受地形影响最大,ASTER V2在植被覆盖的地貌复杂区域精度较好,两者互有优劣。     

云南省老山自然保护区地貌特征及其对土地利用类型分布的影响

[目的] 研究云南省老山自然保护区的地貌特征及其对土地利用的影响,为该区及类似保护区资源环境管理和生物多样性保护提供支撑。[方法] 以滇东南老山自然保护区为例,基于12.5 m分辨率的DEM数据,将野外地质地貌调查与数字地形分析相结合,选择海拔、起伏度、坡度、坡向、面积—高程积分、地形剖面等揭示该区地貌特征,选择地形位指数、分布指数等定量化指标探讨地貌特征对土地利用类型的影响。[结果] ①保护区共有3个山地海拔类型、6个坡度等级、6个基本地貌类型和具有南北差异的坡向分布特征,这些地形因子进一步在碳酸盐岩和花岗岩等岩性基础上发生分异。②在地形因子和构造、岩性综合作用下,保护区内各子流域的面积—高程积分值在0.279～0.763,平均值为0.501,保护区整体处于地貌演化的壮年早期阶段,在子流域尺度上则表现出幼年期、壮年期和老年期地貌多样共存的空间格局。③随着海拔、坡度和地形位指数梯度的增大以及坡向由阳坡向阴坡的转变,以人为因素占主导的土地利用类型逐渐丧失优势地位,进而被以自然过程为主导的土地利用类型所替代。[结论] 独特的地貌空间格局特征和丰富的生境类型既是保护区生物多样性的重要支撑,也是土地利用类型空间配置形成的重要原因。     

DEM网格尺寸对地形因子影响研究——以北京市延庆县八达岭小流域为例

DEM包含了大量地形信息是地形分析的基本资料.众所周知DEM网格愈小,愈能反映地貌起伏变化的细节,对地形的描述愈准确,但是随着DEM精度的增加,数据量将以几何级数递增,所需要的时间、人力以及占用的计算机容量都大大增加,从某种意义上来说,是对计算机资源的浪费.因此DEM网格尺寸对地形因子精度的影响以及选择适宜的网格尺寸在实际应用中就至关重要了.以北京市延庆县八达岭小流域为例,不考虑DEM采样点上高程误差,采用1:10000大比例尺,运用统计分析方法,比较当DEM网格尺寸变化时,对坡度,坡向,剖面曲率和平面曲率计算结果的误差,分析网格尺寸的变化与坡度,坡向,剖面曲率和平面曲率计算结果之间定性定量关系.从精度和栅格数据量两个方面选择适宜网格尺寸范围为5～10cm.此研究对实际应用中DEM网格尺寸选择有一定指导意义.     

黄土高原沟壑区典型小流域高精度DEM制作及其应用研究

高精度数字高程模型(DEM)是水土流失规律研究与流域地形空间分析中重要的空间数据。以黄土高原沟壑区的南小河沟流域为例,以1：1万地形图为数据源,探讨了在Arcgis和ArcView地理信息平台下,生成高精度DEM及提取流域土壤侵蚀指标的步骤和方法。结果表明,提取的地形信息能准确地反映该区域地形起伏变化与破碎状况,满足当前“数字流域”建设的需要。     

典型黄土地貌高程空间变异性研究

黄土高原地形与地貌自南向北有序变化,构成其独特的地理景观。为了研究不同黄土地貌之间高程的空间变异特征,选择7个典型黄土地貌样区,以其30 m分辨率DEM数据为数据源,使用变异函数模型特征参数定量地反映样区地貌的个体特征与空间分布特征。研究表明:4 000 m为最能突出高程空间变异规律的窗口,并在此尺度下分析得出不同样区高程空间分布规律:地貌越复杂、破碎,高程空间自相关性范围越小;高程的空间变化幅度随地貌的发育不断减小;高程具有较强的空间相关性,其变化为各向异性。5个指标按样区顺序从淳化向北到神木,按大—小—大或小—大—小的顺序变化,与黄土高原由南到北的地形复杂程度变化相吻合。     

水文地貌关系正确DEM的建立方法

 水文地貌关系正确DEM(hydrologically correct DEMs,Hc-DEM),是指符合水文地貌学基本原理,正确反映水文要素(水流方向、水流路径、水系网络、流域界线等)与地貌特征发生和位置关系的DEM。区域尺度水文和土壤侵蚀等研究中,地形因子参数只能利用DEM来提取,为了准确反映地面形态,有效提取地貌和水文特征因子,建立Hc-DEM是必需的。笔者对Hc-DEM的概念、建立方法进行了讨论和介绍;以黄土高原为例,提出了利用多种比例尺数字地形图和ANUDEM软件建立DEM的关键参数;通过与TIN方法建立的DEM的比较,对所建立的DEM进行了简要评价。研究表明,利用我国已有的数字地形图和ANUDEM软件,可以建立Hc-DEM,为流域水文和区域尺度水土流失定量分析模拟、区域尺度植被适宜性评价等研究提供更加直接的数据支持。     

基于双向地形阴影法的黄土侵蚀沟自动提取技术

沟蚀严重危害着土地资源和生态环境,研究高分辨率数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）的侵蚀沟自动提取技术进行侵蚀沟动态监测,以期望能替代目视解译提取。双向地形阴影法是一种兼顾提取精度和效率的侵蚀沟提取方法,但仅针对黄土台/塬地貌,在其他地貌下其提取结果会产生较多误提区和漏提区。为使其适应不同地貌,该研究以陕西吴堡县3.2 m DEM为试验数据,综合沟谷线缓冲区填充法、膨胀腐蚀法以及面积阈值法消除误提区和漏提区,并通过模块化编程及数据分块计算,实现侵蚀沟自动提取,最后在全县范围内均匀选取10个小流域为样本,使用0.65 m影像目视解译的结果进行精度验证。结果表明：1）实现了误提区和漏提区的自动消除,得到了吴堡县侵蚀沟分布图;2）在10个验证小流域中,该研究方法提取侵蚀沟的精度为81.1%～86.3%,平均精度为83.8%。该研究综合应用沟谷线缓冲区填充法、膨胀腐蚀法和面积阈值法消除误提区和漏提区,使该方法能适应非黄土台/塬地貌,并在此基础上研发了能实现大区域侵蚀沟提取的算法及软件。     

基于GIS的露天开采矿区地形特征及植被恢复研究

以露采矿山为研究对象,以破损地形特点及植被恢复为研究目标,利用Arc GIS技术分析研究区地形复杂程度及汇水情况,探讨了露天开采矿区植被修复和绿化的技术方法。结果表明:以数字高程模型为基础,对矿区的高程、坡度和坡向的空间分布情况进行统计分析,同时得到区域汇水分布图,可作为区域规划依据。选取地形起伏度、地表粗糙度和高程变异系数作为地形复杂度指标,根据地形复杂度对矿区进行分区治理,在矿区地形特征基础上因地制宜地选择植被恢复技术,并根据植物配置营造符合不同季节的植物景观效果,使矿山迹地重建地貌相对稳定并与周围景观相和谐,为废弃矿区生态修复提供了借鉴和思路。