DEM地形信息提取對比研究

杜安麗

摘要：DEM自動獲取的數據存在精度不足的問題，人們需要結合不同比例尺下DEM數據與以往的數據來驗正DEM數據。DEM地形信息提取對比的要點為為對比坡度提取算法結果、比例尺選擇的結果、最佳單元格選取的結果這三項參數。本次研究說明了這堿項參數對比的方法。

關鍵詞：DEM；地形信息；坡度

DEM數據獲取技術令人們可以實時了解某片區域的地形地貌。然而DEM自動獲取的數據存在精度不足的問題，人們需要結合不同比例尺下DEM數據與以往的數據來驗正DEM數據。現以坡度的DEM地形信息提取對比說明DEM地形信息驗證的要點。

1項目概述

提取信息的區域為福建省丘陵地帶。該區域整體形狀為長方形，東西最大寬度為480km，南北最大長度為530km，土地面積為12.14×104km2，該地東北——西南走向呈現坡度，兩列大山中亦有呈現坡度的山脈。現結合DEM地形信息數據提取坡度信息。

2DEM地形信息數據統計

現應用DEM數據信息數據結果如表1與表2，依照國家規定的標準，除平原外，將海拔分為5級，海拔劃分的標準如表3，現結合表1與表2的數，以表3為標準，選擇最佳比例尺。

獲取1：25萬的信息數據結果如表1：

獲取1：10萬數據結果如表2：

海拔分級標準描述如表3：

3DEM地形信息數據提取

3.1坡度提取算法

從表1與表2的數據統計結果可知，當格網大小相同的時候，獲得的數據是不一樣的。比如在1：25萬的比例尺下，當網格為21×21～25×25這片區域中，可得起伏度最高為1223m及最低1085m，而在1：10萬的比例尺下，當網格為21×21～25×25這片區域中，可得起伏度最高為774m及最低719m。兩組數據差異極大。現需要通過調整比例尺獲得較為精準的數據。

現擬合1：25萬比例尺的數據統計，得曲線為圖1（a），結合圖1顯示數據可得判定系數R2=0.90872，獲得擬合方程y=249.80ln（x）-447.77為最佳擬合系數。應用同樣的方法擬合1：10萬比例尺的數據統計，得曲線為圖1（a），結合圖1顯示數據可得判定系數R2=0.98163，獲得擬合方程y=29.59ln（x）-151.80為最佳擬合系數。

結合擬合方程，應用最大高差法獲得最佳統計單元值。最大高差法是應用計算了解待定測點與已知點之間的高差，計算得出待定測點的高程。應用最大高差法可知區域內1：10萬的比例尺最佳統計單元值為0.4km2，而1：25萬的比例尺最佳統計單元值為4.41km2。

3.2比例尺的選擇

在提取DEM信息中，如果要準確的呈現坡度起伏度信息，就要準確的選擇比例尺參數。

1：25萬比例尺與1：10萬比例尺下坡度起伏度的比例差異數據統計如表4：

圖2（a）為1：25萬比例尺下福建省地勢起伏分級圖，圖2（b）為1：10萬比例尺下福建省地勢起伏分級圖。從兩幅圖的呈現結果可知，在不同比例尺下，福建省地勢起伏分級圖有差異。以空間統計為例，1：24萬尺度下，它的小起伏山地均有分布，而在1：10萬尺的比例尺下，小起伏山地則分部在福建省東西部，。而從面積統計來說，1：25萬尺小起伏山地面積占比50.23%，而在1：10萬比例尺下卻是丘陵占比最大。應用我國1982年出版的出版的福建省地貌數據為例，1：25比例尺的數據信息比較符合真實的數據。從1：25萬比例尺與1：10萬比例尺獲得的坡度起伏數據來看，目前準確的說明哪一種比例能準確的說明某一區域坡度起伏變化的準確度，如果要確定比例尺選取的合理性，需對比以往的坡度統計數據結果或遙感獲得的數據結果來確定。

3.3最佳格網單位的數據擬合

統過計算可知在1：10比例尺下最佳統計單元值為25×25，即0.4km2，而在1：25萬比例尺下最佳統計單元值為21×21，即4.41km2。現在結合這組數據擬合1：400萬編制的最佳格網單元，擬合結果如圖3，從圖3的擬合數據顯示可得，如果在1：400萬的地貌地圖中，可得判定系數R2=0.99684，獲得擬合方程y=5.68ln（x）-13.18為最佳擬合系數。國際通用的1：250萬比例尺最佳統計單元數據為16km2，而從研究的結果來看，福建省的1：250萬比例尺最佳統計單元格為18km2。由此可以說明，最佳的統計單元格面積不是一定的，需根據坡度提取的算法及比例尺選擇的結果擬合數據，獲得最佳的單元格面積。

結論：DEM地形信息提取對比的要點為為對比坡度提取算法結果、比例尺選擇的結果、最佳單元格選取的結果這三項參數。對比的方法為結合不同比例尺下坡度數據的差異，擬合出固定比例尺下最佳的單元格，結合以往地貌數據記錄選擇最佳比例尺、結合比例尺與該比例尺下最佳單元格單位獲得最優單元格面積。綜合這三組信息，可以難證DEM地形信息的準確性。

參考文獻

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