基于DEM的西北干旱区典型地貌类型坡度提取分析.pdf

第23卷󰀁第2期遥󰀁感󰀁技󰀁术󰀁与󰀁应󰀁用.23󰀁N.2󰀁󰀁󰀁󰀁2008年4月REMOTESENSINGTECHNOLOGYANDAPPLICATIONApr.2008基于DEM的西北干旱区典型地貌类型坡度提取分析李󰀁娟,赵󰀁军(西北师范大学地理与环境科学学院,甘肃兰州󰀁730000)摘要:由于DEM数据本身的多尺度因素,加之地形、地貌特征具有宏观性与区域分异性的特点,直接的信息提取往往很难达到预期的目的,同时,利用DEM进行坡度提取,精度具有很大的不确定性。选取西北干旱区典型地貌类型的平原和丘陵地作为试验区,利用1󰀂1万和1󰀂5万DEM,对、不同比例尺及不同空间分辨率DEM的坡度提取结果进行对比,分析变化规律,并对坡度提取误差进行量化模拟,成果对西北干旱区进行生态环境建设具有一定的参考价值。关󰀁键󰀁词:DEM;西北干旱区;坡度提取;分析中图分类号:TP79󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁文章编号:1004󰀁0323(2008)02󰀁0214󰀁051󰀁引󰀁言信息提取精度方面的研究已取得显著成果。如果以"度"作为衡量地面坡度大小的基本度量指标,坡西北干旱区是指35N以北、106E以西的广大度具有在其值域范围(00~90)量值上的无限可分内陆区,包含新疆维吾尔自治区,青海省的昆仑山以性,而地表实际坡度又具有空间上的连续性,采用不北、日月山以西的海西和海北二自治州,甘肃省乌鞘同比例尺和分辨率的DEM,在坡度提取结果的地形岭以西的河西走廊的酒泉、张掖和武威3地区,内蒙信息容量与精度上存在明显差异。由于西北干旱区古自治区贺兰山以西的阿拉善盟,该地区典型地貌地形变化复杂,地面坡度的大小直接影响着土壤的类型主要有山地、平原、沙漠[1]等。由于该地区土层演化、植被的立体条件与土地质量,因此,了解该地深厚(50~100m)、土质疏松(主要是粉沙壤土)、地区DEM提取坡度的精度特征,探求不同空间尺度形破碎、雨量稀少、地面坡度陡峭、水资源严重短缺坡度提取结果的对比分析,为西北干旱区进行与坡和分布不均、植被覆盖率低、涵养水源能力差、脆弱度有关的生态建设项目提供科学合理的质量标准具的生态系统再加上人类不合理的经济活动,造成严有十分重要的意义。重的水土流失与荒漠化,沙尘暴频发,这不但严重地2󰀁DEM数据的获取[3]制约了当地经济的发展与人民生活水平的提高,而且也危及全国环境建设。DEM数据获取方式有多种,前人在DEM数据地面坡度影响着地表物质流动与能量转换的规获取方面的研究表明:数字化获取的数据与野外实模和强度,也是制约生产力空间布局的重要因子。测数据有较大的误差,地形图数字化过程中产生的了解西北地区土地坡度情况,是客观地制定该区域误差影响DEM的精度,不同的数据模型、不同的内土地利用和农业规划的关键,同时也有利于进行合插算法、不同的空间采样方法及不同的栅格分辨率理的开发和保护工作[2]。均对DEM及其应用精度有不同程度的影响。目前,利用数字高程模型(DEM)为信息源自动2.1󰀁地面测量方法提取地面坡度,已成为最重要的方法,得到广泛的应利用GPS、全站仪、野外测量方式进行实测,将用。前人在DEM的建立、地形信息的提取及地形其记录的数据通过串行通讯输入计算机进行处理,收稿日期:2007󰀁10󰀁22;修订日期:2008󰀁03󰀁18作者简介:李娟(1979-),女,硕士研究生,研究方向为地理信息科学及3S技术应用研究。E󰀁mail:[e-mail]第2期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁李󰀁娟等:基于DEM的西北干旱区典型地貌类型坡度提取分析󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁215󰀁󰀁这种方式适用于小范围、没有现成资料的区域。大值方法计算,如图2所示。2.2󰀁摄影测量方法通过摄影测量途径,如立体坐标仪观测及空三加密法、解析测图、数字摄影测量等等进行获取。该方法效率高、精度高、数据更新快,适用于各种工程项目。图2󰀁3!3窗口计算中心栅格的坡度2.3󰀁从现有地图采集alculateslopeofcentralgridin3!3windows从现有地形图上采集,如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集,然后通过内插生成d(a+2d+g)-(c+2+i)(2)dx8!x_mesh_spacingDEM的方法。DEM内插方法很多,主要有分块内插、部分内插和单点移面内插3种。该方法生成的d(a+2b+c)-(g+2h+i)(3)dy8!y_mesh_spacingDEM更新慢、周期长、仅适用于高程变化不大的其中:a-i分别代表3!3DEM栅格窗口中四周栅格地区。单元a-i的Z值,x_mesh_spacing与y_mesh_spacing3󰀁坡度提取算法研究[4]分别表示栅格单元在x、y方向的栅格边长。如果中心栅格是NoData数据,则此栅格的坡度值也是地面坡度(Slope,简称S)可以表述为:地面某