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坡度尺度变换的不确定性分析

古云鹤  
【摘要】:坡度是对地面倾斜程度的定量描述,同时作为基本的地貌形态指标,是地学研究的重要内容之一。当坡度用作大中流域和区域尺度的分布式水文和土壤侵蚀模型的重要参数,通常基于中低分辨率的DEM来提取。但是坡度会随着分辨率的降低而逐渐趋于平缓,这种现象被称为坡度衰减现象。为了提供精确的数据支持,就必须对坡度进行变换,达到中高分辨率坡度所表现出的坡度特征。本文的主要研究内容和结果如下: (1)DEM的数据类型对提取坡度的影响:本文通过黄土高原沟壑区的长武县为例,分别从多要素构TIN和Hutchinson算法两种方法建立DEM,分析探讨DEM类型对坡度提取的影响。实验结果表明,TIN方法建立的DEM和Hutchinson算法建立的DEM各有优势;通过添加地形特征线的方法对Hc-DEM进行改造,即能保持其优点又能较好表达地形的突变特征。 (2)DEM分辨率降低导致中的坡度衰减分析:以县南沟流域为研究区域,以1:1万、1:5万、1:10万、1:25万四种比例尺的地形图为数据基础,使用Hutchinson算法分别对应建立分辨率为5m、10m、25m、50m四种分辨率的DEM,从四种分辨率DEM提取的坡度进行比较,分析坡度衰减特征。坡度的纹理与格局和统计结果分析表明,随着分辨率的降低,缓坡逐渐增加而陡坡不断减少,平均坡度不断减少,坡度发生衰减。 (3)基于直方图匹配的坡度变换:以县南沟流域不同分辨率的DEM为基础提取坡度为基础,分别从不同分辨率(包括跨分辨率和相邻分辨率)和不同范围等方面进行了坡度变换实验。结果表明,通过坡度变换,坡度衰减的现象得到了一定程度的纠正,但是坡度空间结构不能恢复。不同范围的坡度变换结果初步表明,随着变换范围的增大没有显著的变差。 (4)坡度变换的不确定性初步分析:从DEM分辨率、DEM数据类型和变换范围等几个方面,初步分析了坡度变换的不确定性。


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