文档介绍：南京师范大学
硕士学位论文
DEM地形参数的尺度特征研究
姓名:张平
申请学位级别:硕士
专业:地图学与地理信息系统
指导教师:刘学军
2009-05
摘要
摘要
近年来,DEM 数据在国民经济、国防建设和科学研究中发挥越来越重要的作用,但是
基于 DEM 数字地形分析的一些重要理论问题尚未取得突破,特别是在 DEM 地形分析的尺
度效应及机理上还存在较多的悬疑点,在应用 DEM 数据时,还有很多的问题值得我们注意。
例如:基于 DEM 计算得到的地形参数到底代表多大范围,为什么选择 3×3 的局部窗口进
行地形参数的计算,没有给出合理的解释。由于这些问题的存在,以至于目前尚无法对 DEM
地形分析结果的可靠性进行有效判断。
针对上述问题,本文以 DEM 地形参数的尺度特征为研究对象,主要研究了点位上 DEM
坡度坡向的有效尺度范围,以及 DEM 地形参数计算的适宜窗口。为使得研究结果具有代表
性,本文选取了平原区、丘陵区、山地和混合类型区,并在各个研究样区的不同地形部位随
机选取若干点进行了研究。
本文首先基于空间矢量代数理论,通过比较点位上的坡度坡向的法矢量与以点为中心一
定范围地形曲面上的法矢量,重点讨论了实际 DEM 上坡度、坡向两个地形参数的有效尺度
范围,建立了地形参数尺度和 DEM 尺度之间的关系。研究结果表明:基于 DEM 的 3×3 窗
口所计算的坡度、坡向的有效地域范围是 DEM 分辨率的 - 倍;该规律受格网单元内
部异质性影响较大,而不受地貌类型的影响。
本研究的另一个重点内容是:DEM 地形参数计算的适宜窗口。局部分析窗口大小是
DEM 地形参数计算的关键因素之一,文章首先建立了不同分析窗口下的地形参数计算模型,
讨论了拟合曲面和 DEM 地形曲面匹配程度的分析方法。然后,以分布在不同地貌类型区的
不同地形特征部位的实际地形样点进行实验,分析了不同窗口大小对地形参数计算的影响规
2
律;通过检验法,研究了不同分析窗口下拟合曲面和 DEM 曲面的匹配程度,最后综合
考虑两个方面的影响,推荐 5×5 局部分析窗口为 DEM 地形参数计算的适宜窗口。
关键词:DEM,地形参数, 尺度,有效范围,分析窗口
I
Abstract
Abstract
In recent years, DEM data has been playing an increasingly important role in the
fields of economy, national defense and scientific research. However, a number of
important theoretical issues of digital terrain analysis have not yet made a
breakthrough, there is more suspense especially in the scale effect and mechanism of
digital terrain analysis. In the applications of DEM data, there are a lot of issues worth
of our attentions. For example, what extent do terrain parameters calculated based on
DEM represent? Why do you choose 3 × 3 local window for the calculation of terrain
parameters? There are no reasonable explanations given. As a result of these problems,
the reliability of DEM terrain analysis results can not be estimated effectively.
In response to these issues, this paper mainly studied the actual scope of terrain
parameters calculated based on DEM and the suitable window for the calculation of
terrain parameters based on DEM.