文档介绍：中国地理信息系统协会GIS理论与方法专业委员会2007年学术研讨会暨第2届地理元胞自动机和应用研讨会论文集误差的空间自相关性对DEM地形参数的影响分析卞璐刘学军卢华兴任志峰(南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210097) Emai1:njnubianlu@ 摘要:误差具有空间自相关性。误差的空间自相关性会影响基于规则格网提取的地形参数的精度。本文利用指数和高斯两种空间自相关模型处理Monte Carlo随机模拟误差,生成具有指数空间结构和高斯空间结构的空间自相关误差场,比较在这两种空间自相关性误差下,对提取的坡度坡向和平面曲率等参数的影关键词:DEM,误差,空间自相关性,指数模型,高斯模型 1引言基于规则格网的数字高程模型(DEM)被广泛的应用于地形学研究,但是DEM不可避免的存在着误差或不确定性。已有众多学者对其进行了研究,如Florinsky[1】通过误差传播定律给出了坡度坡向的精度模型。Lee【2J'【3】等模拟了栅格DEM中的误差,发现数据中的小误差对提取的水文特征的质量有重大的影响。刘学军【4】比较了基于数据独立DEM的坡度坡向算法的精度。然而这些研究的不足之处在于并没有考虑DEM误差的空间自相关特性。事实上,DEM 作为地形曲面的离散化表达,由于内插技术的存在,DEM误差在空间上是相关的,基于 DEM的地形分析精度研究应该顾及这一点。正如Hunter和Goodchild[51指出的“在空间分析过程中,不考虑误差的空间自相关性是最糟糕的一种假设”。现在已有研究者关注到DEM误差的空间自相关性。Wechsler[6]利用Monte Carlo方法介绍了四种生成DEM空间自相关误差的方法。Oksanen[71研究了自相关误差对流域特征提取的影响。刘学军【8】比较了在误差空间自相关的情况下,各种坡度算法的精度。误差的空间自相关结构可以用指数模型或者高斯模型来进行模拟。Goovaerts[9]指出高斯模型可用于地形学上的模拟,HolmesBo]等采用指数模型研究了USGS--30米格网分辨率的DEM误差以及误差对地形模拟的影响。Cressie[11]采用高斯模型来模拟DEM的误差。本文探讨了这两种误差空间自相关结构模型的差异,以及它们对地形参数提取的影响。坡度(Slope)、坡向(Aspect)、平面曲率(Plan Curvature)和流域面积(catch area) 等都是表达地形曲面结构和形态的基本参数,也是地表过程模拟、土壤侵蚀模型、土地利用分类等环境模型的基本变量,在地貌、地理、土壤、区域规划、农业、林业、资源与环境等领域有着广泛的应用。本文选择这三个地形参数,比较它们在不同空间结构误差下的变化。文章首先分析了误差空间自相关模型,即本文选择的指数模型和高斯模型,在表达误差空间自相关性方面的差异。然后通过实验结果验证分析,在这两种空间自相关误差场 408 州”6髋糊溢瓣端糕嚣F””。 2误差的空间自相关结构模型本文采用指数和高斯两种空间自相关模犁束模拟误差场的空间结构数表达式直¨下: c(^),=J em”’指数模型 c(^)。=d P?”‘高斯模型它们的协方羞函(1) (2) 。从(1)和(2)