DEM内插算法对坡度坡向的影响
DEM在耕地坡度分析统计方面的应用_赵博
ZHAO Bo （ Liaoning Provincial Basic Surveying and Mapping Institute，Jinzhou 121003，China）
Abstract： The slope is a decisive factor of the farmland quality and it is very necessary to provide slope distribution of farmland timely and accurately． The paper discusses the establishment of the digital elevation model to analyze topographic surface and solve the farmland slope distribution based on MapGIS and ERDAS Key words： MapGIS； ERDAS； DEM； slope
图 6 知识库运行界面 Fig． 6 Interface of knowledge database operation
图 3 坡度分析参数选择界面 Fig． 3 Interface of slope analysis parameter options
4） 坡度分带 坡度分析的价值在于它能为某一地区不同坡度的土
0引言
2 坡度图生成
由于不同坡度的土地其利用价值亦有很大的差异， 为了加强土地资源管理，合理利用好每一寸土地，国土资 源部决定对全国 6° ～ 25° 低丘缓坡进行一次全面普查。 这次普查不但有利于环境保护，而且对调整农业结构，提 高农民收入 有 积 极 意 义。 因 此，准 确 的 坡 度 图 数 据 是 这 次普查的关键。然而传统的手工圈绘和主观的估计水份 太多，实地丈量不但劳民伤财，而且精度低下。目前我局 现有的资料为 1 ∶ 10 000 DEM 数据 1 882 幅，DLG 数据 4 417 幅，其他可利用的数据 908 幅。以上数据不能全覆 盖全部工程，对于空白地区将采用矢量化方式。
坡度坡向的提取算法
坡度坡向的提取算法坡度和坡向是地形分析中的重要参数，用于描述地表的陡峭程度和方向。
坡度是指地面上其中一点的高程变化与水平距离之比；坡向是地面其中一点的最大上升率所对应的方向。
坡度和坡向的提取算法可以分为基于DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型）和基于地图数据两种方法。
一、基于DEM的坡度和坡向提取算法：1.基于邻域方法的算法：-邻域方法是最简单直观的坡度和坡向提取算法。
它用其中一点周围的高程信息进行计算。
-坡度的计算可以通过求解一阶导数的总体梯度来实现，即将DEM网格转换为连续函数，并计算其梯度。
-坡向的计算可以通过计算DEM网格在横向和纵向方向上的导数，并根据求解出的导数来计算方向。
2.基于三角网格的算法：-三角网格是指将地表划分为许多小三角形，并且每个小三角形的节点均有确定的坐标和高程值。
-这种算法将DEM通过三角剖分得到三角网格，并通过计算每个小三角形的高程差和边长来求解坡度。
-坡向的提取可以通过计算每个小三角形的法向量来实现。
3.基于插值方法的算法：-插值方法是一种基于数据点之间的插值运算来推断未知值的方法。
-坡度和坡向的提取可以通过对DEM高程数据进行插值，并计算插值后数据的导数来实现。
-常用的插值方法包括反距离加权插值和克里金插值等。
二、基于地图数据的坡度和坡向提取算法：1.基于等高线的算法：-等高线是地图上连接同一高程点的线，通过等高线的间距和形状可以判断地形的陡峭程度。
-坡度的提取可以通过计算等高线的间距和高程差来实现。
-坡向的提取可以通过等高线的方向来判断，通常等高线会指向高程减少的方向。
2.基于流向的算法：-水流会沿着最陡峭的方向流动，因此流向可以用于推断坡度和坡向。
-该算法通过计算每个像素点的流向，然后根据流向来推断该点的坡度和坡向。
-常用的流向计算算法包括D8算法和D∞算法等。
以上是坡度和坡向的提取算法的一些简要介绍，实际的算法还需要考虑数据的精度、计算效率等因素，并结合具体应用做一些优化。
DEM分析与应用DEM表面分析及坡度坡向图的应用
作业
请利用DEM数据，提取位于北坡（ 0°22.5°、337.5°-360°）的各类用地面 积信息. 数据：DEM数据、landp2000.cov文件
谢谢观赏
☞选择计算参考平 面之上的体积还是 之下的体积. ☞设置高程转换系 数，将高程坐标单 位转换为平面坐标 单位（可选）；
第八章 DEM分析与应用
☞根据需要,可选择 Save/append statistics to text file 复选框，则将计 算结果保存到指定名 称的文本文件中； ☞点击Calsulate statistics按钮进行 运算,结果将显示在按 钮之下,同时写入上步 所指定的文本文件中.
2.DEM在地理分析中的应用
♣坡度/坡向图的应用
►在Input raster的下拉菜单 中选择需要变更值的图层 ►在Reclass Field栏的下拉 菜单中选择需变更的字段 ►在New Value栏中定位需要 改变数值的位置,然后键入新 ►(值。 可选项) 将 missing values 改成NoData.
第八章 DEM分析与应用
1.D中添加数据,并在3D Analyst工具条上选择该数据.
第八章 DEM分析与应用
1.DEM表面分析
♣提取断面
●制作过程如下：
►在生成的剖面图标题 栏上点击右键，可选择属 性(Properties)项等,进行 布局调整与编辑.
当需要了解两个表面之间的面积和体积变化时，计算填/挖 （Cut/Fill）表面是非常有用的。它能够识别表面物质已发生增 加或移除的表面的面积和、体积和位置。
第八章 DEM分析与应用
1.DEM表面分析
♣挖填方分析（Cut/Fill）
谢谢观赏
第八章 DEM分析与应用
浅析DEM分辨率对其实际应用中的影响
浅析DEM分辨率对其实际应用中的影响摘要：数字高程模型DEM是地形地貌数字化的表示方式，不同比例尺与不同栅格空间分辨率DEM在地形信息容量与精度方面无疑存在明显差异，本文探讨了今年来国内学者对DEM 不同分辨率地形信息的差异的研究以及如何在实际应用中选取合适分辨率的DEM。
关键词：DEM；分辨率；信息量数字高程模型DEM( Digital Elevation Model) 是地形地貌数字化的表示方式。
主要的获取方式有三种：野外测量、航空航天遥感影像和现有的地形图数字化。
目前的DEM 主要有三种方式：规则格网结构、不规则三角网和等高线结构。
其中基于规则格网的DEM 由于其结构简单和计算处理方便，适合与GIS 相结合等特点，使其在数字地形模型中占主要的地位。
数字高程模型是遥感与地理信息系统地理数据库中最为重要的空间信息资料，是赖以进行三维空间处理和地形分析的核心数据库[1]。
从中可以派生出各种地形因子，如坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率、汇水面积、复合地形指数等，这些地形因子在水文模型建立、土壤侵蚀分析、水土流失监测、地貌形态模拟、生态环境研究等地学分析领域有着广泛的应用。
一、D EM分辨率对地形信息的影响西部大开发中，诸多黄土高原生态环境建设工程项目，特别是水土流失监测与水土保持规划工作等，往往都需要地面坡度图、沟壑分布图等高精度地形数据。
目前，国家测绘部门已经完成了基于1:50000比例尺地形图DEM的建立，并将作为黄土丘陵沟壑区水土流失监测与水土保持规划的重要信息源，1:10000比例尺地形图DEM尚在建设当中。
由于地形图制图综合以及数据内插方法等方面的影响，不同比例尺与不同栅格空间分辨率DEM在地形信息容量与精度方面无疑存在明显差异。
理论上，DEM的分辨率越高，越能真实地反映地形特征，但是DEM的数据量随分辨率的增加而呈几何级数地增加，对于大的区域，往往受到计算机存储容量和数据源的制约，高分辨率的DEM在应用上非常困难，从而一般选择相对较低分辨率的DEM，这样会在一定程度上导致计算的地形参数的改变，从而影响地形信息的正确提取，特别在黄土丘陵沟壑区，地面支离破碎，地形变化异常复杂，1:50000地形图对原始1:10000地形图等高线形态综合取舍程度更大，这些都会在不同程度上影响了地形分析结果的准确性。
不同比例尺DEM提取地面坡度的精度研究_以在黄土丘陵沟壑区的试验为例
第21卷第1期2001年2月水土保持通报Bulletin of Soil and Wat er Co nservationV ol.21N o.1F eb.,2001应用技术不同比例尺DEM提取地面坡度的精度研究——以在黄土丘陵沟壑区的试验为例汤国安1,2,杨勤科1,张勇2,刘咏梅2,刘新华1(1.中国科学院水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100; 2.西北大学城市与资源学系,陕西西安710069)摘 要:以陕北绥德县韭园沟流域为试验样区,采用高精度1∶1万DEM所提取的坡度为准值,应用多层面复合分析和比较分析的方法,研究该地区1∶5万DEM提取地面坡度的误差特征与纠正方法。
试验结果显示,所获得的不同空间尺度下D EM所提取坡度值的转换图谱,可对1∶5万DEM计算的地面坡度统计值进行有效修正。
该成果对于DEM数据在水土保持领域若干应用标准的制定,提供了重要的理论依据与技术路线。
关键词:D EM;坡度;精度;误差文献标识码:A 文章编号:1000—288X(2001)01—0053—04 中图分类号:P283.7Research on Accuracy of Slope Derived From DEMs of Different Map ScalesTANG Guo-an1,2,YANG Qin-ke2,ZHANG Yong2,LIU Yong-mei2,LIU Xin-hua1(1.I nstitute of Soil and W ater Conserv ation,Chinese A cademy of Sciences and M inistr y of W ater R esour ces,Y ang ling D istrict712100,Shaanx i Pr ov ince,P RC; 2.D ep ar tment of U rban and R esour ce Sciences,N or thw est University,X i an710069,Shaanx i P rovince,PRC)Abstract:Taking Jiuyuan w atershed in Suide county of northern Shaanx i prov ince as a test area,applying overlay and comparativ e law s as a basic research methodology and1∶10000DEM as a criterion,a research on the errors sim ulation and the rectify m ethod in deriving slope gradient from1∶50000scale DEM s was made.A g radient correction down-scaling m odel obtained can effectively rectify the slope statistical values in the hill and gully area of the loess plateau,w hich is of great significance in enacting related standards in the fields of both soil erosion m oni-toring and soil conservation.Keywords:DEM;slope;accuracy;error1 引 言数字高程模型(Digital Elevation M odel,简称DEM)是地面高程的数字表示,是GIS中赖以进行三维空间数据处理与地形分析的核心数据。
dem如何提取坡度
帮助| 注册| 登录由于浏览器不支持或者禁用JavaScript，您可能不能使用到本网站的所有功能。
搜索问答我要提问取消首页 > 问题列表 > 问题dem如何提取坡度[编程电脑硬件]悬赏点数10 2个回答75次浏览北京过客2009-2-24 12:44:02 202.112.90.* 举报dem如何提取坡度回答登录并发表回答按时间排序按投票数排序laopo2526322009-2-24 12:47:3360.191.174.* 举报一、地图学的发展传统地图是在图纸上根据地图投影、地理坐标和比例尺，用各种地图符号（点状符号、线状符号、面状符号）和文字注记、颜色来表示一定区域内的地形、地貌、地物以及各种地理现象和社会经济现象。
因此，地图是对地理空间信息的抽象化、符号化的描述。
这使得地图符号既是制图者表达地理空间信息的手段，又是地图使用者获取地理空间信息的工具和手段。
对于制图者工作者，不仅要有很强的空间认知能力，还要能使设计的地图符合人们的认识规律，以使读图效果达到最佳；对于地图的使用者，除了有良好的空间认知能力外，还要具有一定的读图经验，只有这样才能把平面地图上的空间信息转化到形象的三维地理空间之中。
例如：一个十字形的地图符号在不同国家的不同种类的地图里，其代表的含义是完全不同的。
它可以表达多种含义：医院、墓地、教堂等。
传统的二维纸质地图，作为常规性的测绘产品，是一种有效的地理空间信息载体，在人们认识地理环境，获取并分析应用地理信息发挥了重要的作用。
我们生活在一个真三维的现实世界里，而传统的二维地图只对处于三维空间中的各种地理对象全部进行向二维平面投影的简化处理，导致第三维方向（即垂直方向）上的几何位置信息、空间拓扑信息和部分语义信息的损失，不能完整地反映客观世界。
因此，传统地图所表达的地理信息是凝固的、静止的、平面化的。
所以传统地图具有以下三个明显的特点：空间信息平面化、地理信息符号化、地图内容的平面化和静止化。
【香港留学】DEM结构特征对坡度坡向的影响分析_刘学军
收稿日期:2004-10-12; 修订日期:2004-10-25基金项目:香港浸会大学研究基金(FRG/98-99/Ò-35);国家自然科学基金(40271089);南京师范大学高层次人才科学研究基金(2004105XGQ2B53)作者简介:刘学军(1965-),男,教授,博士,博士生导师,从事GIS 理论和软件、数字地面模型和数字地形分析、公路CAD 等方面的科研和教学。
E-mail:lxuej un@DEM 结构特征对坡度坡向的影响分析刘学军1,4,龚健雅2,周启鸣3,汤国安1(1.南京师范大学地理科学学院,江苏南京210097;2.武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉430079;3.香港浸会大学地理系,香港;4.长沙理工大学公路工程学院,湖南长沙410076)摘要:数字高程模型已严格定义为按规则格网阵列记录的地形高程数据,其固有的结构特征(如格网分辨率、格网方向、高程数据准确度等)直接影响DEM 对地形表达和坡度、坡向的计算精度。
该文通过理论和数据独立的DE M 实验分析方法,研究了DE M 结构特征对坡度、坡向的影响,得出如下结论:1)高分辨率的DE M 并不一定能给出高精度的坡度、坡向计算结果;2)可通过g=bm/m s @180/P @cos 2S 来选择合适的DEM 分辨率;3)三阶不带权差分算法的坡度、坡向计算结果对DE M 方向有较强的依赖性。
关键词:误差分析;数字高程模型;坡度;坡向;精度中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1672-0504(2004)06-0001-050 引言数字高程模型(Digital Ele vation Model,DEM)是地理信息系统的核心数据库之一和赖以进行地学建模、分析的基础数据。
DE M 的不确定性一直是摄影测量和地学领域的研究问题之一。
DE M 不确定性研究包括两个主要部分,即DE M 本身不确定性分析和基于DE M 地形属性不确定性分析。
中小尺度DEM空间分辨率对坡度的影响分析解读
中小尺度DEM 空间分辨率对坡度的影响分析摘要：选取辽河平原、鲁中低山丘陵、黔南山地、川西南高山4 种典型地貌类型区为试验样区，以全国1：5 万DEM 为数据源，从平均坡度、坡谱、坡度信息熵3 个方面分析了不同分辨率DEM 对所提取坡度的影响。
结果表明：随着DEM 分辨率的降低，平均坡度呈对数递减趋势，坡谱的变化跟地貌类型有关，坡度信息熵跟DEM 分辨率有较好的相关性，用数学模型模拟这种关系可以精确衡量坡度的不确定性.关键词：GIS；DEM；平均坡度；坡谱；坡度信息熵0 引言地面坡度影响着地表物质运动和能量转换的规模和强度，是制约生产力空间布局的重要因子[1]。
利用数字高程模型（DEM）提取地面坡度，已经成为最重要的技术方法，得到广泛的应用。
目前，许多GIS 软件都可从DEM 中直接提取坡度信息，但是所提取的坡度明显受到DEM 分辨率的制约[2]。
针对这一问题，汤国安，陈楠等从不同方面分析了黄土高原DEM分辨率对提取平均坡度及坡度精度的影响[3，4]，刘学军，zhou，Toutin 等则分析了坡度误差的成因及误差空间分布[5-7]，刘敏，汤国安等分析了DEM 提取坡度信息的不确定性[8]。
但前人关于DEM 分辨率对坡度的影响研究多集中在黄土高原地区，不能反映出我国多地貌的特点，分析结果具有一定片面性，且对坡度不确定性的度量也鲜有研究。
本文将针对全国不同地貌类型区提取的坡度进行系统分析，希望能获得更加普遍的规律。
1 试验基础与技术方法1.1 试验样区我国是一个地形复杂的国家，地势起伏很大，地貌条件复杂，境内不仅拥有许多绵长高大的山脉、高亢广袤的高原、封闭性很强的内陆盆地以及河湖密布的平原，可以说，我国平原、丘陵、山地等各种地貌类型齐全，因此为了更好地研究DEM 分辨率，本文选取4 种典型地貌进行研究，分别是：辽河平原、鲁中低山丘陵、黔南山地和川西南高山。
辽河平原位于辽宁省中部，属典型的东北平原，该区域介于122°～123.3°E，41.2°～42.4°N，海拔为0～445.1m，平均海拔为59.55m。
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Effect of D EM Interpolation on the Slope and Aspect
C H EN J i2lo ng1 , WU Wei2 , L IU Ho ng2bin1
(1. Col le ge of Resou rce an d Envi ronment , S out hw est U ni versit y , Chon gqi n g 400716 , Chi na; 2. Col lege of Com p uter an d I n f orm ation S cience , S out hw est U ni versit y , Chon gqi n g 400716 , Chi na)
曲线 ,并依据这条曲线来估算范围内每个插值点值 ,样条函
数插值表面通过所有采样点 ,并且插值点的估计值会超过样
本点的取值范围 。
自然邻点内插 ( NN) 是一种基于 Voronoi 图的内插方
法 ,它首先构造采样点的 Voro noi 图 ,当在数据集中插入一
个新的数据点时 ,修改与原始数据点对应的 Vo ronoi 图 ,自
摘 要 :虽然 D EM 的应用越来越广泛 ,但是在实际研究运用中获取 D EM 的方式主要是利用各种矢量高程信息通 过插值而来 ,不同的插值算法必然会影响 D EM 分析的结果 ;以南方丘陵地区为研究区域 ,利用样区的 1 ∶10 000 的矢量地形图为数据源 ,通过对不同算法生成不同分辨率的 D EM 坡度 、坡向的对比研究发现 :在坡度小于 30°时 , 不同的算法对坡度具有显著的影响 ,而大于 30°时分辨率和算法均不会对坡度产生显著影响 ;研究表明 :在具有大 量平坦区域的地区 ,尽管 ANUD EM 算法生成的 D EM 总体上的精度最高 ,但是不会产生平坦区域 ,所以并不适合 于这类地区的地形分析 。 关键词 :D EM ; 坡度 ; 坡向 ; 地形分析 中图分类号 : S157 ; TP79 文献标识码 :A 文章编号 :100523409 (2008) 0620014204
用[627] ,然而国内对于 ANUD EMS 算法的应用很少见 ;在地 形分析中 ,虽然众多学者对相同数据源生成的 D EM 的不同 分辨率对地形分析结果的影响进行了研究[729] ,然而其中很 多的分辨率太低 ,忽略了地形描述精度 ,使分析结果受到严 重的影响 ;本文对不同算法生成的不同分辨率的 D EM 提取 的坡度 、坡向进行对比分析 ,以期为地形分析中 D EM 的建 立和分辨率的选择及相关的研究提供参考 。
第 15 卷第 6 期 2008 年 12 月
水土保持研究 Research of Soil and Water Conservation
D EM 内插算法对坡度坡向的影响 3
Vol. 15 , No . 6 Dec. ,2008
陈吉龙1 ,武 伟2 ,刘洪斌1
(1. 西南大学 资源环境学院 ,重庆 400716 ; 2. 西南大学 计算机与信息科学学院 ,重庆 400716)
第6期
陈吉龙等 :D EM 内插算法对坡度坡向的影响
·15 ·
图 1 研究区域地貌及样点分布
2. 2 D EM 算法
虽然 D EM 建立的方法多种多样 ,然而 ,迄今为止最为
成熟和可行的方法仍然是将现有地形图数字化 ,通过插值生
成 D EM ;目前利用等高线生成 D EM 的方法有多种 ,考虑到
然形成插值点的邻域点集 。
ANUD EM 算法是在 Hutchins,经过 20 多年的发展 ,其算法不断得到完善 ,
ANUD EM 算法是将地形强化算法后自动计算河流山脊线
的算法与有限微分内插算法相结合 ,它能够自动去除伪下陷
点而改善 D EM 的质量 ,使建立的 D EM 更符合真实地形[3] 。
n
n
z = ∑( di ) - p z i / ∑( di ) - p
(1)
i =1
i =1
式中 : z ———插值点的内插值 ; n ———实测样本点数 ; di ———i
点与插值点之间的距离 ; zi ———第 i 个已知点的数值 ; p ———
距离的幂 。
样条函数内插 ( SPL ) 是用一条通过一组已知点的平滑
Abstract : In many cases of t he research and application , digital elevatio n data may be t he o nly source for D EM generatio n wit h algo rit hms , which are available o r affo rdable. It is known t hat t he analytic result f ro m t he D EM can vary in quality depending on t heir algo rit hms. Taking hilly region in sout hern China as research regio n , using t he digital conto ur wit h t he scale of 1 ∶ 10 000 as t he so urce , t his paper co mpared t he slope , aspect f ro m t he D EM generated wit h five algo rit hms , t he result s showed t hat t here were significant effect on t he slope among t he algorit hms when t he slope < 30°,but t here were no significant effect o n t he slope amo ng t he algorit hms and resolutio n when t he slope > 30°. Furt hermo re , t he result also showed t hat D EM interpola2 ted wit h ANUD EM is t he mo st p recise , however , t here was no flat area in t he result f ro m t he terrain analysis in t he regio n wit h extensive flat area , so it can’t be suitable fo r perfo rming terrain in such regio n. Key words :D EM ; slope degree ; slope direction ; terrain analysis
窗口在 D EM 高程矩阵中连续移动后 ,完成整幅图的坡度 、
坡向的计算 。
利用研究区域的矢量地形图 ,采用不同的算法生成不同
分辨率的 D EM ;根据实际的地形选取具有代表性的 298 个
高程点 (图 1) ,利用 GPS 定位仪记录其位置及高程值 ;按照
国家测绘局 1 ∶1 万数字高程模型生产技术规定 ,利用检查
2 材料与方法
2. 1 研究区概况 研究区地处长江上游 ,重庆市西南边缘 ,位于重庆江津
市 ,介于东经 106°10′45″- 106°23′42″和北纬 29°22′50″- 29° 31′17″,面积 79. 36 km2 ;地势中高西低 ,中部低山呈东北走 向 ,东西以丘陵为住 ,最高海拔 765. 58 m ,最低海拔 255. 34 m ,相对高差达 510. 24 m 。
内插算法的普遍性和实用性 ,本文选择反距离加权内插 、样
条函数内插 、自然邻点内插 、TIN 内插 、ANUD EM 算法来对
比分析 。
TIN 内插这种方法首先由等高线生成 TIN ,再 TIN 内插生
成 DEM ,这种方法在速度和效率方面都是最优的 ,可以充分考
虑等高线所表达的地形特征 ,而且可以适应任意复杂的图形数
3 收稿日期 :2008204218 基金项目 :重庆市科委重点攻关项目 (2006AB1015) ;重庆市教委科技资助项目 (0182) 作者简介 :陈吉龙 (1983 - ) ,男 ,重庆巫山人 ,硕士研究生 ,从事 3S 应用研究 。E2mial :cjl47168 @163. co m 通信作者 :刘洪斌 (1966 - ) ,男 ,重庆梁平人 ,研究员 ,从事 3S 应用研究 。E2mial :lqb2000 @163. co m
1 引 言
自从 D EM 理论形成以来 ,不同的学者就对 D EM 做过 大量的研究 ,研究领域侧重于利用 D EM 来进行地形分析 、 水文分析 、D EM 精度评价 、地形描述误差 、数学模拟方法以 及探索新的 D EM 算法[1] ;其中地形分析是 D EM 研究的重 要内容 ,是地质地貌研究的重要手段 ;虽然地形分析中所采 用的 DEM 建立方法多种多样 ,但是当前乃至今后一段时期 内 D EM 的生产依然是利用各种矢量高程信息通过 构 建 TIN 建立 D EM ; 然而该方法的缺点是仅利用等高线生成 D EM 不能很好地反映河流和流域边界等重要地貌特征[2] ; Hutchinso n 于 20 世 纪 80 年 代 提 出 的 ANUD EM 插 值 算 法[3] ,大量的研究也表明 ANUD EM 算法生成的 D EM 能更 加精确地描述地貌特征[4] ,其质量较现有基于 TIN 方法建 立的 D EM 有明显提高[5] ,因而在全球范围内得到广泛应
点来检查 D EM 的精度 ,通过对生成的 D EM 在实际布点处
进行检查 ,将这些点处的内插高程和实际高程逐一比较得到
各个点的误差 ,然后算出中误差 ( RMSE) 。其计算如式 (4) 。