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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1.7-2.7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律;通过? 2 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。