高程梯度是坡度算法的基本计算项。在坡度算法θ=arctan(p2+q2)I/2中分别用p和q表示,因为高程梯度p和q算法的不同而衍生出多种坡度算法,因此对p和q算法的性质和精度的研究,是坡度算法精度评价的基础。p和q的算法的不同不但会影响坡度计算,而且P和q也是坡度分布理论模型研究的起点。本研究选取漫岗丘陵、黄土丘陵、秦岭、横断山四个不同地形类型样区,使用七种算法得到每个样区的高程梯度,对高程梯度性质、高程梯度的统计分布与结构特征、高程梯度算法的稳定性与精度进行了分析;并选取漫岗丘陵和黄土丘陵部分样区,分析高程梯度随不同分辨率的变化规律;从数学与物理学的角度对高程梯度的基本性质进行了初步分析。本文的主要研究结果如下:(1)高程梯度的统计学分布特征:p和q的均值十分接近零,p和q的标准差均近似相等,p和q均接近正态分布,p和q均相互独立。(2)结构特征:各种算法均能表现p和q局地结构和样区之间的差异,地形起伏越大,图像的纹理也越复杂。(3)高程梯度算法稳定性与精度:从算法的稳定性(直方图相似度指数、均方根误差)和精度(高程中误差、高程梯度联合方差误差、控制参数误差)来看,均表明改进的Evans-Young算法最好。(4)高程梯度p和q分布特征随分辨率变化的规律:统计分布特征方面,随着DEM分辨率的降低,p和q基本性质保持不变;结构特征方面,随着分辨率的降低,p和q图像的纹理与结构简化、图像表面逐渐变平滑。