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[摘要]以陕北黄土高原多地貌类型样区为实验样区,采用5m分辨率的DEM为基本信息源,分析不同算法所提取坡度的平均值、最大值、标准差、坡度的中误差,定量分析中误差与地形变化的关系后,提出在黄土高原不同地貌类型区域坡度提取适宜性分析。
[关键词]黄土高原多地貌 坡度 适宜性
[中图分类号] P217 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-5-191-1
坡度(Slope)作为描述地形特征信息的重要指标,不但能够间接表示地形的起伏形态和结构,而且是水文模型、滑坡监测与分析、地表物质运动、土壤侵蚀、土地利用规划等地学分析模型的基础数据 [1-5]。在我国黄土高原多地貌类型区域,地形变化异常复杂,因此不同算法提取坡度信息存在典型的精度问题。所以,本文面向实际应用,探索了黄土高原多地貌类型样区坡度提取的适宜性。
1实验研究基础
1.1实验样区
选择的实验样区位于陕北黄土高原(宜君、延川、韭园沟、神木),该地区海拔750m-1400m,约占全省总面积的45%,黄土覆盖厚度多在50m-150m之间,是我国西北黄土高原的主要组成部分。
1.2实验数据
采用的DEM数据按照国家测绘局所制定的地形图数字化技术规范标准,依据1:10000比例尺地形图,数据的水平栅格分辨率为5*5m,高分辨率数据能够比较真实地表达实际地形地面特征,利于精确的在不同地貌区提取的坡度数据,比较区域之间的差异和分布规律。
1.3实验技术路线
按照由南到北将实验样区分别按图幅号编号,用来检验不同地貌类型采用何种坡度算法更为合理。研究的技术路线依次为:4个样区1:1万地形图的DEM制作,采用高精度的DEM插值软件ANUDEM,利用等高线、高程点、河流、湖泊等多要素构建5m分辨率水文地貌关系正确的DEM;然后在每个实验样区应用6种不同的坡度提取算法得到坡度矩阵,对统计数值及其它参数的比较,最终得到在不同地貌区域采用合理坡度提取算法的适宜性进行确定。
2实验结果及分析
2.1不同算法提取坡度的统计指标分析
运用中的各种不同算法,分别获得坡度矩阵数据。对同一地貌的坡度矩阵数据统计分析后,可以发现在同一地貌使用不同的坡度提取算法所获得的坡度最大值、平均值、标准差是不同的。通过单因素方差分析,确定不同算法对坡度最大值、坡度平均值和标准差的影响极为显著。
所示,对于同一地貌类型,采用不同算法对于坡度平均值和标准差影响极为显著。这更加说明了,坡度算法的选取是对坡度提取有直接的影响的。在坡度提取前,我们要选择适合本地区的坡度算法,才能得到更准确的坡度数据。
2.2多地貌样区坡度提取适宜性分析
图1中横坐标均表示算法的编号,纵坐标分别表示不同算法对应的坡度最大值平均值和标准差平均值。可以发现在不同地区平均值均按照算法3,4,5,2,1,6先降低再升高的趋势,且曲线变化的趋势非常的相似。这说明不同坡度算法虽然提取得坡度结果不同,但是并没有改变地形的内在规律。另外算法3,6造成坡度最大值和标准差平均值出现极端情况,所以可信度不高。而算法4,5排列的位置都在中部,没有出现极端情况,因此可信度相对较高。所以在黄土高原地区提取坡度时,采用算法4,5时较为合理。
3结论
3.1通过在黄土高原不同地貌类型区域中进行统计分析,比较不同算法在提取坡度的最大
值、平均值、标准差和坡度的中误差,认为黄土高原多地貌样区坡度提取坡度应进行适宜性分析,不同地貌样区要采用适合的坡度提取算法。
3.2在实验过程中,样区的地貌类型、DEM分辨率、DEM比例尺等,对于坡度的中误差具有
重要影响,因此在以后的研究过程中,将众多影响因素进行综合对比,发现更普遍的意义。
[关键词]黄土高原多地貌 坡度 适宜性
[中图分类号] P217 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-5-191-1
坡度(Slope)作为描述地形特征信息的重要指标,不但能够间接表示地形的起伏形态和结构,而且是水文模型、滑坡监测与分析、地表物质运动、土壤侵蚀、土地利用规划等地学分析模型的基础数据 [1-5]。在我国黄土高原多地貌类型区域,地形变化异常复杂,因此不同算法提取坡度信息存在典型的精度问题。所以,本文面向实际应用,探索了黄土高原多地貌类型样区坡度提取的适宜性。
1实验研究基础
1.1实验样区
选择的实验样区位于陕北黄土高原(宜君、延川、韭园沟、神木),该地区海拔750m-1400m,约占全省总面积的45%,黄土覆盖厚度多在50m-150m之间,是我国西北黄土高原的主要组成部分。
1.2实验数据
采用的DEM数据按照国家测绘局所制定的地形图数字化技术规范标准,依据1:10000比例尺地形图,数据的水平栅格分辨率为5*5m,高分辨率数据能够比较真实地表达实际地形地面特征,利于精确的在不同地貌区提取的坡度数据,比较区域之间的差异和分布规律。
1.3实验技术路线
按照由南到北将实验样区分别按图幅号编号,用来检验不同地貌类型采用何种坡度算法更为合理。研究的技术路线依次为:4个样区1:1万地形图的DEM制作,采用高精度的DEM插值软件ANUDEM,利用等高线、高程点、河流、湖泊等多要素构建5m分辨率水文地貌关系正确的DEM;然后在每个实验样区应用6种不同的坡度提取算法得到坡度矩阵,对统计数值及其它参数的比较,最终得到在不同地貌区域采用合理坡度提取算法的适宜性进行确定。
2实验结果及分析
2.1不同算法提取坡度的统计指标分析
运用中的各种不同算法,分别获得坡度矩阵数据。对同一地貌的坡度矩阵数据统计分析后,可以发现在同一地貌使用不同的坡度提取算法所获得的坡度最大值、平均值、标准差是不同的。通过单因素方差分析,确定不同算法对坡度最大值、坡度平均值和标准差的影响极为显著。
所示,对于同一地貌类型,采用不同算法对于坡度平均值和标准差影响极为显著。这更加说明了,坡度算法的选取是对坡度提取有直接的影响的。在坡度提取前,我们要选择适合本地区的坡度算法,才能得到更准确的坡度数据。
2.2多地貌样区坡度提取适宜性分析
图1中横坐标均表示算法的编号,纵坐标分别表示不同算法对应的坡度最大值平均值和标准差平均值。可以发现在不同地区平均值均按照算法3,4,5,2,1,6先降低再升高的趋势,且曲线变化的趋势非常的相似。这说明不同坡度算法虽然提取得坡度结果不同,但是并没有改变地形的内在规律。另外算法3,6造成坡度最大值和标准差平均值出现极端情况,所以可信度不高。而算法4,5排列的位置都在中部,没有出现极端情况,因此可信度相对较高。所以在黄土高原地区提取坡度时,采用算法4,5时较为合理。
3结论
3.1通过在黄土高原不同地貌类型区域中进行统计分析,比较不同算法在提取坡度的最大
值、平均值、标准差和坡度的中误差,认为黄土高原多地貌样区坡度提取坡度应进行适宜性分析,不同地貌样区要采用适合的坡度提取算法。
3.2在实验过程中,样区的地貌类型、DEM分辨率、DEM比例尺等,对于坡度的中误差具有
重要影响,因此在以后的研究过程中,将众多影响因素进行综合对比,发现更普遍的意义。