任 磊，李光錄，楊晨輝，魏 舟，楊 娟

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

坡面微地形DEM最佳分辨率的選擇方法

任 磊，李光錄，楊晨輝，魏 舟，楊 娟

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

【目的】 研究坡面微地形DEM最佳分辨率的選擇方法?！痉椒ā?以2種不同復(fù)雜程度的坡面微地形(微地形簡單的裸坡小區(qū)、微地形復(fù)雜的翻耕小區(qū))DEM作為研究對象，分析不同微地形DEM分辨率下坡度中誤差(mS)、地表糙度(Cr)和微地形DEM生成時間3個參數(shù)的變化，從而確定坡面微地形DEM的最佳分辨率?！窘Y(jié)果】 采用坡度中誤差法可以快速縮小分辨率的選擇范圍，增強(qiáng)了后續(xù)研究的目的性；隨著分辨率的變化，2種微地形DEM地表糙度的變化趨勢相似，并與分辨率呈冪函數(shù)關(guān)系；綜合考量地表糙度和DEM生成時間，可以確定2種微地形DEM的最佳分辨率，且在源數(shù)據(jù)相同的情況下，最佳分辨率與微地形復(fù)雜程度并不相關(guān)?！窘Y(jié)論】 裸坡小區(qū)和翻耕小區(qū)DEM的最佳分辨率均為4 mm，運(yùn)用所建立方法選擇微地形DEM的最佳分辨率是可行的。

微地形；DEM；最佳分辨率；坡度中誤差；地表糙度

DEM(Digital Elevation Model)的水平分辨率(Horizontal Resolution)直接影響著DEM對地形表面起伏的描述精度，體現(xiàn)著DEM 所包含的信息量, 同時也是確定地形參數(shù)和應(yīng)用尺度的重要指標(biāo)[1-2]。研究表明，雖然高分辨率DEM對真實(shí)地表的描述準(zhǔn)確程度較高，但是會明顯增加數(shù)據(jù)計(jì)算量，而低分辨率DEM對地表的描述程度又不能滿足應(yīng)用需求[3]。因此，選擇既能最大限度地模擬真實(shí)地面起伏，又能避免數(shù)據(jù)冗余的DEM分辨率成為DEM地形分析的前提。許多學(xué)者對DEM最佳分辨率的確定進(jìn)行了研究，一般歸納為3類方法：(1)基于DEM精度分析，即通過計(jì)算DEM誤差，評價各分辨率下的DEM精度，從而選擇出最佳的DEM分辨率。最常用的是Hutchinson[4]提出的信息含量分析法，即以較大分辨率建立DEM， 并計(jì)算該DEM 的坡度均方差, 然后將分辨率逐步對半遞減,每遞減一次,計(jì)算一次DEM 坡度均方差，坡度均方差變化平緩時的分辨率即為最佳分辨率。湯國安等[5]提出了DEM地形描述誤差的概念，在不考慮DEM數(shù)據(jù)采樣誤差的基礎(chǔ)上，建立了地形描述誤差、DEM水平分辨率與地形起伏度之間的回歸方程，為確定DEM分辨率提供了依據(jù)。劉學(xué)軍等[6]分析了DEM分辨率對坡度計(jì)算精度的影響，在忽略DEM離散模型地面描述誤差的情況下，得到了DEM分辨率的計(jì)算公式。(2)基于DEM各地形因子統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)隨DEM分辨率的變化趨勢，選取統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定時的分辨率作為最佳分辨率。何政偉等[7]通過計(jì)算地形粗糙度和剖面線長度2個定量指標(biāo)，分別點(diǎn)繪地形粗糙度、剖面線長度隨DEM 分辨率的變化趨勢曲線圖,選定曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)處所對應(yīng)的DEM 分辨率作為最佳分辨率。楊勤科等[8]、朱偉等[9]分別采用地形因子信息量分析法確定DEM最佳分辨率。(3)根據(jù)具體應(yīng)用模型確定最適宜某一領(lǐng)域的DEM分辨率。Thompson等[10]和郭澎濤等[11]探討了DEM水平分辨率的改變對定量土壤-景觀模型各項(xiàng)參數(shù)及其預(yù)測精度的影響。Florinsky等[12]利用土壤濕度分布模型，分析了最佳DEM分辨率的求解方法。

綜合以上研究成果，現(xiàn)有研究主要針對的是大范圍大尺度地形建立DEM，而針對微地形尺度的DEM最佳分辨率的確定，目前尚無明確的研究方法。相對于宏觀地形，微地形是指較小面積范圍內(nèi)，地表相對高程變化不大(通常不超過5～25 cm)的一種起伏地表[13]。微地形是描述較小范圍內(nèi)地表起伏狀態(tài)的重要指標(biāo)，也是研究地表徑流和土壤侵蝕過程的重要影響因子[14]。地表糙度是研究微地形的一個主要物理性狀指標(biāo)，其是由于人類活動或其他因素而導(dǎo)致的地表高低起伏、凹凸不平的現(xiàn)象，反映了地表的微地貌形態(tài)，是影響地表水文學(xué)和水力學(xué)特性的一個重要特征值, 對土壤侵蝕預(yù)報、變化監(jiān)測的研究有重要作用[15]。就水力侵蝕而言，對微地形的描述即是對地表糙度空間分布的測定[16]。微地形DEM是研究微地形的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有范圍小、精度高的特點(diǎn)，分辨率通常能達(dá)到厘米級甚至毫米級，分辨率的極小改變都會引起微地形地表糙度的劇烈變化。因此，確定微地形DEM最佳分辨率時，既要保證數(shù)字地面模型的描述精度，又要兼顧地表糙度這一微地形重要特征指標(biāo)的準(zhǔn)確度。

本研究在總結(jié)宏觀尺度DEM分辨率確定方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合地表糙度分析不同分辨率DEM對坡度中誤差、地表糙度以及微地形DEM生成時間的影響，確定微地形DEM的最佳分辨率，旨在為微地形DEM建立過程中分辨率的選擇提供參考。

1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

選取陜西楊凌北部的一處裸露坡面作為試驗(yàn)樣區(qū)，該區(qū)平均坡度15°，地理坐標(biāo)為108°04′25″ E、34°18′40″ N，試驗(yàn)樣區(qū)地處黃土高原南緣，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年均降雨量約 637.6 mm；土壤為土婁土，灰棕色，土體較疏松，呈粒狀或團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，土壤顆粒以粉沙為主。沿坡向建立簡易徑流小區(qū)，長2 m，寬1 m。小區(qū)內(nèi)微地形采用2種方式處理：一種是天然裸坡，模擬簡單微地形，以下簡稱為裸坡小區(qū)；一種模擬翻耕耕作方式，翻耕深度為20 cm，模擬復(fù)雜微地形，以下簡稱為翻耕小區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)采集與處理

坡面高程數(shù)據(jù)采集選用地面三維激光掃描技術(shù)，所采用的儀器為拓普康GLS-1500，坡面測量時設(shè)定掃描間距2 mm，得到整個坡面點(diǎn)云數(shù)據(jù)。由于實(shí)際測量點(diǎn)云中存在大量的粗差點(diǎn)，因此需利用儀器配套數(shù)據(jù)處理軟件Topcon ScanMaster對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行粗差點(diǎn)的剔除和過濾，并導(dǎo)出成文本文件格式，方便導(dǎo)入GIS軟件進(jìn)行下一步的處理。利用ArcGIS 10.0軟件對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行整體插值(采用TopotoRaster法)，生成坡面微地形DEM，然后裁剪出2種不同微地形徑流小區(qū)的DEM(圖1)，為了消除小區(qū)擋板對三維激光掃描數(shù)據(jù)的影響，實(shí)際研究小區(qū)面積為1.5 m×0.8 m。

1.3 研究指標(biāo)及計(jì)算方法

1.3.1 坡度中誤差 坡度中誤差(mS)的一般表達(dá)式為[17]：

(1)

式中：mS為坡度中誤差；M為地形描述誤差，是由于DEM模型離散采樣所造成的誤差；m為DEM源數(shù)據(jù)采集誤差，是DEM源數(shù)據(jù)采集獲取過程中產(chǎn)生的誤差；g為DEM分辨率；S為平均坡度；a、b分別為M和m的系數(shù)。

本研究暫不考慮DEM源數(shù)據(jù)采集誤差m，只研究地形描述誤差M，即用DEM描述真實(shí)地面起伏的精度，可以由地形描述誤差m和DEM分辨率g求得坡度中誤差mS，具體計(jì)算公式為：

mS=a×g×M×cos2S。

(2)

式中：系數(shù)a=1/6。

圖2顯示，H1、H2、H3、…、Hn為由地面三維激光掃描儀獲取的實(shí)際地面點(diǎn)高程，h1、h2、h3、…、hn為DEM模擬地面與實(shí)際地面對應(yīng)點(diǎn)的高程，這兩者的差值為M1、M2、M3、…、Mn，由此即可確定地形描述誤差M。具體計(jì)算公式為：

(3)

式中：n為樣點(diǎn)個數(shù)。

1.3.2 地表糙度 鏈條法[18]是量測地表糙度的常用簡單方法之一，該方法認(rèn)為當(dāng)給定長度的鏈條置于地表時，其水平長度隨著地表糙度的增加而減小，通過計(jì)算鏈條長度的減小值，可得出衡量地表粗糙程度的參數(shù)即地表糙度(Cr)。Cr的計(jì)算公式為：

Cr=(1-L2/L1)×100。

(4)

式中：Cr為地表糙度；L1、L2分別為實(shí)際鏈條長度和放置地面后鏈條的水平長度。

趙龍山等[19]結(jié)合鏈條法原理，利用GIS技術(shù)，提出了基于微地形DEM的地表糙度測定方法即表面線法。本研究對地表糙度的提取采用表面線法，以裸坡小區(qū)微地形DEM為例，如圖3所示，L1、L2、L3、L4是坡面微地形沿徑流方向上的4條采樣表面線，L1′、L2′、L3′、L4′為與其對應(yīng)的水平投影面上的4條直線，長度為固定值，利用ArcGIS軟件“Surface Length”命令，可以得到表面線的長度，利用鏈條法原理，L1、L2、L3、L4的長度可替換上式中的L1、L1′、L2′、L3′、L4′可替換上式中的L2，從而可以求得4條采樣線上的地表糙度。

1.3.3 微地形DEM生成時間 點(diǎn)云數(shù)據(jù)是大量的離散數(shù)據(jù)，DEM的建立是通過空間內(nèi)插將這些離散的點(diǎn)擬合出一個連續(xù)的曲面。實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)使用單臺計(jì)算機(jī)對高密度采集的離散點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)插時，分辨率大小的設(shè)置決定了插值算法的復(fù)雜性，分辨率越高對計(jì)算機(jī)內(nèi)存的消耗越大，生成DEM所需時間將呈階數(shù)增長。因此，在保證DEM精度的同時，DEM生成時間也是選擇DEM最佳分辨率的一個重要因素。

2 結(jié)果與分析

2.1 坡度中誤差與分辨率的關(guān)系

由于2種不同復(fù)雜程度的微地形DEM的源數(shù)據(jù)相同，因此坡度中誤差的計(jì)算針對整個原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)，采用隨機(jī)點(diǎn)采樣法，在ArcGIS軟件中利用“Create Random Points”命令，隨機(jī)從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中選擇300個采樣點(diǎn)，然后運(yùn)行“Add Surface Information”命令，可以得到各點(diǎn)在微地形DEM模擬地面上的點(diǎn)高程。代入公式(2)和(3)進(jìn)行計(jì)算，即可得到不同分辨率DEM的坡度中誤差(mS)值，并以DEM分辨率為橫軸，mS為縱軸，繪制出二者的變化趨勢如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著DEM分辨率的減小(即DEM柵格尺寸的減小)，坡度中誤差(mS)隨之減小，說明DEM對微地形的描述精度有所上升。當(dāng)分辨率為256～16 mm時，其mS值較大，對微地形模擬的準(zhǔn)確程度較低；當(dāng)分辨率為16～1 mm時，mS值逐漸趨于穩(wěn)定，說明此區(qū)間內(nèi)DEM模擬的微地形已經(jīng)基本接近于實(shí)際地形，但由于此分辨率區(qū)間跨度較大，尚無法確定最佳分辨率，故還需借助地表糙度進(jìn)一步確定，但是此方法可以快速確定最佳分辨率的選擇區(qū)間，避免了選擇上的盲目性，很大程度上減少了工作量。

2.2 地表糙度與分辨率的關(guān)系

通過坡度中誤差(mS)分析，得到了最佳分辨率選擇區(qū)間為1～16 mm，因此在進(jìn)行地表糙度與分辨率關(guān)系分析時，只需在此分辨率區(qū)間內(nèi)進(jìn)行即可。在2種微地形的DEM上各自布設(shè)4條表面采樣線，利用基于GIS技術(shù)的表面線法，提取出L1和L2指標(biāo)，代入公式(4)計(jì)算各表面線上的地表糙度，結(jié)果如表1所示。

利用表1數(shù)據(jù)，繪制出不同分辨率(1～16 mm)時的地表糙度散點(diǎn)圖，通過回歸分析，可得到不同分辨率時地表糙度(Cr)的變化趨勢如圖5所示。

從圖5可以看出，代表簡單微地形的裸坡小區(qū)與代表復(fù)雜微地形的翻耕小區(qū)DEM的地表糙度變化趨勢相似，均與分辨率呈冪函數(shù)關(guān)系。在裸坡小區(qū)，當(dāng)分辨率為16～6 mm時，地表糙度值變化平穩(wěn)，證明在此分辨率范圍內(nèi)，DEM對裸坡小區(qū)微地形的描述精度基本相同；當(dāng)分辨率為6～1 mm時，隨著分辨率的減小，地表糙度逐漸增大，且變化比較明顯，說明在此分辨率范圍內(nèi)，DEM對裸坡小區(qū)微地形的描述精度隨分辨率的減小而增加。在翻耕小區(qū)，當(dāng)分辨率為16～10 mm時，地表糙度值變化比較平穩(wěn)，證明在此分辨率范圍內(nèi)，DEM對裸坡小區(qū)微地形的描述精度基本相同；當(dāng)分辨率為10～1 mm時，隨著分辨率的減小地表糙度逐漸增大，且變化比較明顯，說明此分辨率范圍內(nèi)，DEM對裸坡小區(qū)微地形的描述精度隨分辨率的減小而增加。通過以上分析可知，為了達(dá)到較高的微地形描述精度，應(yīng)從地表糙度較大時的分辨率范圍內(nèi)選擇最佳分辨率，進(jìn)一步縮小最佳分辨率的選擇區(qū)間，其中裸坡小區(qū)DEM分辨率的選擇區(qū)間為1～6 mm，翻耕小區(qū)DEM分辨率的選擇區(qū)間為1～10 mm。

2.3 不同分辨率下微地形DEM的生成時間

本試驗(yàn)采用單臺計(jì)算機(jī)環(huán)境對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行插值生成微地形DEM，計(jì)算機(jī)的CPU主頻為3.40 GHz，內(nèi)存4 GB；軟件環(huán)境為ArcGIS 10.0。不同分辨率下微地形DEM生成時間的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，當(dāng)DEM分辨率從16 mm減小到4 mm時， DEM生成時間基本相同，為174～192 s，當(dāng)DEM分辨率從4 mm減小至1 mm時， DEM生成時間明顯增加，如果單獨(dú)從時間消耗最小化的角度考慮，最佳DEM分辨率應(yīng)在4～16 mm區(qū)間選擇，結(jié)合2.2節(jié)分析得出的選擇區(qū)間，即裸坡小區(qū)DEM分辨率的選擇區(qū)間為1～6 mm，翻耕小區(qū)DEM分辨率的選擇區(qū)間為1～10 mm，經(jīng)過綜合對比，選擇重疊區(qū)間內(nèi)地表糙度值最大時的分辨率作為微地形DEM的最佳分辨率，最終確定裸坡小區(qū)和翻耕小區(qū)的最佳分辨率均為4 mm，此時微地形DEM的地表糙度能夠達(dá)到較高值，可以相對準(zhǔn)確地表達(dá)微地形的起伏，而且耗時較少，明顯減少了數(shù)據(jù)處理的工作量并降低了對軟件和硬件條件的要求。

3 結(jié) 論

本研究分析了坡度中誤差、地表糙度和DEM生成時間3個參數(shù)與微地形DEM分辨率的關(guān)系，結(jié)果表明：

1)隨著DEM分辨率的減小，坡度中誤差逐漸減小，當(dāng)分辨率為1～16 mm時，坡度中誤差變化較小， DEM模擬微地形已接近實(shí)際情況。采用坡度中誤差法雖然不能準(zhǔn)確確定微地形DEM的最佳分辨率，但可以快速縮小分辨率的選擇范圍，縮短大量的數(shù)據(jù)處理過程，增強(qiáng)后續(xù)研究的目的性。

2)隨著DEM分辨率的變化，裸坡小區(qū)DEM的地表糙度和翻耕小區(qū)DEM的地表糙度變化趨勢相似，并且與分辨率呈冪函數(shù)關(guān)系。

3)綜合考量地表糙度和DEM生成時間，確定裸坡小區(qū)和翻耕小區(qū)2種微地形DEM的最佳分辨率均為4 mm，說明對于同一源數(shù)據(jù)生成的相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的微地形DEM，最佳分辨率與微地形復(fù)雜程度并不相關(guān)。

本研究提出的DEM最佳分辨率的選擇方法，既避免了微地形DEM最佳分辨率確定過程的盲目性和隨意性，又能夠在保證相關(guān)應(yīng)用參數(shù)準(zhǔn)確度前提下壓縮數(shù)據(jù)計(jì)算處理量，降低計(jì)算成本，節(jié)省計(jì)算時間。

[1] 湯國安，李發(fā)源，劉學(xué)軍.數(shù)字高程模型教程 [M].北京：科學(xué)出版社，2010.

Tang G A,Li F Y,Liu X J.Digital elevation model tutorial [M].Beijing:Science Press,2010.(in Chinese)

[2] 周啟鳴，劉學(xué)軍.數(shù)字地形分析 [M].北京：科學(xué)出版社，2006.

Zhou Q M,Liu X J.Digital terrain analysis [M].Beijing:Science Press,2006.(in Chinese)

[3] 劉學(xué)軍，王彥芳，晉 蓓，等.顧及數(shù)據(jù)特性的格網(wǎng)DEM分辨率計(jì)算 [J].地理研究，2010，29(5)：852-862.

Liu X J,Wang Y F,Jin B,et al.Resolution analysis of grid digital elevation model based on data property [J].Geographical Research,2010,29(5):852-862.(in Chinese)

[4] Hutchinson M F.A locally adaptive approach to the interpolation of digital elevation models [C]//Third International Conference/Workshop on Integrating GIS an Environmental Modeling.California:University of Calfornia,1996:21-25.

[5] 湯國安，龔健雅，陳正江，等.數(shù)字高程模型地形描述精度量化模擬研究 [J].測繪學(xué)報，2001，30(4)：361-365.

Tang G A,Gong J Y,Chen Z J,et al.A simulation on the accuracy of DEM terrain in representation [J].Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2001,30(4):361-365.(in Chinese)

[6] 劉學(xué)軍，龔健雅，周啟鳴，等.DEM結(jié)構(gòu)特征對坡度坡向的影響分析 [J].地理與地理信息科學(xué)，2004，20(6)：1-5，39.

Liu X J,Gong J Y,Zhou Q M,et al.Research on error of derived slope and aspect related to DEM data properties [J].Geography and Geo-Information Science,2004,20(6):1-5,39.(in Chinese)

[7] 何政偉，許輝熙，張東輝，等.最佳DEM分辨率的確定及其驗(yàn)證分析 [J].測繪科學(xué)，2010，35(2)：114-116.

He Z W,Xu H X,Zhang D H,et al.Identifying the optimal DEM resolutions and analyses of simulation results [J].Science of Surveying and Mapping,2010,35(2):114-116.(in Chinese)

[8] 楊勤科，張彩霞，李領(lǐng)濤，等.基于信息含量分析法確定DEM分辨率的方法研究 [J].長江科學(xué)院院報，2006，23(5)：21-23，28.

Yang Q K,Zhang C X,Li L T,et al.Optimizing DEM resolution with information content analysis [J].Journal of Yangtze River Scientific Research Institute,2006,23(5):21-23,28.(in Chinese)

[9] 朱 偉，王東華，周曉光.基于信息熵的DEM最佳分辨率確定方法研究 [J].遙感信息，2008(5)：79-82.

Zhu W,Wang D H,Zhou X G.The research of optimizing DEM resolution based on information entropy [J].Remote Sensing Information,2008(5):79-82.(in Chinese)

[10] Thompson J A,Bell J C,Butler C A.Digital elevation model resolution:Effects on terrain attribute calculation and quantitative soil-landscape modeling [J].Geoderma,2001,100：67-89.

[11] 郭澎濤，武 偉，劉洪斌，等.DEM柵格分辨率對丘陵山地區(qū)定量土壤-景觀模型的影響 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2010，26(12)：330-336.

Guo P T,Wu W,Liu H B,et al.Effects of DEM grid resolution on quantitative soil-landscape model at hilly and mountain area [J].Transactions of the CSAE,2010,26(12):330-336.(in Chinese)

[12] Florinsky I V,Kuyakova G A.Determination of grid size for digital terrain modeling in landscape investigations exemplified by soil moisture distribution at a micro-scale [J].International Journal of Geographical Information Science,2000,14(8)：815-832.

[13] 張青峰，王 健，趙龍山，等.基于M-DEM黃土人工鋤耕坡面微地形特征研究 [J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2012，26(9)：149-153.

Zhang Q F,Wang J,Zhao L S,et al.M-DEM-based micro-topography characteristics of artificial tillage loess slope [J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2012,26(9):149-153.(in Chinese)

[14] 趙龍山，張青峰，梁心藍(lán)，等.基于GIS的坡耕地?cái)?shù)字高程模型的建立與應(yīng)用 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2010，26(11)：317-322.

Zhao L S,Zhang Q F,Liang X L,et al.Establishment and application of DEM for loess slope land based on GIS [J].Transactions of the CSAE,2010,26(11):317-322.(in Chinese)

[15] 呂悅來，李廣毅.地表粗糙度與土壤風(fēng)蝕 [J].土壤學(xué)進(jìn)展，1983(2)：38-41.

Lü Y L,Li G Y.The surface roughness and soil wind erosion [J].Progress in Soil Science,1983(2):38-41.(in Chinese)

[16] 吳發(fā)啟，趙曉光，劉秉正.緩坡耕地侵蝕環(huán)境及動力機(jī)制分析 [M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2000：58-60．

Wu F Q,Zhao X G,Liu B Z.The gentle slope cultivated land erosion environment and the analysis of dynamic mechanism [M].Xi’an:Shaanxi Science and Technology Press,2000:58-60.(in Chinese)[17] 劉學(xué)軍.基于規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字高程模型解譯算法誤差分析與評價 [D].武漢：武漢大學(xué)，2002.

Liu X J.On the accuracy of the algorithms for interpreting grid-based digital terrain model [D].Wuhan:Wuhan University,2002.(in Chinese)

[18] Saleh A.Soil roughness measurement: Chain method [J].Soil and Water Cons，1993，48(6):527-529.

[19] 趙龍山，梁心藍(lán)，張青峰，等.基于DEM的黃土坡耕地地表糙度測定方法研究 [J].地理與地理信息科學(xué)，2010，26(4)：86-89，94.

Zhao L S,Liang X L,Zhang Q F,et al.Surface roughness determination of the loess sloping field based on DEM [J].Geography and Geo-Information Science,2010,26(4):86-89,94.(in Chinese)

Selection method for optimum DEM resolution of slope micro-relief

REN Lei,LI Guang-lu,YANG Chen-hui,WEI Zhou,YANG Juan

(CollegeofNaturalResourcesandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 This research aimed to find out the selection method for optimum DEM resolution of micro-relief.【Method】 Slope micro-relief with two different complexities (the bared plot with low complexity and the ploughed plot with high complexity) were selected to analyze the changes in three quantitative parameters including slope root-mean-square error (mS),soil roughness (Cr) and time of generating the micro-relief DEM at different micro-relief DEM resolutions and select the optimum DEM resolution.【Result】mScould quickly reduce the selection range of resolution and enhance the purpose of follow-up study.The trends ofCrof two micro-reliefs DEM were similar as the change of resolution with power function relationship.The optimum resolutions of 2 micro-reliefs DEM could be selected by analyzingCrand time of generating DEM.There was no relationship between the optimum resolution and micro-relief complexity with same original data.【Conclusion】 The optimum resolution of bared plot and ploughed plot was 4 mm.The selection method established in this study was feasible for selecting the optimum DEM resolution of micro-relief.

Micro-relief;DEM;optimum resolution;RMSE slope;surface roughness

2013-12-15

陜西省水土保持局重點(diǎn)科技示范項(xiàng)目(20101003)

任 磊(1987-)，男，山東萊州人，碩士，主要從事地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)研究。E-mail：rl2215233@gmail.com

李光錄(1964-)，男，甘肅永靖人，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事土壤侵蝕與土地利用研究。 E-mail：guangluli@nwsuaf.edu.cn

時間:2015-04-13 12:59

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.05.027

P208;S159-3

A

1671-9387(2015)05-0129-06

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150413.1259.027.html