DEM地形描述误差的区域差异性研究

DEM地形描述误差是强烈依赖于采样分辨率与地形复杂度的误差类型。初步研究发现，DEM地形描述误差存在显著的区域差异性，揭示其区域分异规律是进行DEM质量评价、明确DEM区域适用性的基础。本课题面对测绘领域广泛关注的空间数据不确定性问题，从地学区域分析的视角出发，综合运用定性与定量、宏观与微观、解析与综合相结合的研究方法，以地貌类型多样的陕西省为例，研究DEM地形描述误差区域差异性的形成机理与外在表现；根据地形描述误差与区域地形特征的依存关系，应用地理学的区划思想，探索DEM地形描述误差区域划分的基本理论与方法，构建陕西省DEM地形描述误差区划图；在此基础上，研究不同区域内DEM地形描述误差对地形分析精度的影响。本课题是运用地学区域分析方法研究DEM误差空间格局的一次创新探索，可望进一步充实和完善空间数据不确定性分析的理论与方法，服务于国家基础地理数据的应用与共享。

经过三年的研究，课题按计划完成了相应的研究任务。. 在DEM地形描述误差（Et）区域差异性机理方面，深入剖析了Et区域差异性的内在成因、表现形式与主控因素，建立了顾及DEM地形描述形态精度及应用不确定性的Et区域差异性概念，揭示了Et区域差异性的内在成因（即区域地形复杂度与DEM规则格网结构）、主控因素（即区域地形复杂度、DEM格网分辨率、DEM地表形态重构模型），从Et指标量值大小、尺度变化曲线、空间分布特征等方面剖析了Et区域差异性的表现形式；针对当前区域地形复杂度的定量研究不足，采用信息论及地形纹理分析技术，研究了区域地形复杂度内涵和量化描述模型。上述研究明晰了Et区域差异性的概念与意义，为科学揭示多源多尺度DEM质量特征奠定了很好基础。. 在Et区域差异性的描述体系方面，重点研究建立了顾及DEM格网点布设位置变化的Et数理指标及其计算模型、描述Et空间分布及尺度变化特征的Et壳模型和Et尺度变化曲线模型，揭示了Et的概率分布及空间相关特征。依据“单点→点对→坡面→局地→整体”思路，建立了DEM地表形态精度概念，揭示了Et与地表形态精度的关联关系。从误差来源、表现形式、作用机制等角度，揭示了Et和DEM格网点高程采样误差的耦合关系。上述研究为实现顾及Et区域差异性的DEM质量分区评价、DEM数字地形分析不确定性推演等提供了技术支撑与科学依据。. 在Et区划及应用研究方面，重点研究了Et对坡度、坡向、起伏度、坡长、地形指数、沟谷网络等地形信息提取精度的影响特征，探索了基于Et尺度变化曲线、Et场遥感监督分类等方法的Et区划分析技术。梳理整合了当前比较常用的DEM地形模型，构建了以“宏观地形结构逐级约束，细节地形信息依次包容”的序列尺度DEM基本概念与信息图谱型数字高程模型系统，以及顾及Et空间分布特征的多源多尺度DEM质量指标与多源多尺度DEM质量模拟器。上述研究为科学建立新一代高精度DEM，正确选择使用当前的多源多尺度DEM等提供了理论参考与方法支撑。. 课题研究表明，要切实实现多源多尺度DEM地形描述质量分区评价，还需要进一步揭示Et和Es共同作用时DEM地形描述质量的区域差异特征，并建立顾及地表形态精度的序列尺度DEM质量标准与控制技术，，以及基于DEM误差壳的数字地形分析不确定性推演模型。