DEM 插值算法适应性理论与方法(修订版)
张锦明
前言
数字地形模型(Digital Terrain Model,DTM)通常是地形表面形态属性信息的数学表达,其定义为:“描述各种特性空间分布的有序数值阵列,在最通常的情况下,所记录的地面特性是高程z,它们的空间分布可以由x、y水平坐标系统描述,也可以由经度、纬度描述海拔h的分布。”当用地形表面形态属性表示地形表面高程时,数字地形模型就是数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)。
DEM精度研究是DEM研究体系的重要组成部分,关于影响DEM精度的主要因素,许多学者虽然表述各异,但基本认同原始数据精度、插值算法、地貌类型、采样数据分布特征和尺度是主要因素。插值算法作为其中的直接因素,地貌类型、采样数据分布特征和尺度都通过它影响DEM精度。因此,从影响DEM插值精度的不同因素出发,研究DEM插值算法的适应性问题,对降低DEM插值的不确定性、提高DEM插值精度具有十分重要的意义。
本书围绕DEM插值参数、地貌类型适应性、采样数据分布特征适应性、尺度适应性等问题展开了深入研究和实践。
(1)运用多种实验方法系统地研究了DEM插值参数的“优选”问题。
提出了DEM插值参数的确定性和不确定性分类标准,运用交叉验证法、相关分析、趋势面分析、方差分析等一系列实验方法,系统地研究了不确定性插值参数的“优选”问题。实验结果将为广大用户提供插值参数选择的“最优”取值区间,消除插值参数选择的随意性。
(2)建立了地貌类型模糊隶属度函数模型,实现了插值算法的地貌类型适应性研究。
运用模糊数学方法建立了基于规则分布采样数据的地貌类型模糊隶属度函数,实现了地貌类型的自动判别,为DEM插值算法的地貌类型适应性研究奠定了统一的地形基础;提出了宏观地形特征因子最佳分析区域预测模型,使得地形特征因子的计算在统一的基础上完成;提出了地形特征因子动态谱系图,为通过选择地形特征因子判别…