DEM提取坡向变率中的误差特征与消除方法

坡向变率是反映地形在水平方向上变化特征的重要指标,在DEM数字地形分析中具有重要的作用。目前,基于DEM的坡向变率提取方法,主要是在考虑坡向值的周期变化规律的基础上,运用正反DEM结合提取以消除北坡误差。通过进一步研究发现:该方法对误差产生原因的分析不够准确,且由于没有考虑到变率提取算法的影响,包括算法公式中各差值在修正过程中的正负性与正误性关系,提取结果仍存在大量误差。本文在深入分析基于DEM的变率提取算法和误差特征的基础上,通过拆分三阶差分算法和建立误差修正标准,提出一种新的误差消除方法——六分法,避免了提取过程中因提取算法而造成的错误;开发实现了基于ArcGIS试验平台的算法模型,并基于5 m分辨率的DEM试验数据,得到了更为准确的坡向变率提取结果。经过对比分析,六分法成功修正了传统基于正反DEM方法结果中存在的错误,并且在坡向变率较高的区域改进效果尤为明显,其中,在坡向变率值大于80的区域修正了约12.8%的提取误差,且在区域内所修正的误差绝对值均值达到5.6以上,验证了该算法的有效性与必要性。