梯田DEM构建方法精度评价

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黄土高原地区因其严重的土壤侵蚀成为研究热点。土壤侵蚀受多种因素影响,其中地形因子是影响土壤侵蚀的重要因素,包括坡度、坡长等,通常基于DEM来提取,但目前构建的DEM大多局限于反映连续光滑的自然坡面,无法表现出梯田等人工地形的信息。在黄土高原地区,为遏制水土流失以及改善人民的生产条件,修筑了大面积梯田,极大地改变了地表微形态,影响了坡度、坡长等地形因子,进而影响土壤侵蚀过程,因此提出顾及梯田信息的DEM的构建方法是十分必要的,同时,DEM精度一直是学者广泛研究的关键和焦点问题。本研究从高程、坡度、坡长、坡度坡长因子以及地形描述误差等方面入手,对梯田DEM的不同构建方法进行地形特征分析与精度评估,为相关研究中梯田DEM构建方法的应用提供支持,同时对于完善梯田DEM构建方法具有重要的实际意义。以黄土高原燕沟流域中槐树窝子的完整流域为实验样区,利用5m分辨率的DEM、0.3m分辨率的WorldView影像和三维激光扫描得到的高精度点云数据,对不同方法构建的不同类型梯田DEM提取高程、坡度、坡长与坡度坡长因子进行地形特征对比分析,并在此基础上,从地形因子和地形描述误差角度对不同构建方法进行精度评价。结果表明:(1)实际梯田类型不同于各种构建方法中提出的理论模型,在研究中应避免构建绝对水平的梯田DEM,需要根据真实情况或经验确定梯田参数,从而得到满足实际的梯田DEM。(2)大面积区域梯田DEM的构建应考虑快速构建方法简易省时的特点,在区域面积一定时,若对单个地形因子进行研究,基于真实田坎构建方法对高程、坡度以及坡度坡长因子的表达更具优势,而快速构建方法对坡长的描述更符合真实地形情况;若为综合性研究,基于真实田坎构建方法对区域整体地形特征的表现更加全面。(3)基于真实田坎构建方法建立的坡式梯田DEM计算的地形描述精度与真实情况较吻合,但与其他因子不同,该方法建立的水平梯田DEM地形描述精度最低,而快速构建方法建立的水平与坡式梯田DEM地形描述精度相当。
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