基于小波方法的DEM数据升尺度转换与精度评价

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基于小波方法的连续型空间数据升尺度转研究可促进多源、多尺度数据的融合、同化研究,为小波方法在地学研究中的深化提供一种新的思路。为此,本文以地貌类型复杂多样的四川省为研究区域,选取了3个不同地貌类型的研究样区,以此展开基于小波方法的DEM数据多尺度转换实验;同时,本文针对DEM数据构建了尺度转换成果精度评价基本体系,并基于上述体系分析和探讨不同小波之间、小波与传统方法间的优势和劣势。其主要结论如下:  (1)针对不同小波方法进行比较分析,相对于二进小波方法,多进小波虽不能保持较好的空间自相关特征,但其具有较好的转换效果,既能保持其派生数据的垂向和水平精度,又能更好地保持区域原始地貌空间格局。  (2)与传统尺度转换方法比较,多进小波在尺度派生后的DEM数据在空间精度、整体形态格局上能够与原始DEM保持较强的相似性与一致性,在微观细节地貌信息的保全上略输于最邻近法转换方法。  (3)经研究分析,不同的地势、地貌区域,尺度转换结果也存在较大差异。样区A、B地貌多为山地、沟谷类型,由于细节信息较为丰富,其尺度转换过程中舍去的地貌细节信息较多,所产生误差较大。样区C地貌类型多为平地和丘陵,细节信息较少,因此在尺度转换过程中舍去的地貌细节较少,产生的误差也较少。  (4)综合分析可知,多尺度转换方法存在一定的尺度转换阈值:在本研究中,适宜的转换尺度应小于120 m,在该尺度范围内多尺度转换方法均能基本保持区域原始地形的空间精度、地貌格局形态以及地形要素格局等信息。而当尺度超过这一范围后,三种方法派生的DEM数据空间精度、空间格局以及地形要素等信息出现了较为明显的偏差。  (5)综上所述,针对连续性数据空间升尺度,小波方法的多尺度转换存在一定的局限性。虽然,小波方法在保持数据宏观格局、轮廓上相比其它转换方法存在一定的优势,并且其尺度转换效果较为平滑、连续。然其在保持微观细节方面与最邻近方法相比并不存在优势;同时,小波方法的尺度转换也存在一定的尺度阈值,当超过该阈值后,其派生后数据与原始数据产生了较明显偏差。
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