數(shù)字高程模型地形信息量研究.pdf

1、數(shù)字高程模型(DEM)作為地形信息的數(shù)字化載體,是進(jìn)行空間分析與地學(xué)模擬的基本信息源,在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。DEM的生產(chǎn)與應(yīng)用就是地形信息的采集、處理、表達(dá)和傳輸?shù)倪^程；因此,從信息論的視角,強(qiáng)化地形信息的科學(xué)內(nèi)涵與外在表現(xiàn)的系統(tǒng)研究,特別是,以描述地形變異程度的地形信息量為切入點(diǎn),研究DEM所蘊(yùn)含地形信息的規(guī)律性,對(duì)于深化DEM地形信息基本理論問題的認(rèn)識(shí),提高DEM應(yīng)用效率與可靠性,都具有非常重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值

2、。
　　 本文首先探討了DEM地形信息的概念模型,其次,構(gòu)建了DEM地形信息量測(cè)度方法體系,其中,首次提出了DEM地形信息強(qiáng)度的概念與量化模型。在此基礎(chǔ)上,通過多樣區(qū)實(shí)驗(yàn)分析,研究了DEM地形信息量的局部空間自相關(guān)性、區(qū)域差異性以及尺度不確定性,最后,重點(diǎn)討論了地形信息強(qiáng)度在DEM地形簡(jiǎn)化中的實(shí)例應(yīng)用。
　　 本文主要研究成果如下:
　　 1.DEM地形信息概念模型構(gòu)建首先,基于信息學(xué)理論構(gòu)建了DEM地形信息認(rèn)知

3、模型,在此基礎(chǔ)上,探討了DEM地形信息的科學(xué)含義,并將DEM地形信息區(qū)分為語法、語義和語用地形信息三個(gè)層次；同時(shí)提出了DEM地形信息的系統(tǒng)分類方案。然后,對(duì)DEM地形信息的基本性質(zhì)作了初步分析。
　　 2.DEM地形信息量測(cè)度方法建立在探討DEM地形信息熵測(cè)度方式局限性的基礎(chǔ)上,提出DEM地形信息量測(cè)度原則和依據(jù)。首先,給出了局部地形信息指數(shù)的測(cè)度方法,并對(duì)其幾何意義和物理意義進(jìn)行了解析；其次,采用局部與全局相結(jié)合、語法層次和語

4、義層次相結(jié)合的方法,針對(duì)DEM柵格單元提出了地形信息強(qiáng)度的概念,地形信息強(qiáng)度是對(duì)地面點(diǎn)在DEM地形建模中重要性程度的綜合度量；然后,建立了DEM區(qū)域地形信息量測(cè)度模型。同時(shí),對(duì)地形信息強(qiáng)度指數(shù)提取過程中,不同類型與等級(jí)地形要素語義信息量確定方案進(jìn)行了詳細(xì)討論。
　　 3.DEM地形信息量特征分析首先,針對(duì)DEM地形信息指數(shù)空間自相關(guān)性,應(yīng)用空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行了實(shí)證分析,結(jié)果表明,在不同地貌類型區(qū),DEM局部地形信息量的空間自相關(guān)

5、范圍、變異程度和方向效應(yīng)都存在一定差異；其次,針對(duì)DEM地形信息量統(tǒng)計(jì)值的區(qū)域差異性,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析法和空間插值理論進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,研究區(qū)域內(nèi)無論東西方向上還是南北方向上,DEM地形信息量都表現(xiàn)出有序分異規(guī)律；然后,針對(duì)DEM地形信息量的尺度不確定性,應(yīng)用采樣分析法和圖譜分析法進(jìn)行了探討分析。
　　 4.DEM地形信息量實(shí)例應(yīng)用在對(duì)DEM地形簡(jiǎn)化方法總結(jié)分析的基礎(chǔ)上,提出了基于地形信息強(qiáng)度法的DEM地形簡(jiǎn)化方案,并對(duì)地形信息

6、強(qiáng)度指數(shù)閾值確定和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了重點(diǎn)討論；以基本比例尺1:5萬DEM作為簡(jiǎn)化目標(biāo),將VIP(VeryImportantPoints)法和3Douglas-Peucker法作為對(duì)比方法,對(duì)地形信息強(qiáng)度法DEM地形簡(jiǎn)化效果進(jìn)行了綜合分析。結(jié)果表明,該地形簡(jiǎn)化方案在技術(shù)上可行且易于實(shí)現(xiàn),可以有效減少地形失真,滿足不同層次的多尺度地形建模和表達(dá)要求。
　　 本文初步構(gòu)建了DEM地形信息概念模型和描述方法體系,有助于深化對(duì)DEM地形信息的