2021地理设计组二等奖：DEM的构建及地形特征线的提取研究

作品简介

摘要

格网DEM是数字地面模型的重要数据表现形式，基于格网DEM提取的山脊线、山谷线是地形骨架结构的表达与数字地形分析的重要方面。本文通过比较距离倒数乘方法、自然邻域法、克里金法、样条函数法、趋势面分析法5种空间内插方法在本溪关门山地区的适用性，选出最优法用于格网DEM的构建。基于格网DEM，对比运用“水文分析法”和“曲率判别法”两种方法提取山脊、山谷线的结果，并研究两种提取算法的融合效果。以GeoScene Pro建模和脚本的形式分别实现了DEM构建、等高线曲率计算，山脊线、山谷线提取；制作了本溪关门山地区数字高程模型图、等值线专题图、山脊线山谷线专题图等。提出了坡度、平面曲率与等高线曲率的转换方法；对水文分析法和曲率判别法做出了改进，并提出了基于水文分析法和曲率判别法的融合算法，进一步提高了山脊线山谷线提取的准确率。融合算法兼具二者之长，提取结果较为全面，整体性较好。

0 引言

数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）的数据结构简单、容易管理、便于存贮，许多国家的DEM数据都是以规则格网的数据矩阵形式提供，因此，基于规则格网DEM提取等高线、山脊线、山谷线一直是研究人员的研究方向[1]。山脊线、山谷线是地形骨架结构的重要组成部分[2]，常应用于地貌表达以及三维地形分析。

建立格网DEM的空间内插方法可以分为分块内插法、整体内插法、逐点内插法3类。其建立一般包括数据取样、数据内插和数据精度分析等步骤[3]。整体内插法的原理简单，适用于总体预测，但不适用于复杂地形，对于复杂地形，常使用分块内插法[4,5]。逐点内插法是应用最为广泛的方法，包括距离倒数乘方法、克里金法。当样本点分布均匀且数量较多时均取得较好的结果。当实际地形的坡度较大