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基于不同尺度DEM提取坡度坡向探究摘 要：通过1：1万和1：5万两种不同尺度的地形图生成不同分辨率的DEM，对四川洪雅县柳江镇的坡度坡向两个地形因子进行了分析。结果表明1：1万尺度地形图生成的DEM提取平均坡度、最大坡度对分辨率的变化比1：5万尺度地形图更敏感。 关键词：尺度； DEM； 坡度； 坡向 数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是数字地形模型（DTM）的一种，它是地面形态特征的一种数字化表达[1]。通过DEM提取各种地形因子，已广泛的应用于流域特征分析[2,3]、地形地势分析、土壤侵蚀模型的建立[4]和模拟地表空间变化等各个方面。本文采用1：1万和1：5万2种尺度地形图生成不同分辨率DEM对坡度坡向的提取进行研究分析，以期为不同区域的不同尺度地形图的选取提供参考。 1 研究区概况 洪雅县地处四川盆地西南边缘，地理坐标为东经102°49＇～103°32＇，北纬29°24＇～30°00＇，位于成都、乐山、雅安三角地带。柳江镇位于洪雅县中部，海拔520～1325m，相对高差达到800m，地貌类型以低、中山为主，平均坡度为22°。土壤类型复杂，以山地黄壤为主。 2 研究方法 坡度坡向计算公式。地表上某点的坡度S、坡向A是地形表面在东西南北方向上高程变化率的函数，即 以上2式中fx代表南北方向上高程变化率；fy代表东西方向上高程变化率。从（1）（2）两式中看出，坡度坡向的计算就是对fx和fy的求解。本文采用3×3移动窗口在格网DEM上对fx和fy进行求解。常用的模型有6种，此次实验采用三阶反距离平方权差分模型，公式如下： 式中g为格网分辨率；zi(i=1，2，3，???，9)为点5周围各格网点高程。 3 结果与分析 3.1 不同DEM分辨率与坡度关系分析 由图1和图2分析可知，两种比例尺的最大坡度随DEM分辨率的变小而呈增长趋势，1：5万比例尺相对增长较平稳，由81.1°增大到89.1°，而1：1万比例的的最大坡度由58°上升到83.3°变化幅度超过25°，变化显著。由此可以推断DEM分辨率对1：1万比例尺下生成的DEM提取坡度影响大于1：5万比例尺。 3.2 不同DEM分辨率与坡向关系分析 本文按90°为一个区间，将坡向划分为0°（平坡）；0°～90°；90°～180°；180°～270°；270°～360°等5级。由图3、图4分析可知：基于DEM分辨率的变化，坡度总体趋势变化较小，但是随着分辨率的变大，2种比例尺的0°（平坡）逐渐减小，1：5万比例尺下的0°（平坡）减小趋势更明显，且270°～360°这个坡向级所占百分比有较大上升。由此可以推断，如果采用不同DEM分辨率提取平坡会出现较大误差，在DEM分辨率较小的时候（＜20m），1：5万比例尺对坡向的影响较大。 4 结论与讨论 本文通过对两种比例尺下不同DEM分辨率提取坡度坡向进行研究得出以下结论：（1）1：1万和1：5万两种比例尺下的不同DEM分辨率对坡度都起到了平缓陡坡增加缓坡的效应；（2）在坡向变化中，平坡对DEM分辨率反应最为敏感，随分辨率的增大平坡会逐渐消失；（3）在DEM分辨率＜10m时，用1：1万比例尺下的DEM提取坡度坡向优于1：5比例尺。在1：1万比例尺下，最大坡度从DEM分辨率为10m时的83.3°急剧下降到DEM分辨率为100m时的58.0°，揭示了低分辨率的DEM会削弱地表详细程度[5]。本研究仅针对柳江镇2种比例尺地形图生成DEM提取坡度坡向两个地形因子，而其它地形因子会出现什么变化，该结论是否适用于更大区域，是否适合不同地形复杂度的坡度坡向分析有待进一步深入研究。 参考文献 1 陈述彭. 地理信息系统导论[M]. 北京：科学出版社，1999 2 Dong J Y. Spatial Distribution of Water use by Eucalyptus Plantations in a Small Catchment in Guangxi, South China: a Modelling and GIS Approach[M]. Helsinki: Department of Forest Resource Management University of Helsinki，2009 3 Kenward T，Latten M D, Wood E F, et al. Effects of Digital Elevation Model Accuracy on Hydrological Predictions[J]. Remote Sensing of Environment, 2000，74 4 Remortel V, Ham