DEM 空间分辨率的初步分析.pdfVIP

第20卷第5期 地球科学进展 Vol_20 No．5 2005年5月 ADVANCESIN EARTH SCIENCE May．。2005 文章编号：1001-8166(2005)05-0499-06 DEM 空间分辨率的初步分析 郝振纯 ，池宸星 ，王 玲 ，王跃奎 (1．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210098； 2．黄河水文水资源科学研究所，河南 郑州 450004) 摘 要：分布式模型的输入及其参数具有时空变异性，模型的校正也依赖于网格单元的大小，因此 需要确定适 当的空间分辨率来描述和控制空间变化。随着分辨率的不同，DEM的精度以及由此 提取的流域特征值 (如高程、坡度、地形指数、河网长度)在统计特性上也会随之变化。对50n1分 辨率的DEM平均取样获得 150～950nl的9组DEM，对不同分辨率下提取的流域特征值进行了统 计分析，并采用信息熵度量不同分辨率的信息量。 关 键 词：DEM；空间分辨率；流域特征；统计分析；信息量 中图分类号：P208 文献标识码：A 影响。假定建立DEM的数值算法是稳定和精确的， O 概 述 并且采用一致的地形图比例尺，那么，应用的关键在 任何一个水文模型都是自然过程的一种抽象表 于网格尺寸的选择。 达。传统的概念性水文模型在模型描述上具有很强 国内外已有不少学者对 DEM分辨率进行了研 的经验性和地域性 ，又分为集总模型和分散模型，后 究。汤国安等 研究了栅格分辨率和地形粗糙度 者是一种半分布式模型。传统的集总模型只用一个 对DEM所提取的地面平均坡度的精度的影响，认为 坡度或者一个水力糙度就控制了流域对输出的响 对 1：1万比例尺DEM，5nl是保证该地区地形描述 应。这种抽象和概化造成了传统水文模拟不能科学 精度的理想分辨率，并且地面平均坡度误差与栅格 地描述流域水文过程，限制了水文模型在陆气耦合、 分辨率和沟壑密度存在量化关系；张勇等 对不同 气候变化及土地利用变化影响等领域的广泛应用。 分辨率下DEM地形描述误差的数学转换模型进行 于是，更具有物理意义的分布式水文模型应运而生， 了研究；陈仁升等 在研究Topmodel的应用中发现 并且 日趋成为研究的热点。分布式模型试图在流域 模拟的总体效果受DEM分辨率较粗的影响；Geor— 的每一点解释各种信息(地形、土壤、土地利用、土 ges—Marie 研究了DEM降尺度对水力传导度的影 地覆盖、气候等)对水文模拟的影响，因而模型的输 响；David 也对 DEM数据分辨率对基于地形的模 入及其参数具有时空变异性，模型的校正也依赖于 型的影响进行了研究；Baxter73对DEM分辨率研究 网格单元的大小，因此需要确定适当的空间分辨率 后发现粗的DEM分辨率能产生坡度坦化，削弱洪峰 来描述和控制空间变化。利用数字高程模型(Digit— 量，使洪峰到达时间滞后，并导致模型响应不敏感。 alElevationModel，DEM)提取水文特征是建立分布 不同的水文模型和不同的模拟精度要求不同的分辨 式水文模型的基础 ¨]。DEM描述的地形的空间变 率，太细的分辨率固然对模型有利，但 目前技术条件 化受数据源、地形图的比例尺以及数据的分辨率的 下也不易达到，有时对资源也是一种浪费；而太粗的 收稿 日期：2004-02—14；修回日期 ：20044)9—10． 基金项目：国家自然科学基金重点项 目“黄河流域典型支流水循环机理研究”(编号；治黄专项