基于小波变换的DEM多尺度表达在贵州喀斯特地区中的应用研究

发布时间：2017-04-06 06:15

  本文关键词：基于小波变换的DEM多尺度表达在贵州喀斯特地区中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)作为国家空间基础设施的框架数据,在国民经济和国防建设中起着重要的作用。DEM通过离散高程点的方式表达连续变化的地形表面势必会受到各种尺度的约束,而不少地理现象和规律只有在一定的尺度下才会出现,DEM及地形分析具有明显的尺度依赖性。坡度是对地表面倾斜程度的定量描述,其作为区域土壤侵蚀模型的重要参数通常基于中低分辨率的DEM来提取,但随着DEM分辨率的降低,坡度会不断趋于平缓,即出现坡度衰减现象。这种衰减导致中低分辨率提取的坡度不能如实反映地形起伏状况,影响了土壤侵蚀评价的精度。为了提供精确的数据支持就必须对坡度进行转换从而达到中高分辨率坡度所表现出来的特征。贵州作为中国南方喀斯特的中心,其石漠化面积比重位居我国首位,水土流失现象严重,基于区域不同尺度DEM数据进行坡度等地形因子的提取其结果也会不尽相同,对多种尺度上的地形因子进行分析,是水土流失评价的重要性基础工作。小波多分辨率的思想与DEM的多尺度表达有惊人的相似性。本文基于小波变换理论,以花江流域样区为例,实现了DEM的多尺度表达。主要研究内容和结果如下:(1)DEM最佳分辨率的确定。DEM最佳分辨率就是格网DEM对地表模拟表达的逼近程度达到最优时栅格单元大小的临界值,通过对不同分辨率DEM提取坡度、粗糙度、地面曲率等地形因子来确定实验区格网DEM的最佳分辨率,得出分别以5m和20m作为实验区1:10000比例尺和1:50000比例尺DEM的最佳分辨率的结论。(2)基于小波多分辨率分析方法实现了实验区DEM的多尺度表达。通过阐述小波变换理论和多分辨率思想,根据地形形态结构和DEM数据结构确定了适宜的DEM边界处理方式,选取双正交小波Bior6.8作为小波基函数,并基于软阈值函数对小波高频系数进行处理,以1:10000比例尺DEM(5m分辨率)为基础,派生了具有统一定位控制基础的不同分辨率的DEM,能够较好地反应地形整体起伏状况。(3)基于直方图匹配原理的坡度转换。以不同分辨率的DEM为基础提取坡度,将5m分辨率的DEM提取的坡度值作为参考值,通过构建模型对其他分辨率提取的坡度值进行了转换。结果表明,通过坡度尺度变换,坡度衰减的情况得到了一定程度的解决。
【关键词】：数字高程模型 小波变换 多尺度表达 坡度转换
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P208
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 研究背景和意义7-8
• 1.2 国内外研究进展8-13
• 1.2.1 地理空间数据尺度及尺度转换8-10
• 1.2.2 数字高程模型与数字地形分析10-13
• 1.3 论文研究的主要内容、方法和技术路线13-16
• 1.3.1 主要研究内容13-14
• 1.3.2 研究方法和技术路线14-16
• 1.4 论文组织结构16-17
• 第二章 DEM多尺度表达相关理论基础17-33
• 2.1 数字高程模型17-18
• 2.2 小波变换18-32
• 2.2.1 小波定义18-21
• 2.2.2 连续小波21-24
• 2.2.3 离散小波24-25
• 2.2.4 多分辨率分析25-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第三章 DEM的建立方法及其最佳分辨率的确定33-46
• 3.1 DEM的建立方法及质量评价33-36
• 3.1.1 DEM建立方法33-35
• 3.1.2 DEM质量评价35-36
• 3.2 基于DEM的地形因子提取36-38
• 3.3 DEM最佳分辨率的确定38-45
• 3.3.1 基于坡度中误差的DEM最佳分辨率确定原理38
• 3.3.2 实验与分析38-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 基于小波变换的DEM多尺度表达46-66
• 4.1 基于小波多分辨分析的DEM多尺度表达的基本思想46-47
• 4.2 基于小波理论的DEM多尺度表达模型47-48
• 4.3 DEM多尺度表达时的边界处理48-49
• 4.4 DEM多尺度表达的小波函数选择49-57
• 4.4.1 小波函数的特性49-50
• 4.4.2 适宜小波函数的选取原则50-51
• 4.4.3 DEM多尺度表达适宜小波函数选取51-54
• 4.4.4 小波高频系数阈值选取54-57
• 4.5 基于二进小波变换的DEM多尺度表达57-65
• 4.5.1 二进小波变换及Mallat算法57-61
• 4.5.2 DEM多尺度表达模型建立61-62
• 4.5.3 多尺度DEM的派生62-63
• 4.5.4 派生DEM的精度评定63-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第五章 DEM多尺度地形分析效应在贵州花江流域的应用66-84
• 5.1 研究区域的选取67
• 5.2 研究区概况67-68
• 5.3 坡度随分辨率的变化68-70
• 5.4 研究区坡度尺度转换70-83
• 5.4.1 直方图匹配原理70-71
• 5.4.2 坡度频率统计71-74
• 5.4.3 坡度改正74
• 5.4.4 不同分辨率的坡度转换74-83
• 5.5 本章小结83-84
• 第六章 结论与展望84-86
• 6.1 结论84
• 6.2 展望84-86
• 参考文献86-89
• 致谢89-90
• 附录90-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 杨勤科;张彩霞;李领涛;Tim R.Mc Vicar;Tom G.Van Nie;;基于信息含量分析法确定DEM分辨率的方法研究[J];长江科学院院报;2006年05期

2 汪自军;陈圣波;韩念龙;湛邵斌;吕航;;地学尺度转换理论及方法研究[J];地理空间信息;2007年04期

3 徐芝英;胡云锋;刘越;艳燕;;空间尺度转换数据精度评价的准则和方法[J];地理科学进展;2012年12期

4 呼雪梅;秦承志;;地形信息对确定DEM适宜分辨率的影响[J];地理科学进展;2014年01期

5 刘学军;王彦芳;晋蓓;;利用点扩散函数进行DEM尺度转换[J];武汉大学学报(信息科学版);2009年12期

6 唐新建,朱同林,柳健,王川婴;DEM地形表面B样条小波多尺度建模[J];中山大学学报(自然科学版);2005年03期

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1 李寅;小波变换边界处理算法及应用的研究[D];北京交通大学;2009年

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本文编号：288399