数字高程模型空间分辨率对精细尺度地形变化检测的影响

摘要

基于数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的地形变化检测方法易受DEM空间分辨率效应的影响。基于两期DEM相减的地形变化检测研究,目前仍缺乏其对空间分辨率影响的讨论。本文利用两个典型地形变化的实验样区,以实测点云数据作为数据源,使用两类5种方式(点云重采样方式3种,DEM重采样方式2种)构建不同空间分辨率的DEM数据,并在不同空间分辨率下使用不同的操作顺序进行地形变化检测;通过平均误差、标准误差、莫兰指数等多个指标探索DEM空间分辨率对地形变化检测的影响。实验结果表明:(1)DEM空间分辨率对地形变化检测的影响与多空间分辨率DEM的生成方式有关,使用双线性插值法的平均误差、标准误差、莫兰指数均最小,其不仅能有效降低地形变化检测的误差,同时还能优化误差的空间分布。(2)不同的多空间分辨率DEM生成方式得到的分辨率效应的整体趋势基本一致,即空间分辨率变粗,地形变化检测结果的整体偏差和局部偏差均变大,误差的空间自相关性也越来越强,并且误差和空间分辨率之间存在一定的线性关系。(3)地形变化检测和升尺度操作的先后顺序并不影响检测结果,即先对DEM重采样后进行变化检测的结果和先进行地形变化检测再对地形变化进行重采样的结果一致。本研究可为地形变化检测时DEM的生成方式、空间分辨率的选择以及地形变化检测的操作顺序提供参考。