面向全球层次格网数字高程模型的坡面地形因子提取方法与精度研究

基于全球层次格网模型，基于椭球四叉树或其变体对全球尺度的海量空间数据进行组织，已成为解决海量地形和影像数据组织管理、可视化与快速浏览的主要技术，但其地理数据通常基于地理坐标或地心坐标存储，无法直接应用已有DEM分析算法。本研究通过理论推导和实验分析，选择三峡地区，研究对使用地理坐标（经纬度）保存的格网DEM模型，分别应用正球体或旋转椭球体模型，基于球面距离公式或三维直线距离计算DEM格网间距，推导其坡度、坡向、坡长等坡面地形因子提取算法和原型实现；选择不同地貌类型的试验区和实验点，分析不同的坡面地形因子提取算法的精度和误差。研究对解决现有"数字地球"系统专业GIS空间分析功能缺乏，提高"数字地球"系统中海量DEM数据的利用率具有一定的理论和实用价值，对我国数字地球、数字城市、数字国土战略也具有重要的现实意义。

基于全球层次格网模型和椭球四叉树或其变体对全球尺度的海量空间数据进行组织，已成为解决海量地形和影像数据组织管理、可视化与快速浏览的主要技术。本研究面向使用地理坐标（经纬度）保存的格网DEM数据，基于球面距离公式，根据DEM格网间距动态构建地形因子分析窗口，推导了坡度、坡向、坡长等坡面地形因子提取算法，并开发了坡度、坡向地形因子提取算法原型；从三峡地区不同地貌类型地区选择2个实验点做为试验区，分析了不同坡面地形因子提取算法的精度和误差，实验结果表明，该算法结果与基于平面直角坐标的DEM数据及其地形因子计算结果基本一致，可应用于实际工作。研究成果可解决基于地理坐标或地心坐标存储的层次格网DEM数据无法直接应用已有DEM分析算法的问题，对解决现有"数字地球"系统专业GIS空间分析功能缺乏，提高"数字地球"系统中海量DEM数据的利用率具有一定的理论和实用价值，对我国数字地球、数字城市、数字国土战略也具有重要的现实意义。