[发明专利]一种基于填挖方分析的数字高程模型精度评价方法

摘要

本发明公开了一种基于填挖方分析的数字高程模型精度评价方法。它包括如下步骤：参考DEM选择，选取与待评价DEM精度相同或精度更高的参考DEM；参考DEM裁剪，使参考DEM与待评价DEM地理范围一致；计算重采样分辨率，根据参考DEM和待评价DEM的分辨率计算最佳重采样分辨率；DEM重采样，采用重采样分辨率对参考DEM和待评价DEM进行最临近法重采样；计算填挖方体积差异，计算待评价DEM与参考DEM每个重采样后栅格单元的体积差异之和；计算填挖方误差，用填挖方体积差异除以DEM地理范围的面积。具有提高数字高程模型精度评价方法的科学性与实用性的优点。

主权项

一种基于填挖方分析的数字高程模型精度评价方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：参考DEM选择：选取与待评价DEM精度相同或精度更高的DEM作为参考DEM，且参考DEM的地理范围不小于待评价DEM；参考DEM与待评价DEM空间参考系相同；步骤2：参考DEM裁剪：对参考DEM进行裁剪，使得待评价DEM与参考DEM的地理范围保持一致；步骤3：计算重采样分辨率：对于分辨率为d，长为S0，宽为T0的待评价DEM，以及同一范围的分辨率为D的参考DEM，设d的小数位数为m，D的小数位数为n，待评价DEM和参考DEM的最佳重采样分辨率Δd的计算方法如下述公式(1)所示：Δd=(d×10m,D×10n)10max(m,n)---(1)]]>其中，(D×10m，D×10n)为d×10m和D×10n的最大公约数；max(m，n)为m、n中较大的一个；如果待评价DEM或参考DEM分辨率为整数，则小数位数为零；步骤4：对参考DEM和待评价DEM进行重采样：采用上述步骤3计算得到的分辨率对参考DEM和待评价DEM进行最临近法重采样，使得在不改变格网点高程的情况下，参考DEM与待评价DEM的重采样后分辨率保持一致；步骤5：计算填挖方体积差异：经过最邻近法重采样之后，待评价DEM与参考DEM之间的体积差异可通过计算每个重采样后的栅格单元的体积差异之和得到；设重采样后的DEM行列数分别为s、t,则s＝S0/Δd、t＝T0/Δd，则待评价DEM与参考DEM之间的体积差异Vcf的计算如下述公式(2)所示：Vcf=Σi=1sΣj=1tΔd2|hij-Hij|---(2)]]>其中：hij为重采样后第i行第j列的栅格单元对应在待评价DEM中的高程；Hij为重采样后第i行第j列的栅格单元对应在参考DEM中的高程；步骤6：计算填挖方误差：根据步骤5可得栅格DEM地理范围的面积A＝S0T0＝stΔd2，在面积为A的同一地理范围内，设参考DEM相对高程为零处的三维体积为V0，待评价DEM相对高程为零处的三维体积为V，那么V与V0的三维体积差异Vcf包括填方部分Vfill和挖方部分Vcut；其中填方部分Vfill为待评价DEM高出参考DEM的体积部分，挖方部分Vcut为待评价DEM低于参考DEM的体积部分，用集合方法表达为下述公式(3)所示：Vfill=V-V∩V0Vcut=V0-V∩V0---(3)]]>将Vfill与Vcut相加即为v与V0的体积差异Vcf，Vcf的计算如下述公式(4)所示：Vcf＝Vfill+Vcut  (4)将DEM的填挖方误差Ecf定义为待评价DEM与参考DEM在同一区域的三维体积差异Vcf与该区域面积A之商，并采用填挖方误差作为衡量DEM精度的指标；由此可得待评价DEM的填挖方误差Ecf数学表达为下述公式(5)：Ecf=VcfA=V∪V0-V∩V0A---(5)]]>结合上述公式(2)与公式(5)，可计算出待评价DEM的填挖方误差Ecf计算公式如下述公式(6)所示：Ecf=1stΣi=1sΣj=1t|hij-Hij|---(6)]]>计算所得的填挖方误差值，即为衡量待评价DEM相对于参考DEM的精度度量值。