地形簡(jiǎn)化中的不確定性及優(yōu)化模型的研究.pdf

1、數(shù)字地形分析研究領(lǐng)域常利用特定的分析手段挖掘地形模型中隱藏的信息，這些信息包括:地形基本參數(shù)、地形水網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及地形對(duì)象要素等。地理空間數(shù)據(jù)中存在的尺度效應(yīng)導(dǎo)致了同一區(qū)域在不同尺度上具有不同的地形表達(dá)，對(duì)應(yīng)的地形模型也隨之不同。研究區(qū)域通常僅具有單一或少量尺度下的地形模型，想要在更為豐富的尺度上進(jìn)行地形分析，必須為這些區(qū)域建立多尺度模型。地形簡(jiǎn)化方法為這一建模過(guò)程提供了可行性方案。
　　地形簡(jiǎn)化存在不確定性。這一不確定性一方面來(lái)源于

2、原始地形的高程誤差，一方面來(lái)源于簡(jiǎn)化模型本身。為研究原始地形高程誤差造成的不確定性對(duì)地形簡(jiǎn)化的影響，本文利用序貫高斯模擬方法為誤差場(chǎng)生成滿(mǎn)足空間自相關(guān)特性的序列誤差場(chǎng)實(shí)現(xiàn)。為研究簡(jiǎn)化模型中的不確定性對(duì)地形簡(jiǎn)化的影響，選用三種基于特征的地形簡(jiǎn)化方法在不同簡(jiǎn)化程度下實(shí)施地形簡(jiǎn)化操作。雖然上述兩種不確定性的模擬方法不同，但對(duì)于簡(jiǎn)化結(jié)果的分析手段相對(duì)一致。分析方法分為兩部分:定性分析與定量分析。定性分析部分主要是通過(guò)將簡(jiǎn)化表面與原始地形的等高線

3、與地形骨架進(jìn)行疊置，利用目視比對(duì)的方式分析不確定性;定量分析部分主要是通過(guò)計(jì)算簡(jiǎn)化表面的高程精度與骨架保留度以分析不確定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種類(lèi)型的不確定性對(duì)地形簡(jiǎn)化具有相似的作用規(guī)律:原始地形中的不確定性與簡(jiǎn)化模型中的不確定性均會(huì)對(duì)地形簡(jiǎn)化結(jié)果產(chǎn)生影響，但簡(jiǎn)化模型顧及的原始地形特征越多，得到的目標(biāo)簡(jiǎn)化尺度下的地形表達(dá)不確定性也將越小，換言之，簡(jiǎn)化表面所表達(dá)的地形信息可信度也將越高。
　　地形簡(jiǎn)化中的不確定性導(dǎo)致了目標(biāo)尺度上的簡(jiǎn)化

4、表面真實(shí)值不得而知。傳統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型以一種確定式的過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化操作，得到的目標(biāo)尺度上的簡(jiǎn)化地形存在唯一性。這種以確定式的過(guò)程求解不確定式結(jié)果的方式在理論層面并不合理。更為嚴(yán)謹(jǐn)、合理的方式應(yīng)當(dāng)是:求解過(guò)程不直接給出簡(jiǎn)化結(jié)果，而是以一種尋優(yōu)、向真值逼近的方式逐步獲取更優(yōu)解。顯然，現(xiàn)階段的簡(jiǎn)化方法均無(wú)法滿(mǎn)足這一條件。為此，本文提出了一種基于退火模擬算法的地形簡(jiǎn)化方法。該方法將地形特征點(diǎn)看作固體物質(zhì)內(nèi)部亂序運(yùn)動(dòng)的粒子，在溫度衰減過(guò)程中對(duì)特征點(diǎn)持續(xù)