
第 32 卷 第 6 期
2013 年 12 月
Vol .32 No .6
Dec .2013
l39
Journal of Shandong University of Science and Technology
Nat ural Sci ence
数 字 高 程 模 型 (DE M )误 差 分 析 的 逼 近 论 模 型
胡 鹏
1 ,2
,曹 枫
3
(1 .武汉大学 资源与环境科学学院 ,湖北 武汉 430079 ;2 .安徽大学 资源与环境工程学院 ,安徽 合肥 230601 ;
3 .湖北省交通运输厅 通信信息中心 ,湖北武汉 430030)
摘 要 :通过对现有地面 DEM 各种不同观点的分析 ,阐明地面是多个单元曲面在复杂的地形结构线上拼接而成的
确定表面 ;对把地面或其局部视为随机曲面的观点以及以随机误差概括 DEM 误差的流行观点和方法提出明确异
议 ,并给出具体论据和分析 。 针对所有 DEM 生成方法均使用内插方法却大多避而不谈逼近理论和逼近误差的怪
现象 ,分析了正确的地面观 、数据观 、逼近观三者之间互相依存的紧密关系 。 在此基础上 ,运用数值逼近理论量化
地分析了 DEM 主要生产过程的误差及其作用机制 ,指出符合规范的测绘数据能在该分辨率上正确反映地形结构
特征 ;给出了规范数据常用的线性 、三角形上线性 、双一次拟线性 DEM 内插方法的内插误差模型 ,以及偶然误差在
该逼近函数下的传播模型 ,指出并证明了 DEM 最优线性内插模型及其卓越特性 ;运用这些模型解释了历史试验中
若干引起困惑的问题 。
关键词 :误差分析 ;随机 ;逼近 ;数字高程模型质量
中图分类号 :P208 文献标志码 :A 文章编号 :1672‐3767(2013)06‐0039‐09
Approximation Theory Model on Error Analysis of a Digital Elevation Model
Hu Peng
1 ,2
,Cao Feng
3
(1 .School of Resource and Environmental Sciences ,Wuhan University ,Wuhan ,Hubei 430079 ,China ;
2 .School of Resources and Environmental Engineering ,Anhui University ,Hefei ,Anhui 230601 ,China ;
3 .Communications Information Center ,Department of Transportation of Hubei Province ,Wuhan ,Hubei 430030 ,China)
Abstract :This paper examined the different views of ground DEM and justified that the ground surface was the mul‐
tiple cell surface mosaic in complex terrain structure .With specific evidence ,it challenged both the popular concept
which read the ground wholly or locally as random surfaces and the method that used the mere random error to ge
neralize DEM error .It clarified the interdependent relation of ground view ,data view and approximation view and
opposed the DEM generation method which depended on interpolation method but mostly evaded approximation the‐
ory and the approximation error .A quantitative study was conducted on the error analysis and mechanism of action
of DEM production process in light of numerical approximation theory .This result shows that the normal mapping
data can properly reflect the sub‐braid rate terrain structural features .The findings give the linear mapping data ,the
error model of linear DEM interpolation method and the propagation model of accidental errors in approximation
function .This study explains some confusing issues in the historical experiments and testifies DEM optimal linear in‐
terpolation model and its outstanding features .
Key words :error analysis ;random ;approximation ;DEM quality
收稿日期 :2012‐10‐09
基金项目 :国家自然科学基金项目(40571124 ;40701155)
作者简介 :胡 鹏(1944 — ) ,男 ,江苏无锡人 ,教授 ,博士生导师 ,主要从事 GIS 理论和方法 、新型 3S 集成软件工具 、地理信息
工程等技术研究 .E‐mail :
p
enghu@ whu .edu .cn
DEM (digital elevation model)称数字高程模型 ,是地球表面一种重要的数字表述 ,已有半个世纪的历
史
[1‐2]
,但相关研究对其精度的论述差异较大 ,相互矛盾 ,观点不能统一 ,严重制约了其应用价值 。 DEM 误差