地形濕度指數算法誤差的定量評價

作者：包黎莉,秦承志,朱阿興

摘要：地形濕度指數（TWI）能夠定量指示地形對土壤濕度空間分布的控制,是一種應用廣泛的地形屬性。目前基于柵格DEM的TWI計算方法結果各異,因此有必要對TWI算法進行定量評價。對TWI算法通常是應用實際DEM數據進行評價,但實際DEM中存在的數據源誤差會干擾對算法誤差的評價。針對該問題,本文介紹了一種用不含數據源誤差的人造DEM定量評價TWI算法誤差的方法。本文選擇4種代表性TWI算法：基于經典單流向算法的TWI算法、基于經典多流向算法的TWI算法、基于局域地形自適應多流向算法的TWI算法,以及自適應多流向算法與最大下坡相結合的TWI算法,應用該評價方法構建了一組模擬4種典型復合地形條件的人造表面,并分別離散成具有不同空間分辨率（1 m、10 m和30 m）的人造DEM數據,對TWI算法進行定量評價。評價結果顯示：在中心凸、凹坡和馬鞍面地形條件下,基于多流向算法計算的TWI優于基于單流向算法的TWI結果;在山脊地形條件下,基于單流向算法的結果僅次于MFD-md結合最大下坡度算法計算的結果。隨著分辨率降低,基于多流向算法計算結果的誤差逐漸增加,而基于D8算法的計算結果隨著地形條件的不同而呈現出不同的變化趨勢。本文所推薦的TWI算法定量評價方法通過簡單擴展也同樣適用于其他復合地形屬性算法誤差定量評價。

發文機構：中國科學院地理科學與資源研究所資源與環境信息系統國家重點實驗室 中國科學院研究生院

關鍵詞：數字地形分析地形濕度指數流向算法柵格DEM人造表面誤差定量評價digital terrain analysistopographic wetness indexflow direction algorithmgrid DEMartificial surfacequantitative error assessment

分類號： TP79[自動化與計算機技術—控制科學與工程][自動化與計算機技術—檢測技術與自動化裝置]