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地球表面形状最常见的数字数据是基于像元的数字高程模型 (DEM)。 此数据可用作输入来量化地表的特征。
DEM 是连续表面的栅格表示,通常参考地球表面。 该数据精度主要取决于分辨率(采样点之间的距离)。 影响精度的其他因素包括数据类型(整型或浮点型)和创建原始 DEM 时表面的实际采样。
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DEM 中的错误通常分为汇或峰。 汇是一个被较高高程值包围的区域,也称为洼地或凹地。 这是一个内部排水区域。 其中某些可能是自然形成的,特别是在冰川或喀斯特地区 (Mark 1988),尽管许多汇在 DEM 中是不完善的。 同样,尖峰或峰是被较低值像元包围的区域。 这些是更常见的自然要素,对流向的计算不利影响较小。
在尝试派生任何表面信息之前,应消除此类错误,尤其是汇。 汇是内部排水区域,可防止水流下坡。
对于较粗糙分辨率的 DEM,给定 DEM 中的汇数量通常较高。 形成汇的另一个常见原因是将高程数据存储为整型。 这在垂直地貌较低的区域影响较大。 在 30 米分辨率的 DEM 中汇的数量占像元数量 1% 的情况并不少见。 对于 3 弧秒的 DEM,这可能会增加 5%。
DEM 还可能包含明显的条带伪影,这是创建 DEM 时系统采样错误的结果。 同样,这在平坦区域的整型数据上最为明显。
水文分析工具旨在模拟自然地形表面的水流汇聚。 假设表面包含足够的垂直起伏,则可以确定流动路径。 这些工具基于以下假设运行:对于任何单个像元,水可以从许多相邻像元流入但仅可通过一个像元流出。