使用高解析度地形數據了解地表過程：機遇與挑戰

公眾號：數字地形周刊

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導讀：隨著無人機（UAV）、激光探測與測量(LiDAR)、合成孔徑雷達（SAR）等技術飛速發展，高解析度地形數據的獲取越來越加高效、便捷、經濟。數據精度已經不再是困擾相關科研人員的最大問題，那麼數據精度提高之後該關注什麼呢？顯然，對於地表過程的認知必然也更加精細化。如何使用這一數據對地表過程進行進一步認識，已成為目前的研究熱點之一。Paolo Tarolli結合了近年來眾多學者的研究成果，通過總結多種自然地表和人工地表中高解析度數據的應用對這一問題做出了回答。（Paolo Tarolli教授在水文、自然災害與地貌等方面造詣極高，近年來發表論文70餘篇。該文章發表於Geomorphology，3年來被引用量超100餘次，可見其影響之深遠。）

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背景

無人機、激光探測與測量等新型遙感技術的出現使得分析地表信息有了全新的方法，精度也得以大大提高。但許多基於高解析度數據的研究往往基於數據處理本身，沒有真正的與地理現象結合。哪些地表過程可以使用高解析度數據進行分析？如何利用高解析度數據進行分析？這些問題亟待解決。作者通過對近年研究成果進行總結，指出了高解析度數據的在理解和分析地表過程中的機遇和挑戰。

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內容概述

文章從自然地表和人工地表中兩個方面對高解析度數據的應用進行剖析，闡述了多種新的分析方法與指標，主要從水文的角度對高解析度數據的應用現狀和未來發展做了充分的描述，展示了未來高解析度數據在分析地表過程中的機遇與挑戰。

(a) 義大利白雲石山脈部分航空照片

(b)10m解析度DEM渲染圖

(c)0.5m解析度DEM渲染圖

針對自然地表，作者從滑坡、溝道地形、河流地貌、構造運動、火山等方面進行介紹。高解析度數據使滑坡研究受益最大，它的使用使滑坡探測、特徵提取、模型構建等方面的精度有了很大提高，這不僅僅是科學上的重大突破，對於災害管理也有十分重大的意義。高解析度數據在溝道地形中也有重大意義，在使溝谷地區的數據更加精細化的同時，也使溝谷網路的提取方法有了較大進步，出現了全新的、精細化的提取方法。對於流水地貌，高解析度數據同樣發揮著重大作用，文章從流水侵蝕、地貌特徵、河流演變、顆粒大小、監測五個方面進行描述，總結了高解析度數據在流水地貌中的實際意義。此外，文中還對構造運動和火山活動中高解析度數據的使用進行了一定程度的介紹。

針對人工地表，文章從泛濫平原上的農業和城市用地、道路網路對地表的影響兩個方面進行介紹，其中重點介紹了人工建築、道路等的建設對河流網路的影響。

(a)森林中道路的航片

(b)雷達測得的1m解析度DEM渲染圖

(c)RPII指數分布

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總結

隨著無人機、激光探測與測量技術的普及，未來高解析度數據的應用也將愈發廣泛。如何將高解析度數據真正的與地理現象結合，而不是只是做數據處理。Paolo Tarolli教授拋磚引玉，介紹了當前高解析度地形數據在理解地表過程的中的應用，總結了現有應用中的成功之處，以及未來的機遇與挑戰。未來，有了高解析度數據的幫助，人們對於地表過程的認知必然更加深入，從而更好的了解我們所居住的星球。

文獻來源：Tarolli P. High-resolution topography for understanding Earth surface processes: Opportunities and challenges[J]. Geomorphology, 2014, 216:295-312.

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