地形湿度指数算法误差的定量评价

地形湿度指数(TWI)能够定量指示地形对土壤湿度空间分布的控制,是一种应用广泛的地形属性。目前基于栅格DEM的TWI计算方法结果各异,因此有必要对TWI算法进行定量评价。对TWI算法通常是应用实际DEM数据进行评价,但实际DEM中存在的数据源误差会干扰对算法误差的评价。针对该问题,本文介绍了一种用不含数据源误差的人造DEM定量评价TWI算法误差的方法。本文选择4种代表性TWI算法:基于经典单流向算法的TWI算法、基于经典多流向算法的TWI算法、基于局域地形自适应多流向算法的TWI算法,以及自适应多流向算法与最大下坡相结合的TWI算法,应用该评价方法构建了一组模拟4种典型复合地形条件的人造表面,并分别离散成具有不同空间分辨率(1 m、10 m和30 m)的人造DEM数据,对TWI算法进行定量评价。评价结果显示:在中心凸、凹坡和马鞍面地形条件下,基于多流向算法计算的TWI优于基于单流向算法的TWI结果;在山脊地形条件下,基于单流向算法的结果仅次于MFD-md结合最大下坡度算法计算的结果。随着分辨率降低,基于多流向算法计算结果的误差逐渐增加,而基于D8算法的计算结果随着地形条件的不同而呈现出不同的变化趋势。本文所推荐的TWI算法定量评价方法通过简单扩展也同样适用于其他复合地形属性算法误差定量评价。