非正式数字高程模型在巴西北非干旱海岸平均海平面上升建模中的校准与多准则评估

《Remote Sensing Applications: Society and Environment》:Calibration and Multicriteria Evaluation of Free Digital Elevation Models for Mean Sea-Level Rise Modeling along the Semi-Arid Brazilian Coast

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月13日 来源:Remote Sensing Applications: Society and Environment 3.8

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   摘要:气候变化及其伴随的海平面上升是一项全球性挑战,需要采取广泛的适应和减缓策略,例如基于数字高程模型(DEM)的使用开展研究、产品和行动,这些模型在海平面上升淹没建模中得到了应用,是沿海规划和适应的重要工具。在此背景下,本研究旨在对标并排名14种免费DEM,包括摄影测量型、

  

摘要:

气候变化及其伴随的海平面上升是一项全球性挑战,需要采取广泛的适应和减缓策略,例如基于数字高程模型(DEM)的使用开展研究、产品和行动,这些模型在海平面上升淹没建模中得到了应用,是沿海规划和适应的重要工具。在此背景下,本研究旨在对标并排名14种免费DEM,包括摄影测量型、干涉雷达型以及计算增强型模型,其原始空间分辨率范围为12.5至90米,评估其在巴西北部半干旱海岸海平面上升模拟中的适用性。所采用的方法构建于三个分析方向:定性评估、定量分析和形态学方法,分别基于视觉评估、垂直精度指标和地形参数评估。结果表明,各模型在视觉一致性和垂直精度方面存在显著差异。与基准控制点校准后,所有产品的精度均有所提升,均方根误差(RMSE)降低了2%至84%,ΔH值趋近于零,决定系数(R2)趋近于1;FABDEM和COPDEM表现突出,其中后者在海拔低于2米的区域实现了不到40厘米的RMSE。COPDEM是整体表现最佳的模型,兼具视觉保真度和高程一致性。多准则评估使DEM被划分为五个性能等级。本研究强化了整合方法在DEM选择和应用中的批判性思考和重要性,为未来研究提供方法学指导,同时生成的数据若被采用,可用于国土规划和管理。

各章节摘要

引言

平均海平面上升(MSLR)被认为是全球气候变化最显著的后果之一,对人口稠密的沿海区域及其基础设施构成重大风险,是当代沿海管理和适应规划面临的主要挑战(Hinkel等,2014;Donchyts等,2022;Broszeit、Ferreira和Calado,2025)。政府间气候变化专门委员会(IPCC)再次强调,未来的全球变暖情景强烈

研究区域

所选采样区域位于巴西半干旱海岸的一个区段(图1),该地区特别容易受到气候变化的影响,因为它位于低地沿海环境中(Aguiar等,2019),并且有多座沿海城市易受洪水侵袭,洪水侵袭是这些城市中反复发生的过程(Aguiar等,2019;Araújo等,2021;Rabelo等,2023)。低洼海岸线仅占全球海岸线的大约2%(Nicholls等,2007),这使得

结果

以下结果按照方法论中确立的组织逻辑呈现,从定性分析开始,识别最接近现实的产品,然后是定量分析,识别最精确的产品,以及形态学分析,以理解表现最佳产品中的可能畸变,最后识别主要发现。
乍一看,各DEM表现出相似的特征,因为它们描绘了相同的

讨论

本研究中获得的结果显示了所评估DEM之间的复杂性和差异。定性分析揭示了各模型在形态组织、地形特征的锐利度以及伪影存在方面的显著差异,突出了COPDEM及其衍生产品相对于其他产品的优越视觉质量。另一方面,ASTER GDEM、MERIT DEM和GMRT等模型显示出较高的视觉干扰和

结论

本研究表明,对免费DEM进行多准则评估对于其可靠应用(如海平面上升预测建模)至关重要。区域校准对于纠正高程偏差并将产品与大地测量平面进行对齐被证明是不可或缺的,同时仍与当地条件保持一致。此外,视觉评估被证明是一种有价值的补充工具,有效地以必要的空间视角补充了统计分析。
基于

出版伦理声明

我代表所有合著者声明,我们提交的论文遵循了出版伦理原则。
所有作者同意:
本研究准确呈现了所开展的工作,所有呈现的数据均准确无误,方法论细节充分,足以让他人复现该工作。
本手稿代表完全原创作品,或者如果使用了他人工作和/或文字,则已适当引用或注明,并已获得相应许可

CRediT作者贡献声明

Thiago Cavalcante Lins Silva:撰写——审阅与编辑,撰写——原稿,方法论,形式化分析,数据整理,概念化。Paulo Victor do Nascimento Araújo:撰写——审阅与编辑,软件,项目管理,方法论,形式化分析,数据整理。Marco Túlio Mendon?a Diniz:撰写——审阅与编辑,验证,项目管理,调查,资金获取,概念化。Bruno Ferreira:撰写——审阅与编辑,监督,

未引用参考文献

巴西地理统计局(IBGE),2015;大地测量数据库,2025;Guevara-Ochoa等,2019;Doyle等,2015;Franks和Rengarajan,2023;IPCC等,2022;Malinowski等,2017;Podobnikar,2009;REDEGEO - 数字大地测量网应用,2020;Soares和Venerando,2011;Suren等,2022;Thiara Oliveira等,2023;Yogi和Fábio,2023。

利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系:Thiago Silva报告了由国家科学与技术发展委员会(CNPq)提供的资金支持。如果有其他作者,他们声明没有已知的可能影响本论文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
Thiago Cavalcante Lins Silva|Marco Túlio Mendon?a Diniz|Paulo Victor do Nascimento Araújo|José Yure Gomes dos Santos|Bruno Ferreira
巴西圣联邦大学地理系,纳塔尔,59078-970,巴西
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