王佳希, 邓家勇, 张 岩†, 宋晓鹏, 马 瑞

(1.北京林业大学水土保持学院，100083，北京；2.山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站，100083，北京)

地形地貌是影响土壤侵蚀的重要因子。土壤侵蚀研究中，数字高程模型(digital elevation model, DEM)是重要的地形地貌基础数据，可以用于提取坡度、坡向及水系特征；计算侵蚀沟形态指标和土壤侵蚀模型中的地形因子；分析土壤侵蚀过程中的地貌变化[1-4]。DEM的制作早期只能通过实地勘测或者使用已有地形图[5]。随着测绘技术的不断发展[6-7]，基于GPS[8]、卫星和航空遥感[9]、摄影测量[10]、三维激光扫描[11]等都可制作DEM。三维激光扫描所产生的数据是具有空间坐标及高程信息的点，称为点云[11]。虽然三维激光扫描具有一定的穿透作用，但由于植被的反射作用等，点云中仍会存在植被等非地面点。所以点云仍需经过滤波、插值[12-14]而最终生成高精度的DEM[13,15-19]。点云滤波方法有数学形态法滤波[20]、坡度滤波[21]、基于回波次数[13]、基于回波强度[22]等。常用的插值方法有反距离权重法(inverse distance weighted，IDW)、克里金法(Kriging)、自然邻域法(natural neighbor，NN)[14]和不规则三角网(triangulated irregular network，TIN)[8]等。

点云滤波在平坦、植被较单一地区相对简单，在崎岖、植被低矮复杂地区较为困难[22]。黄土高原丘陵沟壑区土壤侵蚀严重，地形破碎，植被多为次生演替的灌木和草本，属于点云滤波困难的地区。潘少奇等[23]将点云用TIN法插值生成DEM，与1∶1万的地形图比较，精度有所提升，但没有植被滤波处理。马鼎等[22]利用点云的激光回波强度衰减补偿模型进行了植被滤波，得到的DEM效果较好，但需要点云记录有回波强度信息。……