基于DEM的陜北黃土高原流域剖面譜研究.pdf

1、流域是黃土高原地區(qū)最基本的自然地理單元。研究黃土高原流域地貌形態(tài)規(guī)律，不僅能直觀反映黃土高原地貌形態(tài)特征，更對黃土流域土壤侵蝕與水土保持研究、流域地貌演化研究有著重要的意義。利用區(qū)域特定的地形剖面可有效反映區(qū)域地形特征，前人利用流域邊界剖面線構成的流域邊界剖而譜開展地貌研究，該思路考慮了流域地形特征和結構完整性，突破了以往一直使用微觀地形因子反映宏觀地貌的思維，為數(shù)字地貌研究提出了一種新思路。
　　 陜北黃土高原存在著流域邊界線

2、、溝沿線和溝谷線三類主要的特征線，分別代表著溝間地地貌、溝間地—溝坡地分界、溝底地地貌，三條線的形態(tài)特征和相互關系反映著流域的地形特征、土壤侵蝕特征和發(fā)育特征。本文基于前人研究，對流域邊界剖面譜做了進一步的擴展和補充，提出了由流域邊界線、溝沿線和溝谷線三條特征線要素有機組合構成的流域剖面譜，利用流域剖面譜開展陜北黃土高原流域地形地貌研究。主要包括以下幾點：
　　 (1)本文對流域剖面譜進行了定義，實現(xiàn)了基于 DEM自動提取流域邊

3、界線、溝沿線、溝谷線，提出了基于特征點控制分段投影的方法實現(xiàn)流域剖面線的統(tǒng)一。
　　 (2)基于流域剖面線的形態(tài)特征和相互關系，分別從地形復雜度特征、地貌發(fā)育特征兩個角度構建了流域削面譜量化指標，并設計了基于DEM的指標計算提取方法。地形復雜度特征指標包括流域剖面線起伏頻率、流域剖面線起伏頻度、流域剖面線平均坡度、溝沿線密度；地貌發(fā)育特征指標包括溝沿線—流域邊界線平面逼近度、溝沿線—流域邊界線高程逼近度、溝沿線起始點侵蝕率、主溝

4、谷縱比降、正負地形高程比率。
　　 (3)以九期模擬黃土小流域為時間序列研究樣區(qū)，以均勻分布于陜北黃土高原的48個地貌類型樣區(qū)為空間序列研究樣區(qū)，兩類樣區(qū)的DEM數(shù)據(jù)分別為1：20DEM和1：10，000DEM，分別計算了不同樣區(qū)的流域剖面譜量化指標，并對流域剖面譜的時間序列特征和空間序列特征進行了分析。結果表明，地形復雜度特征指標能有效反映地形起伏特征、地形坡面特征和地形破碎情況，地貌發(fā)育特征指標從不同的側面刻畫了土壤侵蝕和流