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数字高程模型(DEM)是地理信息系统进行地形分析的基础数据。利用DEM在GIS技术的支持下,可以提取出地形地貌特征中的诸多地形因子,如坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率、高程信息、地形起伏度、地表切割深度、地表粗糙度、高程变异系数、地形特征点、地形特征线以及沟壑密度等。在进行地形分析研究中,高程剖面分析能够直观反映地形表面形态。坡度是最重要的地形因子之一,是影响水土流失强弱的关键。沟壑密度是反映当地气候、地质、地貌的一个基本指标,对于水土流失监测、水土保持有重要的意义。地形起伏度、地表切割深度、地表粗糙度等是反映地表的起伏变化和侵蚀程度的指标。因此研究地形因子的分布特点与分布规律等具有较为重要的意义。
本文首先在提出的地形因子指标分类体系的基础之上,探讨了各种不同地形地貌特征因子提取的原理与方法,并以浏阳市为例进行地形因子的提取与分析。浏阳市大部分为丘陵和山地,全境海拔高差相对较大,目前针对浏阳市地形信息定量分析与统计的研究并不多见。本文以浏阳市为研究区域,基于数字高程模型,借助于GIS软件,提取各地形因子,进行地形信息的定性与定量分析,并在此基础之上揭示其空间分布规律。本文的主要内容如下:
(1)对GIS和DEM基本原理和理论方法的阐述和探讨;
(2)探讨基于不同分类标准的地形地貌特征因子分类指标体系;
(3)基于规则格网DEM的地形地貌特征提取的原理与方法,通过DEM提取出不同的地形地貌因子,重点对坡度、坡向、地形起伏度、地表切割深度、地表粗糙度、高程变异系数、地形特征点、地形特征线和沟壑密度等地形因子的提取方法进行研究;
在GIS技术和规则格网DEM数据的支持下,以浏阳市为例,提取反映地形地貌特征的各类地形因子,并对其空间分布规律和反映的区域特征进行分析。结果表明,研究区0-8°的坡度面积占总面积的27.64%,主要分布在浏阳河、捞刀河和南川河等河网地区,坡度在3°。以上的地方占到总面积的8.23%,坡度8-33°的缓坡和斜坡,分布最广,占到总面积的64.13%;研究区坡向分布较平均,没有明显的区别;高程分布可以看出,海拔100-300m的区域面积最大,占总面积的52.11%;海拔500m以下的面积占总面积的90.23%,海拔500m以上的分布区域面积下降幅度明显;地形起伏度的研究结果表明,微缓起伏和小起伏主要沿境内三大水系分布,山地起伏和高山起伏主要分布大围山等中山地区;曲率因子分析表明,研究区总体负地形多,侵蚀程度小,多利于水土堆积;地表粗糙度因子分析反映出研究区内中山区粗糙度最大,平坦、丘陵区粗糙度最小;研究共提取出浏阳市山顶点3049个,分析计算出沟壑密度值为2.76,反映出研究区地面径流和土壤冲刷速度较平缓,沟蚀发展缓慢。