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流域土壤侵蚀评价地形指标体系及提取方法

李新艳  
【摘要】:地形作为一种重要的地表特征,从多方面影响着土壤侵蚀和治理措施的布设。地形指标对于土壤侵蚀评价及其结果的分析、水土保持措施布设均具有十分重要的意义。 本文选取延河流域面积约为2000km2中尺度流域为研究区,基于高分辨率的水文地貌关系正确的DEM (He_DEM),分别提取用于流域土壤侵蚀评价的离散的地形要素(矢量)和连续的地形指标(栅格),初步构建了用于中尺度流域评价的地形指标体系。最终得出以下结论: (1)流域土壤侵蚀评价地形指标体系从形态方面看,分为局地和非局地指标,前者主要包括基于邻域运算得到的点、线和面要素指标,包括山顶点、鞍部点、沟谷结点、沟谷源点、坡度、坡向、坡长、曲率、LS因子和地形湿度指数等;后者则是基于累加计算或统计运算得到一些面状指标,包括坡长、汇水面积、非局地曲率等。从数据表达方式看,包括连续表面和离散对象两类,前者如山顶点、鞍部点、沟谷结点、沟谷源点、山脊线、流水线、子流域等,后者如坡度、坡向、坡长、LS因子、地形湿度指数、局地曲率、非局地曲率等。所有指标基本均可在通用GIS软件中提取,但是个别指标需要专门的编成,如侵蚀学坡长。 (2)地形因子指标之间的关系可从地貌学、侵蚀学来分析,也可用统计学方法进行分析,分别称为发生学和统计学关系分析。从发生学看,坡度和坡向是高程垂直方向上的一阶导数,而剖面曲率和平面曲率则是高程的二阶导数:高程的标准差是起伏度的一种表达,坡度的标准差是曲率的另一种表达,高程的偏态是非局地曲率的量化指标,。从统计分析看,坡度、坡长与LS因子,单位汇水面积与地形湿度指数正相关性较好,坡度与地形湿度指数负相关性较好。 (3)连续与侵蚀关系分析表明,坡度整体上与LS因子的分布较为类似,凹形坡上LS因子的值大于凸形坡上;坡长与单位汇水面积的在宏观规律上的分布较为类似,较大的值均出现在较大的沟道,不同的是坡度为0值的地方对坡长影响较大;地形湿度指数分布格局与LS因子相反,地形平缓、汇水面积较大部位湿度指数较大;非局地曲率表明研究区地势较为开阔,流域侵蚀地貌发育处于壮年期。 (4)离散地形要素,沟谷结点上LS因子的平均值整体小于沟谷源点;分水线、流水线上LS因子的值整体较小,但不同级别的流水线上LS因子的分布有所不同。


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