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区域侵蚀地形因子的尺度效应研究

蔡清华  
【摘要】: 地形因子是进行水土流失研究的重要因子,地形因子的尺度效应已经为许多研究所证实。本文以黄土高原典型的黄土丘陵沟壑区——陕西皇浦川流域为研究区域,从引入新的数据源和新的数据尺度转换方法入手,建立多分辨率的DEM,以此为基础提取不同分辨率DEM的地形因子,并对其随DEM分辨率变化而产生尺度效应进行了探讨。主要研究的内容和成果如下: (1)新的数据尺度转换方法,本实验的数据是来自航测方法获取的高精度的离散高程点数据,采用对点数据抽稀算法,生成不同密度的点数据即不同间距采样的高程点(相当于原始测量数据)。通过实验最终得到大量不同密度的高程点数据。 (2)不同分辨率DEM的建立,利用获取的不同密度离散点为基础数据,采用基于信息含量分析的方法,点绘“坡度均方根和栅格尺寸大小”的曲线图,确定不同密度数据的最佳栅格尺寸即分辨率。然后插值建立相应分辨率的DEM,并进行质量评价。最终得到1m、2.5m、5m、7.5m、10m分辨率的DEM。 (3)地形因子的尺度效应分析,在建立的DEM基础上提取包括坡度、坡长、曲率、等高线长度,以及在水文和土壤侵蚀模型有重要影响的沟壑网络、鞍部点、山脊线等地形因子,然后分析他们随着分辨率的变化而产生的变化。本次研究结果显示:坡度和曲率对分辨率的依赖性最强,随着栅格尺寸增大,平均坡度变小、坡度的最小值变大、最大值变小,曲率的变化也是同样的;坡长对栅格尺寸的依赖是有所不同,栅格尺寸主要对小坡长值产生影响;等高线长度对栅格尺寸大小的依赖是和等高间距有关系的,等高间距越小,对栅格尺寸依赖性越强;不同大小栅格尺寸的DEM数据对沟壑的影响主要是河流水系的微细节即小河流,对整个沟谷网络的分布影响不大。从山脊线和鞍部点的实验结果来看,栅格尺寸对其影响较小,甚至分辨率高的数据提取的时候会产生一些“误差”。


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