基于DEM的伊犁塔克尔莫乎尔沙漠抛物线沙丘形态及其成因研究

【摘要】： 随着全球沙漠化现象日益严重,人类的生存空间的安全性和可持续发展能力已经受到了严重的威胁,成为全世界关注的最严重的生态环境问题之一。而沙丘形态特征及其成因直接关乎沙漠的流动性,因此针对风沙地貌的研究特别是对沙丘形态的研究对于防沙、控沙、治沙具有重要意义。另外,抛物线沙丘是比较具有代表性的沙丘形态之一,本文选择伊犁塔克尔莫乎尔沙漠作为研究对象,是因为它是典型西风带干旱气候和人类活动影响下发育的固定、半固定沙漠,其风沙地貌形态主要为抛物线沙丘。近百年人类活动对天然植被的强烈干扰下,该沙漠中部、北部地区的抛物线沙丘地貌发生明显形态变异,次生地貌形态复杂多样,局部演变为类似梁窝状沙丘或横向新月形沙丘链,整个沙漠流动性增强,有蔓延和扩大趋势。 本研究以风沙地貌学、遥感、地理信息系统、测量学为基础,利用野外调查3S工作平台,运用RTK技术实地获取三维基础数据,进而运用ArcGIS 9.1生成DEM,从中提取沙丘的各种基本地形因子、地面曲率、典型剖面并计算各示量特征值,分析和表述塔克尔莫乎尔沙漠抛物线沙丘的形态特征。基于RS、GIS、DEM定量分析抛物线沙丘与植被之间的关系。同时,通过历史资料、气象数据等探讨塔克尔莫乎尔沙漠抛物线沙丘的成因。最终获得以下结论: 1、野外调查3S工作平台在样区选择过程中实现了实时对比遥感影像和实地景观、动态化分析和选择样区。分析运用RTK技术所获得的三维数据得出96%的高程值误差小于0.02m,结果表明RTK技术在沙丘形态定量研究中具有可行性。 2、探讨了基于DEM的沙丘基本地形因子、地面曲率、典型剖面、示量特征值等的提取方法和沙丘形态动态研究的可行性,拓宽了G1S技术的应用领域。通过提取沙丘DEM的地形起伏度再对其进行高通滤波处理可自动提取沙脊线。 3、通过抛物线沙丘与植被关系的定量研究得出塔克尔莫乎尔沙漠抛物线沙丘上植被主要分布在风蚀洼地和沙丘脊,而迎风坡较少,导致这种分布格局的主要原因有两个:其一,同一沙丘不同部位沙层的含水量丘顶低于丘坡地,且二者均低于丘间地;其二,同一沙丘不同部位受风蚀作用影响不同,迎风坡受风蚀作用影响大,植被不宜生长。塔克尔莫乎尔沙漠抛物线沙丘的植被覆盖度虽然已达到50%以上,但如果天然植被仍被破坏,抛物线沙丘将向与风向平行的纵向双生沙垄演变。 4、塔克尔莫乎尔沙漠抛物线沙丘的形成是自然和人为因素共同作用的结果。自然因素不仅包括植被类型、分布、覆盖度还包括沙物质来源,风动力作用,降水、沙地水分及河流作用等其他因素;人为因素在抛物线沙丘形成和发育过程中起重要作用,加快了抛物线沙丘的演变。