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基于地形起伏度的地貌形态划分研究

张磊  
【摘要】: 地形起伏度,是单位面积内最大相对高程差,可反映地面相对高差,是描述地貌形态的定量指标。地形起伏度在土地利用评价、土壤侵蚀敏感性评价、生态环境评价、人居环境适宜性评价、地貌制图、地质环境评价等领域有广泛应用。使用不同尺度的地形起伏度会影响相关研究的基本结论。地形起伏度可作为划分地貌形态的重要参考指标。 本文依托京津冀地区1:25万DEM数据,采用邻域分析,通过Focal函数计算得到多尺度地形起伏度,使用统一的地貌分类标准将多尺度地形起伏度分别划分为平原、丘陵、小起伏山地、中起伏山地和大起伏山地等类型,分析地形起伏度的尺度依赖特征。通过高差显著性变化模型,确定地形起伏度最佳统计单元。根据研究区地貌特征,利用最佳统计单元地形起伏度和海拔高度制订地貌形态划分标准,编制京津冀地区地貌分类图。 研究表明,Focal函数较Block函数能显著提高地形起伏度计算精度,计算地形起伏度时,Focal函数可采用正方形滤波因子或圆形滤波因子。统计各尺度不同地貌类型所占面积比例,证明地形起伏度存在明显尺度依赖特征。其中,平原所占面积比例随尺度增大而逐步减少,当尺度达到63×63或R=31时,平原所占面积比例趋于稳定,分别占总面积的39.49%和40.64%;丘陵所占面积比例呈先增后减趋势,当尺度达到5×5或R=3时,丘陵所占面积比例达到最大,分别为37.51%和37.36%;小起伏山地所占面积比例呈先增后减趋势,当尺度达到29×29或R=17时,小起伏山地所占面积比例达到最大,分别为29.25%和29.23%;中起伏山地所占面积比例自尺度11×11或R=6开始出现,随着尺度增加呈逐步增加趋势,当尺度达到63×63或R=31时,所占面积比例为22.91%和19.72%;大起伏山地所占面积比例自尺度15×15或R=9开始出现,随着尺度增加呈逐步增加趋势,当尺度达到63×63或R=31时,所占面积比例为1.97%和1.26%。上述结果表明京津冀地区主要地貌类型为平原、丘陵、小起伏山地和中起伏山地。 按照山体完整性和区域普适性原则,利用高差显著性变化模型,得到基于正方形邻域的地形起伏度最佳统计单元为31×31,面积为9.61km~2;基于圆形邻域的地形起伏度最佳统计单元为R=16,面积为8.55km~2。 参考以往地貌形态划分标准,结合本区地貌实际,利用最佳统计单元地形起伏度(含正方形邻域和方形邻域)和DEM,制订地貌形态划分标准,将研究区地貌分为平原、盆地、丘陵、低山、中山、高山和高原七种类型,编制两幅京津冀地貌分类图,统计各种地貌类型所占面积。在依照正方形邻域最佳统计单元地形起伏度划分的地貌类型图中,平原面积较实际面积少12.74%,山地较实际面积多7.54%,高原较实际面积少5.94%;在依照圆形邻域最佳统计单元地形起伏度划分的地貌类型图中,平原较实际面积少9.19%,山地较实际面积多6.18%,高原较实际面积少5.1%。对比表明,滤波因子形状影响地形起伏度计算结果,圆形滤波因子优于正方形滤波因子。


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