基于DEM的地形信息提取與景觀空間格局分析.pdf

1、人類生活在地球表層并與地形處處存在著聯(lián)系，鑒于地形信息在地質(zhì)、地形、水文、自然災(zāi)害監(jiān)測、自然資源調(diào)查等諸多領(lǐng)域的重要性，人們很早就開始研究地形信息的獲取技術(shù)。數(shù)字高程模型(DEM)蘊(yùn)含著大量的、各種各樣的地形結(jié)構(gòu)和特征信息，是定量描述地貌結(jié)構(gòu)、水文過程、生物分布等空間變化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是地形信息獲取的數(shù)據(jù)源。而DEM數(shù)據(jù)是離散的高程數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)本身并不能反映實際地表的幾何特征，這就需要在DEM上進(jìn)行地形分析。地形分析指直接或間接應(yīng)用地形

2、數(shù)據(jù)，派生產(chǎn)品的過程，是地形環(huán)境認(rèn)知的一種重要手段。目前，隨著GIS技術(shù)的飛速發(fā)展，用數(shù)字高程模型(DEM)作為信息源，提取各種地形定量因子，已成為獲取地形信息主要的技術(shù)手段。 地形是景觀空間分布格局的重要影響因子，特別是在人為活動占優(yōu)勢的景觀中，地形條件成為大尺度景觀空間分布格局的決定因素。重慶陸地面積大部分為丘陵和山區(qū)，目前針對重慶地形信息定量統(tǒng)計的研究并不多見。同時，重慶以水土流失為主要形式的土壤退化等環(huán)境問題嚴(yán)重。因此，

3、本文以重慶市為研究區(qū)域，基于數(shù)字高程模型，提取各地形因子，進(jìn)行地形信息的定量分析，在此基礎(chǔ)上研究地形與景觀空間格局分布特征的關(guān)系。主要的內(nèi)容和結(jié)果如下： (1)從海拔和地形起伏度相結(jié)合的角度，對研究區(qū)的地貌形態(tài)進(jìn)行定量劃分。計算出地形起伏度，主要依據(jù)海拔、少數(shù)依據(jù)起伏度劃分基本地貌類型，統(tǒng)計各地貌類型的面積和百分比，并利用海拔和地形起伏度圖疊加生成研究區(qū)基本地貌形態(tài)類型圖。 (2)提取反映地形地貌特征的各類地形因子，并對

4、其空間分布規(guī)律和反映的區(qū)域特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明，研究區(qū)0-5°的坡度面積占總面積的22.09﹪，主要分布在西部平行嶺谷低山丘陵區(qū)，坡度在25°以上的地方占到總面積的18.37﹪，坡度8-25°的緩坡和斜坡，分布最廣，占到總面積的49.11﹪；研究區(qū)平坦的地方占到總面積的5.45﹪，其余坡向分布較平均，沒有明顯的區(qū)別；高程頻率分布可以看出，海拔200-300m的區(qū)域面積最大，占總面積的14.86﹪；海拔900m以下的面積占總面積的76.

5、74﹪，海拔900m以上的分布頻率下降幅度明顯；地形起伏度的結(jié)果表明，徽緩起伏和小起伏主要分布在川東平行嶺谷區(qū)，主要是丘陵和低山，山地起伏和高山起伏主要分布在城口、巫溪等中山地區(qū)；曲率因子分析表明，研究區(qū)總體負(fù)地形區(qū)多，侵蝕減少，多利于水土堆積；地表粗糙度因子分析反映出研究區(qū)內(nèi)中山區(qū)粗糙度最大，平坦、丘陵區(qū)粗糙度最小。 (3)基于高程、坡度和坡向3個地形因子分析研究區(qū)景觀空間格局的特點，結(jié)果表明水田、水域、居民點及工礦用地、未利

6、用地的絕大部分分布在海拔500m以下，有林地、灌木林地和其它林地多分布在500-1000m區(qū)域，在1500m以上的區(qū)域，灌木林地的分布比例最多；水田、居民點及工礦用地有一半以上分布在0-5°的坡度范圍內(nèi)，8-25°坡度范圍是各個景觀類型分布比較均勻的區(qū)域，有林地、灌木林地是坡度較大地區(qū)主要的景觀類型；各景觀類型在坡向分布上沒有明顯差別。 選取平均斑塊面積、多樣性、均勻度、破碎度四個景觀指數(shù)，對研究區(qū)景觀格局不同地形條件、不同地貌

7、區(qū)的景觀格局與地形的相互關(guān)系進(jìn)行分析，表明受人為干擾較多的低海拔、平緩坡地帶景觀斑塊平均面積較大，破碎度較小，坡度大、海拔高的地區(qū)破碎程度也較低。 (4)針對單一地形因子不能綜合反映地區(qū)地形的特點，構(gòu)建地形位指數(shù)和分布指數(shù)對景觀地形分布特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明研究區(qū)景觀組分的分布格局在地形位梯度上的表現(xiàn)出顯著分化，各景觀類型中旱地和其它林地對地形的適宜性較廣，而水域和水田的分布對地形有較強(qiáng)的選擇性；有林地、灌木林地和草地均占據(jù)較高