基于水文地貌关系正确DEM的地形形态特征尺度效应研究

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1、摘要地形是土壤侵蚀的主要因素之一，同时也是进行水文过程模拟、水土流失预测预报的重要因子。本文通过基于水文地貌关系正确DEM提取地形形态特征，提取分析水文地貌学指标，并对二者的尺度效应做出初步探讨。主要研究内容与结论如下：1．研究了不同方法建立DEM的区别，并对DEM精度做出评价。以安塞县县南沟为实验样区，基于1：1万数字地形图，利用ANUDEM软件和构TIN方法分别建立DEM，重点对于两种不同方法生成DEM精度做出评价。通过实验得出利用ANUDEM所建县南沟DEM中误差精度相对较高，且与TIN方法相比，所建DEM伪下陷

2、点数极少，且表面光滑无“平三角面"，提取的水系连续、更适用于水文分析。2．在高精度Hc—DEM上，提取特征点(山顶点、鞍部点)，特征线(山脊线、山谷线)，水文地貌学指标(沟谷网络、分割流域)，得出在Hc—DEM基础上提取的特征点、特征线、水文地貌学指标更加符合真实地貌。在地形特征线提取过程中，采用水文分析法，对提取过程中判定阈值和路径算法对结果的影响，做出了详细的研究。得出判定阈值在一定范围内变化时，所提取出的山脊线和山谷线结果没有多大的变化，且多流向算法提取的山脊线、山谷线比单流向算法提取的山脊线、山谷线更加符合真实

3、地貌。3．构建不同尺度下的Hc-DEM，并以此为基础，对上述指标进行尺度效应分析。结果显示t不同尺度下，特征点(山顶点、鞍部点)与分辨率存在一定的幂函数关系。特征线(山脊线、山谷线)在不同分辨率下提取结果所对应的空间位置基本相同，并采用多流向算法对该结果进行验证。在水文地貌学指标中，沟谷网络汇流阈值与分辨率成一定的乘幂关系。且分辨率的变大，将使沟谷网络中细小的沟壑信息消失。同时，尺度对流域的分割有着较大的影响，分辨率增大时，分割出的集水流域的影响范围在逐渐增大。本文以黄土高原丘陵沟壑区县南沟为实验样区，通过深入研究地貌

4、形态，正确理解、描述与量化地貌形态特征，详尽分析了地貌形态特征指标量同诸相关因子的关系，为黄土高原的水文地貌关系正确的DEM研究奠定了基础。关键词：Hc-DEM；地形特征点；地形特征线；水文地貌学指标；尺度效应Scale—effectsResearchofTopographtyFormCharacteristicsBasedonDEMwhichReflectedthecoll．ectRelationshipBetweenHydrologicalandPhysiognomyAbstractTopographicfeatu

5、reisoneofthemajorfactorsinrespectofsoilerosion，modelingofhydrologicprocessandhydrologicforecasting．ThisthesisanalysedDEM(He—DEM)collectingtopographicfeaturebasedonrelationshipbetweentopographyandhydrologyandhydrotopographyindexcollectionandmadeaninitialexplorati

6、onintoscaleeffect．Themaincontentandconclusionsareasthefollowing：1．ItdidaresearchondistinctionsofdifferentwaystosetupDEM，andevaluatedaccuracyofDEM．TakingXiannangouinAnsaicountyasanexperimentalregion，basedonthedigitalmapwithascaleof1：10000，itsetupDEMbyusingANUDEMs

7、oftwareandconstructingTINrespectively,andmadeanevaluationofDEMaccuracycausedbytwodifferentways．ComparedwithTIN,erroraccuracyinXiannangou’SDEMsetupbyusingANUDEMisrelativelyhigll．Thereislittlepseudo-pointsettlement．ThesurfaceisquitesmoothwithomTriangle．Thecollecte

8、driversystemiscontinuouswithoutparallelcomb—likeshape，whirismoresuitableforhydrologicalanalysis．2．IntermsofHc—DEM，featurepoints(includingmountaintoppointandsaddlepoin