基于gis的福建省地形分析

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1、万方数据第32卷第2期2009年6月东华理工大学学报(自然科学版)JOURNALOFEASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGYV01．32No．2Jun．2009doi：10．3969／j．issn．1674—3504．2009．02．016基于GIS的福建省地形分析陈芬，陈文惠(福建师范大学地理科学学院，福建福州350007)摘要：数字高程模型(DEM)是DTM的一种特例，是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达。DEM是地理信息系统进行地形分析的基础数据。采用I：IO万数字等高线数

2、据建构30nl空间分辨率格网DEM。并基于DEM进行分级，提取坡度、地形起伏度及坡度聚类，坡谱等地形分析；比较准确地表达了福建的总体地形特征，为地理分析及环境评价等提供了基础的数据。关键词：DEM；地形分析；聚类分析；起伏度中图分类号：TP75文献标识码：A文章编号：1674-3504(2009)02-185-04数字高程模型(DEM)是DTM的一种特例，是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达(汤国安等，2005)。目前，真三维(3D)GIS还处在研究阶段，DEM仍然是GIS表现3D地形的主要2．5维

3、手段，GIS中常用DEM是基于2．5维表现形式的规则网格(GRID)和不规则三角网(TIN)，以及基于二维平面形式表示的等值线图；GRID是由一组大小相同的网格描述地形表面，它能充分表现高程的细节变化，拓扑关系简单，算法容易实现(刘新华等，2001)。DEM是地理信息系统进行地形分析的基础数据(汤国安等，2005)。利用DEM可以自动提取地形因子，如坡度、坡向、高程变异、地表粗糙度、曲面面积、体积、谷脊特征分析、水系、河网密度等。随着GIS的发展，数字地形分析已被广泛地应用在工程建设、水电站选址、交通枢

4、纽选址、通讯中转站选址、气候分析、水文分析、土壤地理分析、地貌分析、旅游线路选择、区域治理开发等领域(毕华兴等，2005；杨忠平，2006；吴志杰等，2007)。本研究是基于1：10万等高线基础上生成分辨率为30m格网DEM，并在此基础上提取坡度，坡向、地形起伏度及相关地形分析等地形的基本分析，比较准确地表达福建的总体地形特征以及复杂的地形地貌分布状况，同时为地理分析及环境评价等提供了基础的数据。收稿日期：2008-07．05基金项目：福建省教育厅B类(JB07068)作者简介：陈芬(197l一)，女，

5、硕士，助理研究员，研究方向：GIS应用。E·mail：fehenlI@163．eom1研究方法1．1数据准备本研究采用l：10万的福建省数字等高线分幅图，共97幅，投影为高斯．克吕格投影，等高距为20m，数据格式为coverage；针对海岸带位置提取1：5万地形图数据进行配准、拼接；并对原始数据进行查错和拓扑检查确保数据的准确性；对全省的图幅相临的数据进行配准、拼接。用1：10万的乡镇界限图做边界。1．2格网DEM的构建格网DEM生成主要采用等高线构建TIN法，在ARCGIS9．0workstation

6、的工作平台下，利用ARC．GIS9．0的强大地形分析功能，由等高线建构TIN，由TIN线性内插生成GRID，由于矢量等高线的范围比研究区范围要大，内插TIN生成的DEM其范围要比行政区划界线的范围大，最后需要对生成的DEM进行裁剪来消除多余的边界，将行政区划图转换为30nl空间分辨率的栅格图像，令其内部属性值为1，外部属性值为0，对格网DEM进行空间滤波获取本区的DEM(图1)。1．3地形因子的提取及地形分析1．3．1坡度与坡向的提取坡度是指GRID中像素高程值的变化率，计算结果以度、小数或百分数的形式

7、存放在像素属性中；坡向是指GRID中每个像素面的朝向，范围为o～360b，其中0b代表北，90b代表东等，迄今为止，坡度和坡向的计算方法可归纳为五种：四块法、万方数据东华理工大学学报(自然科学版)2009矩图1福建省1：10万DEMFig．1DEMofFujianprovinceOn1：100000scale空间矢量分析法、拟合平面法、拟合曲面法、直接解法，经证明，拟合曲面法是求解坡度的最佳方法，拟合曲面法一般采用二次曲面(汤国安等，2005)。以格网DEM为基础，利用ARCGIS的GRID模块的地形分

8、析功能，派生坡度，坡向图；并对坡度进行分级，生成分级图。1．3．2地形统计分析在ARCGIS的支持下坡度分级图与福建省乡镇界限图叠加，提取各乡镇的坡度分级数据库，利用SPSS软件对福建各乡镇坡度进行聚类分析。1．3．3地形起伏度的提取地形起伏度是指在所指定的分析区域内所有栅格中最大高程与最小高程的差(刘新华等．2001)。地形起伏度的提取是在ARC／INFO的GRID模块支持下，采用7kmX7km的分析窗口，完成地形起伏度图提取。2结果与分