基于DEM的黃土高原_重點流失區(qū)_地貌演化的繼承性研究_圖文

1、 熊禮陽等: 基于 DEM 的黃土高原(重點流失區(qū)地貌演化的繼承性研究 所謂凹度 (陸中臣等, 2003就是剖面線下凹的程 度 , 具體地說, 就是拋物線方程的指數(shù)(n, 在此作為 剖面線的形態(tài)指標, 其方程的形式為 ælö (3 h=Hç ÷ , èLø 式中, h 為剖面線上某點的高程(m; H 為最高點高程 (m; l 為某一點距河口的距離(km; L 為剖面線的水平 距離(km. n 值的確定方法, 即把全段剖面線或某段剖面繪 制成圖后, 通過上下兩端點作矩形, 而剖面線將矩形 分成上下兩半, 用上下兩部分面積之比, 其比值即

2、是 剖面線的形態(tài)指標 (n. 其物理意義如下 : 當形態(tài)指 標 n>1 時, 剖面線為凹型; n<1 時為凸型, n=1 時, 則 剖面為直線型, 當?shù)玫讲煌l(fā)育階段的相同剖面線 n 值后, 即可比較剖面線的相似性或繼承性. 根據(jù)以上計算方法 , 分別得到每一剖面中地表 面與古地形表面的比降與凹度. 由表 2 和圖 9 可以看 出 , 古地形面與地表面的比降與凹度具有在空間變 化態(tài)勢上的同步性與相似性 , 反映現(xiàn)今地表面對古 地形面良好的繼承性關(guān)系. 圖 9(a所示, 地表面與古 地形面的剖面比降呈現(xiàn)自東向西及自南向北的逐步 增加 , 并且自西北向東南及自西南向東北的逐步減 少趨勢

3、, 但減少幅度相對有所減弱. 圖 9(b所示, 地 表面與古地形面的剖面凹度呈現(xiàn)自東向西、 自南向北 及自西南向東北的先減少后增加的趨勢 , 且明顯程 度逐步降低 , 而在自西北向東南方向上呈現(xiàn)先增加 后減少的變化. 另外, 由表 2 顯示, 古地形面與地表面的比降和 凹度極為相似 . 采用線性相關(guān)的方法對二者進行相 關(guān)關(guān)系分析, 分析結(jié)果如圖 10 所示. 地表面比降 g(m 與古地形面比降 m 的線性擬合關(guān)系為式(4: n 圖7 典型剖面布局 為 10 m 級, 不影響統(tǒng)計型的指標凹度和比降的計算, 能夠滿足區(qū)域地形分析的需要 . 通過對地表面剖面 線與古地形剖面線的數(shù)值特征對比 , 本文

4、以進一步 揭示黃土地貌的繼承性特征. 采用最小二乘法計算比降 ( 陸中臣等 , 2003, 其 公式為 J= nSxy - SxSy , nSx 2 - (Sx2 (2 式中, J 為比降; n 為斷面號; x 為相等的斷面間距(km; y 為斷面高程(m. 表2 類型 古地形面 現(xiàn)今表面 類型 古地形面 現(xiàn)今表面 不同剖面比降與凹度值 剖面序號 a1 -0.27 -1.51 a2 -3.26 -2.72 a3 -3.1 -2.78 b1 -0.16 -0.1 b2 -1.68 -1.66 b3 -2.75 -2.03 c1 -2.22 -1.63 c2 -1.65 -1.84 c3 -1.1

5、2 -1.31 d1 -0.42 -0.48 d2 -0.29 -0.24 d3 -0.36 -0.3 平均 -1.35 -1.37 比降 剖面序號 a1 1.31 1.12 a2 0.61 0.5 a3 0.87 0.93 b1 2.11 1.69 b2 0.63 0.66 b3 1.15 1.03 c1 2.06 1.44 c2 0.62 0.62 c3 0.62 0.59 d1 0.74 0.75 d2 2.71 1.76 d3 1.37 1.1 平均 1.23 1.02 凹度 318 中國科學(xué): 地球科學(xué) 2014 年 第 44 卷 第2期 圖8 基于剖面的當今地面與古地形高程對比(單

6、位: m 319 熊禮陽等: 基于 DEM 的黃土高原(重點流失區(qū)地貌演化的繼承性研究 圖9 不同剖面比降與凹度變化趨勢 圖 10 地表面與古地形面剖面比降與凹度相關(guān)性 g(m=0.69m-0.44, R2=0.85, (4 地表面凹度 h(n與古地形面凹度 n 的線性擬合關(guān)系為 式(5: h(n=0.59n+0.29, R2=0.95. (5 由擬合結(jié)果中的 R2 值可進一步表明古地形面與地表 面顯著的繼承性關(guān)系特征. 上存在著緩和原始古地形起伏的特征 ; 地貌分區(qū)統(tǒng) 計結(jié)果顯示 : 實驗區(qū)內(nèi)黃土地貌的繼承性存在顯著 的區(qū)域差異性 . 繼承性的顯著性依次為黃土丘陵溝 壑第 2 副區(qū)、第 1

7、副區(qū)、高塬溝壑區(qū)和黃土丘陵溝壑 第 5 副區(qū), 但各區(qū)在黃土的堆積過程中都表現(xiàn)為緩和 了原始地形面的特征 ; 高程積分結(jié)果顯示地表面的 高程曲線是由古地形表面曲線平行式上升的 , 其高 程曲線趨勢極其相似 , 符合黃土沉積過程中的繼承 性特征 ; 剖面分析結(jié)果顯示古地形表面起伏較為平 緩, 且在相當程度上控制著地表面的走勢. (3 雖然本研究采用 GIS 數(shù)字地形分析的方法, 但由于采樣方法及采樣密度等方面的諸多不足 , 模 擬結(jié)果還只能是宏觀層面的 . 現(xiàn)代物探技術(shù)的發(fā)展 為今后進行更精細尺度的黃土地貌繼承性研究提供 了良好的條件. 今后還可選擇較好的樣區(qū), 進行地表 面與馬蘭、 離石、 午

8、城黃土表面的數(shù)字高程模型構(gòu)建, 深化對黃土地貌成因與發(fā)育機理的認識. 3 結(jié)論與展望 (1 下伏古地形與現(xiàn)今地表數(shù)字高程模型的對 比分析方法 , 對揭示黃土地貌的繼承性具有重要的 作用. 所提出的高程散點圖、面積高程積分曲線、剖 面套繪和剖面比降與凹度等分析方法與指標 , 對于 定量描述黃土地貌的繼承性特征具有較好的效果 . 該方法也可望在其他尺度的黃土地貌繼承性研究中 得以應(yīng)用. (2 多種指標均顯示黃土表面與古地形表面呈 現(xiàn)顯著的繼承關(guān)系 , 且顯現(xiàn)出在黃土的堆積趨勢面 320 中國科學(xué): 地球科學(xué) 2014 年 第 44 卷 第2期 參考文獻 陳傳康 . 1956. 隴東東南部黃土地形類

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