基于DEM的黃土高原_重點(diǎn)流失區(qū)_地貌演化的繼承性研究_圖文

1、 熊禮陽(yáng)等: 基于 DEM 的黃土高原(重點(diǎn)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(shuō), 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(biāo), 其方程的形式為 ælö (3 h=Hç ÷ , èLø 式中, h 為剖面線上某點(diǎn)的高程(m; H 為最高點(diǎn)高程 (m; l 為某一點(diǎn)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(guò)上下兩端點(diǎn)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(biāo) (n. 其物理意義如下 : 當(dāng)形態(tài)指 標(biāo) n>1 時(shí), 剖面線為凹型; n<1 時(shí)為凸型, n=1 時(shí), 則 剖面為直線型, 當(dāng)?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(jì)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(shì)上的同步性與相似性 , 反映現(xiàn)今地表面對(duì)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(shì)

3、, 但減少幅度相對(duì)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(shì) , 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(duì)二者進(jìn)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(jí), 不影響統(tǒng)計(jì)型的指標(biāo)凹度和比降的計(jì)算, 能夠滿足區(qū)域地形分析的需要 . 通過(guò)對(duì)地表面剖面 線與古地形剖面線的數(shù)值特征對(duì)比 , 本文

4、以進(jìn)一步 揭示黃土地貌的繼承性特征. 采用最小二乘法計(jì)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(hào); 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(hào) 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(hào) 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(guó)科學(xué): 地球科學(xué) 2014 年 第 44 卷 第2期 圖8 基于剖面的當(dāng)今地面與古地形高程對(duì)比(單

6、位: m 319 熊禮陽(yáng)等: 基于 DEM 的黃土高原(重點(diǎn)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(shì) 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(jìn)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(jì)結(jié)果顯示 : 實(shí)驗(yàn)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(guò)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(shì)極其相似 , 符合黃土沉積過(guò)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(dāng)程度上控制著地表面的走勢(shì). (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(jìn)行更精細(xì)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(jìn)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(duì)黃土地貌成因與發(fā)育機(jī)理的認(rèn)識(shí). 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(duì) 比分析方法 , 對(duì)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(diǎn)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(biāo) , 對(duì)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(biāo)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(shì)面 320 中國(guó)科學(xué): 地球科學(xué) 2014 年 第 44 卷 第2期 參考文獻(xiàn) 陳傳康 . 1956. 隴東東南部黃土地形類

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