基于DEM与太阳辐射的北京市山地坡向提取方法研究

【目的】坡向是描述地形的重要因子,基于DEM提取坡向对于自然生境分析与地理生态过程模拟具有重要意义。同时,由于山地地形复杂,坡面太阳辐射受地形遮挡影响很大。本文基于DEM与太阳辐射研究山地坡向提取方法,既保持了DEM计算山地坡向的客观性,又能和坡面阴阳属性保持良好的一致性,为山地气象、土壤分布、立地条件、适宜性分析等有关研究奠定基础。【方法】以DEM数字地形分析技术为基础,应用基于DEM的太阳辐射分析模型,探究太阳辐射量与坡向、坡度和海拔之间的关系,建立北京地区太阳辐射参考模型,并计算样地点标准太阳辐射;依据样地点DEM计算太阳辐射与标准太阳辐射推导出太阳辐射等效坡向。【结果】以北京市一类清查数据山区的2 000个样地点为测试数据,将30、60、90、120、150、200 m空间分辨率的DEM计算坡向作为评判标准,建立太阳辐射参考模型,其中1 398个样地点的DEM计算太阳辐射与标准太阳辐射差异小于5%,太阳辐射等效坡向与30 m空间分辨率DEM计算坡向保持一致,占全部样地点69.9%;602个样地点受地形遮挡较大,依据太阳辐射参考模型计算进行调整,调整后其中583个样地点的太阳辐射等效坡向与评判标准一致。【结论】与一类清查人工测量坡向的比较表明:测试数据中样地点的太阳辐射等效坡向与评判标准一致性达到99.05%,而测试数据中样地点的人工测量坡向与评判标准一致性为72.05%。因此,依据本文方法推导出的太阳辐射等效坡向能反映出实际太阳辐射的信息,推导的坡向科学实用,为森林资源调查、立地分析等研究与生产提供了坡向获取的新方法。