DEM分辨率对集约化蔗区小流域水文连通性指数的影响

[目的]探究集约化蔗区小流域地表微地形特征参数与水文连通性指数随DEM不同分辨率的变化以及水文连通性指数的最佳DEM分辨率,为后续水文连通性相关研究、农业面源污染及土壤侵蚀等研究提供理论依据与参考。[方法]基于ArcGIS与无人机高分辨率影像,利用分区统计等方法,以中国南方集约化蔗区小流域为例,研究了DEM不同分辨率(分别为0.05,0.1,0.2,0.5,1,2,5 m)对地表微地形特征参数(坡度、坡长、表面粗糙度和地表粗糙度)以及水文连通性指数IC(index of hydrological connectivity)的影响。[结果]①随着像元尺寸(5~0.05 m)的减小,平均坡度(S)、平均表面粗糙度(S R)分别增加了29.13%与1.62%,平均地表粗糙度SDE与平均坡长因子L分别减少了98.72%与72.09%。新植甘蔗、宿根甘蔗、甘蔗西瓜间作、桉树的平均坡度(S)呈增加趋势,坡长因子(L)呈减小趋势、表面粗糙度(S R)先减小(5~1 m)后增大(1~0.05 m),地表粗糙度SDE均呈减小趋势,道路的坡度(S)与表面粗糙度(S R)均先减小(5~1 m)后增大(1~0.05 m),河道的坡长因子先增加(5~2 m)后减小(2~0.05 m)。②水文连通性指数IC均值表现为先增加(5~0.2 m)后减小(0.2~0.05 m),不同土地利用类型的IC均值差异在0.5 m时达到最大(34.72%),0.1 m分辨率下IC均值排序为:河道>新植甘蔗>甘蔗西瓜间作>宿根甘蔗>道路>桉树。③桉树、道路、河道最佳DEM分辨率为0.5 m,新植甘蔗、宿根甘蔗、甘蔗西瓜间作最佳DEM分辨率为0.1 m,集约化蔗区小流域最佳DEM分辨率为0.1 m。[结论]DEM分辨率显著影响IC值大小与地表微地形特征参数,且不同土地利用类型所受影响不同。0.1 m是集约化蔗区小流域水文连通性及地表微地形表征的最佳DEM分辨率。