格尔木河流域面积-高程积分值的地貌学分析

在SRTM-DEM数据的基础上,运用GIS空间分析技术,系统提取了格尔木河三级流域及部分二级流域地形参数和面积-高程积分值,探讨了面积-高程积分值的面积及空间依赖性,并对面积-高程积分值(HI)对构造活动性、岩性变化、冰川作用强度的指示意义进行了研究。研究表明:HI值具有面积依赖及空间依赖性;东昆南断裂(F4)-西大滩断裂(F3)以昆仑山口为界可以分为东西两部分,各自的活动性都是中间强往两边依次减小,东昆中断裂(F1)的活动性变化不大;岩性对HI影响表现出,侵入岩的抗侵蚀力最大,片岩的抗侵蚀力最小,碳酸盐岩组合的抗侵蚀力居中;冰川作用对地貌发育和侵蚀程度有改造作用,与只有古冰川发育或无古冰川流域比较,有现代冰川发育,古冰川作用遗迹广泛的流域,HI值较大并会出现U型谷。

基于面积-高程积分值的泥石流发育阶段分析--以牛孔河流域泥石流为例

云南省绿春县牛孔河南岸和北岸的泥石流发育阶段的差异明显。为研究同一流域存在这种差异的原因,以戴维斯地貌侵蚀理论为基础,探讨了泥石流发育阶段划分标准,将泥石流发育阶段划分为发育期、旺盛期、衰退期和停歇期,并采用面积-高程积分法定量分析了牛孔河流域8条泥石流沟的发育阶段。研究表明:发育在牛孔河北岸的N1~N3泥石流沟处于泥石流发育的衰退期,发育在牛孔河南岸的N4~N8泥石流沟处于泥石流发育的旺盛期;断裂是导致牛孔河流域泥石流发育阶段存在差异的主要原因,牛孔-黄草岭断层走向与牛孔河主河道延伸方向基本平行;现阶段衰退期泥石流位于牛孔-黄草岭断层上盘,而处于旺盛期泥石流位于该断层下盘。

基于不同DEM分辨率黄冈市的面积高程积分分析

面积高程积分值可以揭示流域地貌发育特征。本文以湖北省黄冈市为例,空间分辨率为30m的DEM数据为基础数据源,在Arc GIS10.1中,用重采样工具将30m分辨率的DEM数据采样成60m、90m、120m、150m的数据,在此基础上运用水文分析工具提取5种分辨率下的河网水系并计算面积高程积分HI的值。结果表明:分辨率为30m、60m、90m、120m、150m,最佳汇流阈值依次为7000、4800、3600、3200、2400;5种分辨率下该区域地貌发育阶段都是老年期占主导地位,其次是壮年期,幼年期最少,区域地貌发育趋于稳定;DEM分辨率对HI值的影响较小;HI值指示地貌发育阶段,地貌的发育会造成水土流失,分析HI值的空间分布规律可以宏观认识区域水土流失。

面积高程积分值计算方法的比较

面积高程积分值(Hypsometric index)能够对流域地貌发育阶段进行定量的描述,在地貌学中得到了广泛的应用。关于该值的计算方法较多,然而,在实际应用中,哪种方法才能带来更便捷准确的结果,尚缺乏探讨。文中基于Arcgis9.3及SRTM-DEM数据,以白龙江流域32个子流域为例,分别利用积分曲线法、体积比例法及起伏比法求取了各子流域的HI值。结果表明:三种方法计算的HI值几乎一致,但起伏比法是计算HI值最高效简捷的方法;积分曲线法及体积比例法在流域数目较少时可以使用,但流域数目较多时不推荐使用。该结果可为利用HI值进行地貌研究提供借鉴。

基于面积-高程积分值的喀斯特地貌演化动力机制研究

洼地是喀斯特地形分化的元地形,定量化阐述洼地与整体地貌之间的协同演化对于揭示喀斯特地貌空间结构差异及其差异演化的动力学机制具有重要意义。将地理信息系统的数字地形分析与戴维斯地貌循环论、面积-高程法结合,以盘龙河-泸江喀斯特流域为研究对象,探讨从古夷平面向阶梯状地形格局转变背景下喀斯特地貌的分异规律及其动力学机制。结果显示:1)从上游、中游到下游,洼地的数量分别为8145个、5636个、1883个,平均密度分别为1.96个/km^(2)、1.23个/km^(2)、0.61个/km^(2),平均深度分别为22.6 m、34.9 m、12.8 m;峰丛数量分别为9094个、7281个、5710个,平均密度分别为2.19个/km^(2)、1.59个/km^(2)、1.86个/km^(2),平均高度分别为29.3 m、47.8 m、26.1 m。2)从流域汇口到源头可划分为堆积孤丘平原、构造侵蚀花岗岩中山、斜坡峰丛谷地、溶原缓丘-断陷盆地和构造溶蚀亚高山这5个地貌区,对应的平均坡度分别为16.8°、23.5°、22.4°、12.5°、19.8°,平均起伏度分别为311 m、605 m、393 m、170 m、323 m。3)流域平均面积-高程积分值为0.352,洼地平均积分值为0.508,属溶原背景下的回春型壮年晚期地貌,5个地貌区的区域面积-高程积分值分别为0.147、0.425、0.510、0.355、0.397,洼地面积-高程积分值分别为0.116、0.302、0.598、0.481、0.278。反映高原隆升形成的梯级坡降奠定了盘龙河-泸江流域差异性喀斯特地貌发育的基础,即海拔梯度上的结构动力学和水系发育带来的流域汇流、侵蚀溶蚀顺水力坡度变化,具体过程是洼地的发育和合并。从区域积分值和洼地积分值的大小关系,结合各地貌区内的海拔、坡度、起伏度特征和野外地质地貌调查,认为当洼地面积-高程积分值大于区域面积-高程积分值时,洼地强烈新生和扩张,地貌向起伏度增大的青年期发展;反之洼地发育减弱或停滞,地貌向夷平蚀低的准平原化发展。由此可见,洼地面积-高程积分值可作为喀斯特区地貌演化动力增强或减弱的定量化指标。

渭河水系流域地貌特征及其成因分析

为了研究渭河水系流域地貌特征及其成因,以SRTM-DEM为基础数据,运用ArcGIS软件平台从DEM数据中提取渭河流域内独立的65个小流域,其中43个位于北岸,22个位于南岸;然后划分盆地等级,计算每个流域单元流域的面积、周长、河流总长、形状指数、平均坡度、相对高差以及高程-面积积分值和水系分支比等。通过对流域地貌参数以及高程-面积积分值和分支比等特征参数的分析,发现渭河南北两侧水系和亚流域的发育具有明显的不对称性。成因分析显示,渭河水系的这种特点虽与气候和岩性有关,但新生代以来自北向南的构造掀斜隆升作用是造成渭河流域南北差异特征地貌的主要原因。这些特征指示了渭河水系南北两侧晚新生代构造活动的差异性,反映了秦岭造山带晚新生代以来发生自北向南的掀斜隆升作用。

抚仙湖流域地貌特征及其构造指示意义

以数字高程模型数据为基础,运用ArcGIS软件平台,从数字高程模型数据中提取抚仙湖流域内相对独立的61个亚流域,其中34个位于小江断裂东侧的山地中,另外27个位于小江断裂西侧的山地中;然后计算每一个流域单元流域的面积、周长、河流总长、形状指数、平均坡度、相对高差以及高程-面积积分值和水系分支比,划分流域等级等。通过对流域地貌参数以及高程-面积积分值和分支比等的特征参数的详细分析,初步表明抚仙湖两侧水系和亚流域的发育具有东西分异的特征。这些特征指示了抚仙湖水系两侧晚新生代构造活动的差异性,反映了小江断裂带东西两侧的不均衡抬升。小江断裂带的活动控制了抚仙湖流域晚新生代快速隆起,滇中高原快速隆起以及小江构造带内部差异活动是造成抚仙湖流域东西差异特征地貌的主要原因。

陕西省延安市燕沟流域水系分形与地貌侵蚀发育研究

为验证分形维数法与传统地貌法判断地貌侵蚀发育阶段是否一致,基于DEM数据提取陕西省延安市燕沟流域水系结构图,利用网格法计算燕沟流域水系分形维数,利用高程面积曲线法刻画了该流域的地貌侵蚀发育阶段。结果显示:燕沟流域水系长度为61.6 km,水系密度为1.29 km/km^(2),水系数量为109条,燕沟流域水系的分形维值为0.98,高程曲线下面积为0.497。由此可以得出,燕沟流域地貌处于侵蚀发育的壮年期,需要加强该地区水土流失治理;分形维数阈值判断方法忽略了面蚀在地貌侵蚀过程中的作用,它将低估该地区地貌发育程度,因此利用水系分维值推断地貌侵蚀发育阶段的阈值需要更改。

双河—磨南德水源林自然保护区地貌特征

探究双河—磨南德水源林自然保护区地貌结构和演化特征,为该保护区防治水土流失、优化土地利用结构、规划生态环境等提供地貌学依据,为滇中其他类似保护区及水源地开展地貌特征研究提供方法参考。在ArcGIS平台上基于ALOS DEM数据对海拔、起伏度、坡度、坡向、面积高程积分值、地形剖面等地貌参数进行分析。保护区海拔1930~2552 m,平均2105 m;地形起伏度0~622 m,平均212 m;坡度0°~61.5°,平均15.4°;阳坡、半阳坡、半阴坡、阴坡的占比分别为26.45%、24.67%、24.81%、23.06%;面积高程积分值0.220~0.538,平均0.374;层状地貌发育,有三级剥蚀面和一级堆积地貌面,海拔分别为2520、2350、2200和1930 m。保护区以小起伏亚高山(50.21%)、中海拔和亚高海拔丘陵(46.88%)为主;山地、丘陵与盆地相间分布;以缓坡(38.87%)和斜坡(32.73%)为主,各类坡向占比较均匀,在23%~26%之间;地貌演化处于壮年晚期阶段,地表动力过程和土壤侵蚀较强烈。

丽江-小金河断裂南、中段地貌特征及构造指示意义

丽江-小金河断裂位于青藏高原东南缘,是川滇菱形块体内重要的次级边界断裂。构造活动对区域河流水系的发育有重要影响,因此,定量研究水系地貌特征可在一定程度上反映区域内构造活动信息。本文采用地形坡度、地形起伏度、面积-高程积分值(HI)等地貌参数研究沿该断裂区域地貌对构造活动的响应。研究发现,断裂北侧坡度和地形起伏度较断裂南侧高,跨断裂4级流域盆地内亚流域盆地面积-高程积分值变化也指示断裂北侧流域成熟度低于断裂南侧,这反映了丽江-小金河断裂存在一定逆冲分量。

云南石林县域喀斯特洼地空间分布特征及影响因素研究

为深化洼地空间分布及其影响因素的认识,以云南石林县为例,在ArcGIS中基于DEM提取洼地分布及相关数据,并运用K函数(Ripley’s K)、核密度函数、缓冲区、空间叠加等分析方法,探讨了该区洼地密度分布特征及地理环境对其的影响。结果表明:研究区洼地在8 km尺度上为聚集分布模式,可划分为高密度(>6个·km^-2 )、中密度(5~6个·km^-2 )和低密度(<5个·km^-2 )三个区域。受多种地理环境因素影响,研究区洼地密度在不同海拔段、坡度、起伏度、地层岩石和断层缓冲区上均有差异性表现;同时,岩层节理、断层方向在一定程度上控制了洼地长轴的发育。研究区潜在水文连通性、面积—高程积分值两个指标与洼地密度呈现良好的一致性,但两个指标所反映的喀斯特洼地的地貌学意义还需进一步研究。

基于GIS平台的石羊河流域地貌演化及构造活动性研究

基于ARCGIS 10.2平台,利用GDEM-30 m数据对石羊河流域进行水文分析,提取出了石羊河流域的流域范围,在此基础上通过研究区子流域的划分,把石羊河流域上游的8个子流域作为研究重点进行讨论。通过提取石羊河流域的地貌参数,包括盆地形状指数(BS)、盆地不对称度(AF)以及计算子流域高程—面积积分值(Hi)和水系分支比(Rb),并与前人活动构造研究成果对比。认为,石羊河流域盆地较为规则,且流域构造活动性相对较弱;主流域两侧掀斜程度低,且流域东侧稍弱于西侧;而流域高程—面积积分值从东往西呈逐渐增大的趋势,河流分支比则呈现出与之相反的变化趋势,综合反映了石羊河流域构造活动性不强,并且东部构造活动性弱于西部。

不同时间尺度洛川塬地貌演化与侵蚀量估算

黄土高原降雨集中与黄土沉积松散等特性,使地表侵蚀严重。洛川塬作为黄土高原中部典型的地貌体,堆积了完整的第四纪黄土-古土壤序列,成为揭示我国乃至东亚第四纪环境演变的重要地质记录。另一方面,现在洛川塬遭受强烈侵蚀作用,沟谷密度大于2km/km^2。对洛川塬地质时期侵蚀程度的定量认识有助于全面理解黄土高原堆积和侵蚀过程,进而定量判断在自然过程和人为作用下黄土高原侵蚀的未来趋势。本文利用GIS和RS技术,结合第四纪地质的研究,在定量提取地貌数据和获得侵蚀期年代的基础上,分析了洛川塬地貌特征和具代表性的黑木沟侵蚀状况,认为洛川塬已经进入地貌发育的壮年时期。通过地统计方法中的空间插值恢复古地形面,得到洛川塬自550ka以来平均侵蚀模数约为272.6t/km^2·a,黑木沟自250ka以来侵蚀模数为464.1t/km^2·a;基于通用土壤流失方程得到洛川塬现在的侵蚀模数达到4389t/km^2·a。这些结果显示,现代洛川塬的侵蚀强度是550ka以来平均侵蚀强度的16倍。本文从定量的角度证明,人类的土地利用等加强了水土流失强度。

哀牢山地貌演化过程详析

位于青藏高原东南缘红河断裂带西南侧的哀牢山山脉,受高原东南缘倾斜扩散地势的影响,从东北至西南,地形逐渐由高海拔夷平面的幼年期经壮年期进入老年期,是戴维斯地貌演化模型转换体现在延续的空间中难得的实例.本文基于ASTER-GDEM数字高程模型,沿红河断裂带提取了哀牢山的88个流域及宽约10km的条带剖面,通过对流域的面积-高程积分值、高程、起伏、面积、坡度、水系密度以及裂点的分析,验证了从苴力-元江段、元江-茅草坪段到茅草坪-安沛段,流域地形经幼年、壮年到老年期的连续、逐渐的变化过程,展现了戴维斯地貌侵蚀循环理论的具体演化特征.研究提取到的流域裂点呈双层带状分布,不仅揭示了夷平面的出现、延续和消失的过程,也暗示着构造抬升或者气候变化造成两阶段河谷下刻事件的发生.此外,研究结果表明哀牢山流域水系从幼年期、壮年期到老年期,水系密度经历了从低到高再变低的过程,反映了与戴维斯演化过程相对应的水系演化过程的规律.研究扩展了对区域地貌演化过程以及对经典地貌演化理论的认识,同时也为青藏高原东南缘隆升扩展过程的研究提供重要的地貌学依据.