不同采样窗口对地形起伏度提取影响研究毕业论文_林学毕业论文

不同采样窗口对地形起伏度提取影响研究毕业论文

2021-04-23更新

摘 要

地形起伏度是以数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)为手段,分析地形起伏特征的宏观指标,近年来被广泛应用于区域水土流失预防监测、土壤侵蚀潜在风险评价、土地利用动态监测、地貌形态分析、生态环境质量评价等多方面。目前1:1万及1:5万比例尺DEM在生产实践中具有越来越广泛、重要的应用,系统的探讨其选用不同采样窗口对地形起伏度的影响以及确定最佳采样窗口具有重要的理论与实践意义。

本研究以沂蒙山区腹地的岱崮镇为研究对象,依托1:1万5mDEM及1:5万25mDEM数据,采用邻域分析法获取了该地区的地势起伏度图,并依据区域普适性原则以及山体完整性原则,利用高差显著变化模型得出该地区的最佳采样窗口面积约为0.5 km2。对比发现,对于类似于本研究区的岱崮地貌来说,1:5万25mDEM数据与1:1万5mDEM数据相比更适合于提取地形起伏度;1:1万5mDEM数据包含的数据量过大,包含了太多干扰信息,提取地形起伏度这种宏观量,单一的扩大采样窗口面积很难分析出结果。

关键词:DEM;地形起伏度;邻域分析;最佳采样窗口

A study of impacts of different sampling window on relief

ABSTRACT

Relief is a macro-index which uses DEM —digital elevation model to analyze topography features. In recent years, it has been widely applied in regional analysis of soil erosion, the sensitivity evaluation of soil erosion, land-use evaluation, evaluation of geological environment, terrain analysis, evaluation of the ecological environment and other aspects.1:10,000 and1:50,000 DEM has more and more widely application in production, so it has important theoretical and practical significance to explore impacts of different sampling window on relief and determine the optimum sampling window.

This research focus on Daigu town in Yimeng mountainous area, based on 1: 10,000 5mDEM and 50,000 25mDEM data, use the neighborhood geomorphology analysis, obtain the pictures of relief, and then in accordance with the integrity of the mountain and the universality of region, use significant change in elevation model, find that the optimum sampling window area in this region is about 0.5 km2.By comparison, for Daigu landform which is similar to the present study area. the 1: 50,000 25mDEM data is more suitable as a data source to extract basic landform such as relief; and the 1: 10000 5mDEM data, because itself includes a large number of microscopic terrain information, it is difficult to extract relief which reflects the macro feature just using incremental window area method.

Keywords: DEM; relief; neighborhood analysis; the optimal sampling window

目 录

1 引言 1

1.1 研究目的与意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 2

2 研究区概况 4

2.1 地理位置 4

2.2 地形地貌 4

2.3 水文气候 4

2.4 土壤植被 4

2.5 社会经济 4

3 研究内容与方法 6

3.1 研究内容 6

3.2 研究方法 7

3.2.1 基础数据搜集 7

3.2.2 地形起伏度提取 7

3.2.3 最佳采样窗口确定 7

3.3 技术路线图 9

4.1 不同采样窗口形状对地形起伏度的影响 10

4.2 不同比例尺对地形起伏度的影响 19

结 论 21

致 谢 22

参考文献 23

1 引言

1.1 研究目的与意义

地形起伏度(Relief),又称地势起伏度、相对高度或相对地势,是指单位面积内最高点与最低点的高差,表示为R=Hmax-Hmin。式中,R为研究区的地形起伏度;Hmax为研究区域内最高点;Hmin为研究区域内最低点。

地形起伏度通常用于定量描述地表的形态,对比研究区域地貌以及划分区域地貌类型[1-2],在水土流失估算中也是不可忽略的重要因素。通常来说,起伏度的差异,影响物质沉积、冲刷强度、地面径流等,进而造成的水土流失强度不同;一般起伏度越大,水土流失现象越严重。在局部地区的研究中,通过DEM数据的计算与分析能够精准、迅速的提取地形起伏度。经研究发现,伴随着DEM提取地形起伏度采样窗口面积的增大,所提取的地形起伏度也随之增大,增速开始很快,当到一定程度时增速变缓。根据地貌研究,将增速由急变缓所对应的面积尺度称为最佳采样窗口,确定最佳采样窗口大小是地形起伏度计算的关键。此外,最佳采样窗口的确定,在区域水土流失预防与监控、土壤侵蚀敏感性评价及地貌形态划分等研究有着重要意义[3-5]

随着遥感技术的迅速发展,在水土保持研究领域利用DEM作为基本数据源,对地势起伏度进行提取愈发快捷高效。DEM具有空间多尺度的特征,全面深入的探讨基于不同空间尺度(包括比例尺、分辨率、地域尺度)的DEM提取地形起伏度,以满足不同生产和实践的精度要求,是水土保持应用领域的一个重要研究课题[2]。先前研究多基于小比例尺、低分辨率DEM,例如1:100万、1:25万DEM等[6-8];而基于大比例尺、高分辨率少之又少,基于1:1万DEM与1:5万DEM乡镇尺度的研究微乎其微,且在实际生产实践中,大比例尺、高分辨率DEM得到越来越广泛、重要的应用空间,系统的探讨其选用不同采样窗口对地势起伏度的影响以及确定最佳采样窗口具有重要的理论与实践意义[4]。故本文选取蒙阴县岱崮镇1:1万5mDEM及1:5万25mDEM数据为研究对象,分析探讨不同采样窗口对地势起伏度的影响以及最佳采样单元的确定,旨在为沂蒙山区今后土壤侵蚀定量研究提供坚实可靠的数据支撑,为山区水土保持预防及监测、土壤侵蚀敏感性评价及地貌形态划分等相关工作提供重要的参考。

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