基于DEM的山西省地貌信息与土地利用分形特征研究

发布时间：2017-07-17 00:09

  本文关键词：基于DEM的山西省地貌信息与土地利用分形特征研究

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【摘要】：数字高程模型(DEM),包含着大量的地貌特征信息。用DEM来研究地貌,能够定量地描述地貌的空间结构及其空间变化。山西省位于黄土高原、太行山脉及鄂尔多斯高原等地貌单元之中,黄土分布广泛,地面侵蚀切割强烈,水土流失严重,并且灾害性地貌过程频繁发生。因此研究山西省宏观地貌格局,对合理有效地实施生态保护、环境建设与可持续发展等具有重要意义。 本文使用90m栅格分辨率的SRTM-DEM数据,对山西省的坡度、坡向等多个地形地貌因子进行提取并分别进行面积统计,继而以这些因子为基础,对山西省的地貌信息特征进行研究。最后划分出山西省的地貌类型,并计算出各类型区的面积。此外,对土地利用空间分布在各种不同地貌类型下所表现的分形特征信息进行研究；探讨了研究区内不同土地利用类型的空间分异。 本研究得出的主要结论有： (1)根据中华人民共和国1：1,000,000万数字地貌图制图规范,山西省分为低、中海拔两种类型。从高程来看,山西省地貌形态总体上呈东西两边高中间低的“凹”字形分布。研究区内高程变异系数比较大的地方主要是山西省右边界太行山沿线以及左边界沿黄河一带的南段；高程变异系数较小的地方主要是分布在由北向南的盆地一带。总的来看,研究区内高程变异系数的特征是边缘区域大于内部区域。 (2)结合山西省实际,坡度可分为六个级别。研究区中绝大多数地区坡度在25°以下,占整个研究区的96.24%；其中坡度在50-150面积最大,占研究区面积的44.81%；坡度在150-25-的区域占总面积的比例为19.73%。 (3)根据全国1：1,000,000数字地貌制图规范,结合山西省的实际情况,将研究区内地势起伏度划分为平原、台地、丘陵、小起伏山地、中起伏山地、大起伏山地共6种类型。平原地区多为盆地如大同盆地、忻定盆地和运城盆地地区；小起伏山地面积最大,广泛分布于山西省各个地区。总体来说,山西省中部自北向南盆地一带地势起伏度较小,两侧山地丘陵区地势起伏度较大。 (4)按照高程与地势起伏度组合而成的指标来进行山西省地貌类型划分,将山西省的基本地貌类型划分为12类：分别是中、低海拔平原,中、低海拔台地,中、低海拔丘陵以及各类起伏山地。研究区地貌类型中面积最大的是小起伏中山,占整个研究区面积的40.26%。 (5)通过对山西省不同土地利用分形研究可以推断出,山西省土地利用结构的分形特征明显。山西省总分维数大小次序为：水域耕地居民点及工矿用地牧草地园地林地其他用地。不同的地貌形态特征不仅与土地利用空间分布结构有关,也决定着它们的分维数和稳定性指数。
【关键词】：DEM 山西 地貌 信息提取 分形特征
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208
【目录】：

• 目录4-6
• 摘要6-8
• 1 前言8-10
• 1.1 研究意义8
• 1.2 研究内容8-9
• 1.3 论文框架9-10
• 2 国内外研究进展10-15
• 2.1 数字地形分析的基本方法研究10-12
• 2.1.1 坡面地形因子10
• 2.1.2 特征地形因素10-11
• 2.1.3 DEM地形统计11
• 2.1.4 DEM地学模型11-12
• 2.2 利用DEM研究地貌形态特征12
• 2.3 分形理论在地理学中的应用研究12-13
• 2.3.1 地貌学12-13
• 2.3.2 土壤地理学13
• 2.3.3 自然灾害与气候学13
• 2.4 山西省地貌研究进展13-15
• 3 研究方法15-23
• 3.1 研究区概况15-16
• 3.1.1 地理位置15
• 3.1.2 地形地貌15
• 3.1.3 地质构造15
• 3.1.4 气候特征15
• 3.1.5 水文特征15-16
• 3.1.6 植被土壤16
• 3.1.7 社会经济16
• 3.2 数据源16-17
• 3.2.1 基础数据16
• 3.2.2 数据预处理16-17
• 3.3 微观地貌因子的提取原理17-19
• 3.3.1 坡度17-18
• 3.3.2 坡向18-19
• 3.3.3 坡度变率与坡向变率19
• 3.4 宏观地貌因子的提取原理19-21
• 3.4.1 地势起伏度20
• 3.4.2 地表切割深度20
• 3.4.3 地表粗糙度20-21
• 3.4.4 高程变异系数21
• 3.5 技术路线21-23
• 4 基于SRTM-DEM的山西省地貌特征分析与类型划分23-44
• 4.1 地貌专题图的制作23-32
• 4.1.1 高程专题图及分析23-25
• 4.1.2 坡度专题图及分析25-27
• 4.1.3 坡向专题图及分析27-29
• 4.1.4 地势起伏度专题图及分析29-31
• 4.1.5 地表切割深度及地表粗糙度31-32
• 4.2 山西省地貌类型划分32-34
• 4.2.1 地貌类型划分原则32-33
• 4.2.2 山西省地貌类型的初划分33-34
• 4.3 基于遥感的修正34-40
• 4.3.1 基于遥感影像的土地利用分类35-39
• 4.3.2 基于区域地理要素相关分析的修正39-40
• 4.4 基于地貌制图的修正40-43
• 4.5 本章小结43-44
• 5 山西省不同土地利用类型的分形研究44-51
• 5.1 数据与方法44-45
• 5.1.1 信息获取44-45
• 5.1.2 分维数和稳定指数的计算模型和方法45
• 5.2 结果与分析45-50
• 5.2.1 山西省土地利用类型总分形特征46-47
• 5.2.2 相同地貌类型下不同土地利用类型的分形特征47-48
• 5.2.3 同一土地利用类型在不同地貌类型区的分形特征48-50
• 5.3 本章小结50-51
• 6 结论与展望51-53
• 6.1 结论51-52
• 6.2 展望52-53
• 参考文献53-58
• Abstract58-60
• 致谢60-62
• 攻读硕士学位期间参加课题62

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本文编号：551129