基于点簇的黄土地貌形态特征研究

发布时间：2020-10-28 06:48

　　 黄土地貌表面广泛分布的地形特征要素共同控制着黄土地貌的基本走势与几何形态,要素空间关系的有序组合与变化反映了黄土地貌在发育演化过程,不同区域地形要素空间关系的组合差异性也映射了黄土地貌的区域差异性。围绕黄土地貌形态、地形特征要素等,前人开展了丰富的研究工作。但是这些研究多以单一地形特征为出发点,注重地形要素自身特征,而忽略了不同要素间的空间关系,缺乏对黄土地貌地形特征要素空间关系的系统分析研究。本研究以对地形具有标识意义与控制作用的地形特征点为切入,分析研究不同地形特征点之间的空间关系及约束条件,构建地形特征点簇模型。通过分析点簇的结构特征,结合黄土地貌独特的形态特征,从不同分析视角提出点簇数据的量化表达指标与对应的地学含义。以黄土地貌典型样区为研究对象,分析点簇量化指标与黄土地貌类型间的对应关系,及指标随地貌发育的变化趋势,深化对黄土地貌形态特征的认识与研究。本研究的主要内容及结论如下:1)在充分探讨总结黄土地貌地形特征点类型及其空间关系、约束条件的基础上,提出了地形特征点簇,详细阐述了点簇的概念模型、构建与存储方式。黄土地貌正地形抽象为沿流域边界线间隔分布的山顶、鞍部有序点对,负地形则表达为沿水流方向的沟头点、径流节点、侵蚀基准点的有序集合。基于点簇的概念模型,本研究设计实现了对地形特征点簇的有效提取与存储方法。从DEM分辨率以及提取阈值两个方面分析了点簇模型提取中的尺度效应,研究结果表明DEM分辨率以及提取阈值的选择均对点簇提取结果有较大的影响。2)通过分析地形特征点簇模型所抽象的图结构特征,基于指标选取原则与相应的空间分析框架,选取了特征点分布格局、正负地形点簇高差比降、点簇空间关联度指标、连通度指标等一系列点簇量化表达指标,对点簇的空间分布、空间距离以及空间拓扑关系三方面进行定量分析。详细阐述了各量化表达指标的计算方法与地学含义。针对黄土地貌特有的形态特征,提出了沟头逼近度指标。最终实现了从不同角度对点簇数据进行特征描述与分析,进而反映黄土地貌在不同区域以及发育时期的形态特征。3)对黄土地貌典型样区进行了地形特征点簇提取,并对比研究了不同地貌类型其形态的特征差异。从整体上来看,实验结果表明不同的地貌形态在点簇模型中有不同的特征表现。随着黄土地貌发育,点簇数据中各类型特征点数量呈现增加趋势。在空间分布上,各类型特征点存在一定的空间相关性,并且稳定单元的尺度随地貌发育而逐渐减小。在空间距离上,点簇数据中空间关联度呈现增加趋势,正地形起伏程特征随地貌发育而增加,沟谷侵蚀作用呈现出从流域出口处出向流域顶部,从干流周围向流域边界移动的变化趋势;同时沟头逼近度能够较好的反应黄土地貌中沟谷的侵蚀程度。在空间拓扑关系上,随黄土地貌发育,点簇连通度降低、而层次梯度增加,反映了黄土地貌在发育过程中侵蚀沟分支在数量与长度上的变化。
【学位单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P931.6
【部分图文】：

本研究针对黄土地貌地形特征点簇，并且考虑到黄土地貌类型的丰富多样性，??故将研宄样区定于我国的黄土高原。我国黄土高原东起太行山、西至青海日月山、??北起阴山、南抵秦岭，总面积为５８万平方公里，其中包括了?５３万平方公里的水??土流失面积。黄土高原又可以划分为鄂尔多斯稳定地块、陇西地块以及汾渭新生??代裂谷３个新生代的构造分区，及与之对应的黄土高原一级地貌分区［９１，９２］。黄土??高原作为世界上最大的黄土沉积区，是一个黄土地貌的区域综合体，其内部黄土??地貌的形态特征、发育程度等存在着显著的差异，又暗含诸多共通点。??首先，黄土高原区域地表的主要自然物质为黄土。由于第四纪以来黄土的广??泛堆积，导致黄土高原区域内形成了具有很厚厚度、连续广泛分布的黄土层。其??次，黄土高原区域黄土地貌形态特征具有完整性。黄土地貌主要包括以黄土塬、??墚、峁发育为主体的沟间地地貌和沟壑纵横的沟谷侵蚀地貌。最后，黄土高原区??域地貌发育过程具有相似性，尤其是新近纪末以来，在差异性升降运动的影响之??下，黄土高原区域形成一系列山地和盆地。第四纪期间，黄土颗粒逐步堆积在下??伏地层之上，并且在此基础上，伴随着流水、重力、地下水和风等外营力的侵蚀??作用，共同形成现今的黄土地貌类型。???ＩＷ－?１０８＂?１１４＾???

图３．１地形要素依赖性示意图??脊线网络中，当次一级山脊线连向发生弯曲，同时在山脊线的连山脊线段上，会存在一个鞍部点。ｒｎｅｒ通过研究发现，通过地形反关系，并且进一步从形式化描述在相互依赖的耦合关系。同时，山脊线对应径流网络的等级划分在相互依赖性。??互依赖关系表达在地形特征点簇，保证其依赖的空间要素会相应变。??建??

——河Ｍ??图３．２局部侵蚀基准点提取结果??３．２．２．２径流节点提取??径流节点是同一流域内部，不同径流相交汇的点位。径流节点不仅控制着流??域地貌的形态特征，也记录了水系的等级，反映了河网方向、强度等信息。在一??个流域中，一个径流节点的必须满足：１）其周围存在两个或两个以上的流域栅??格，即多个流入河网；２）同时自身也必须向外流出，有对应的流出河网。其示??意图：??３２?６４?１２８?２??，?午?＿?＼??１６＾?？?１?１—１???＾??Ｚ???８?＊?４?２?１２８??图３．３栅格流向与径流节点栅格示意图??基于此，本研宄径流节点的提取思路为：??１、
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本文编号：2859743