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摘要：高中地理课标对地理信息技术在教学中的应用提出了新的要求。
为构建学生完整的知识体系、培养系统的能力，初中地理教师也应对地理信息技术有所掌握，使其能够具备制作地图并应用于地理课堂中的能力，丰富教学资源。
文章以黄土高原地貌图制作为例，介绍了ArcGIS软件对DEM数据的处理和应用以及使用CorelDRAW软件对专题地图进行完善，以此帮助更多的中学地理教师掌握制图技术，不断提升个人专业技能。
关键词：DEM数据；地貌图制作；ArcGIS；CorelDRAW；专题地图《普通高中地理课程标准（2017年版）》对将地理信息技术运用于教学之中提出了新的要求：“充分利用信息技术手段，为学生学习提供丰富多样的数字化地图、音频和视频资源，实现纸电联动，使地理教学更直观、生动，学习更有效”。
[1]与以往3S技术单列章节不同的是，高中课标将对地理信息技术的要求融入到了每一个板块之中，以期增强教学效果，真正实现灵活运用地理信息技术于实践中，形成能够解决实际问题的教育过程。
[2]义务教育地理课程标准的修订正在筹备之中，为了让学生构建完整的知识体系、培养系统的能力，与高中课标要求紧密联系，有助于学生的完整成长，笔者认为，初中地理教师也应该对3S技术有所掌握，运用3S技术制作开发地图、案例，有助于更丰富地进行课堂教学、学生更直接地获取知识，从而实现真正意义上的学习对生活有用的地理、学习对终身发展有用的地理以及构建开放的地理课程。
[3]地图是地理学科的核心内容。
如何让学生多了解、能读懂和会应用地图，并用地图语言来表征自身的认知与生活，是地理学习的关键。
[4]传统的纸质地图，因其信息内容固定、规格大且不易保存、内容更新慢、交互性差等特点已逐渐被中学地理课堂淘汰；从网站上下载的地图又不完全符合教学背景和需求。
[5]因而专题地图作为一种特殊的地图类型，在地理教学中应用尤为广泛。
在地理课堂中，教师可以按照不同的教学内容主题绘制独特的专题地图，突出地表示与本节课主题相关的一种或几种要素，使地图内容专题化，与教学内容紧密结合，教学目标清晰明确，从而培养学生的读图析图能力。
收稿日期:2002-12-04. 资助项目:国家自然科学基金项目(40271089);国家高技术研究发展计划863项目(2001AA135080);陕西省教育厅专项基金 (00JK149);测绘遥感信息工程国家重点实验室高访基金. 作者简介:朱红春(1977-),男,山东泰安人,现为西北大学城市与资源学系硕士研究生,主要从事GIS 与遥感应用技术研究,E-m ail:sdny x a@基于DEM 的黄土地貌类型提取与制图——以黄土高原丘陵沟壑实验样区为例朱红春 张友顺 汤国安 袁勘省 李晓印 易红伟(西北大学城市与资源学系,西安710069)摘 要 以陕北绥德县刘家沟流域为实验样区,从地貌成因、形态和土地利用角度出发,分析了黄土高原丘陵沟壑区3种典型地貌类型的区域特征;以不同地貌类型的区域特征为基础,在地理信息系统平台软件A rcV iew 的支持下,利用数字高程模型(DEM )自动提取黄土丘陵区3种基本地貌类型的方法和技术。
研究分析结果证明:利用DEM 自动提取地貌类型是一种快速、高效的技术方法,对指导退耕还林、防治水土流失和进行土地利用动态监测都具有重要意义。
关键词 DEM ,黄土丘陵沟壑区,地貌类型,水土保持中图分类号 P 2081 引言黄土丘陵沟壑区是我国水土流失最为严重的地区,也是西部大开发中实施山川秀美与小流域水土保持治理工程的重点地区。
此区,地形地貌条件制约着大气降水的再分配和径流的汇集,而且与土壤、植被等其他水土流失因子也存在着一定的关系;地貌和水土流失之间存在着相互促进和相互制约的关系[4～6]。
因此,有效地确定不同的地形地貌类型,是区域水土流失评价的重要基础。
黄土高原丘陵沟壑区的地貌类型分有沟间地、沟坡地和沟底地3种。
传统的地貌类型提取方法已不能满足实际工作的要求,随着地理信息系统的发展和进一步完善,利用高精度的DEM [5],结合不同地貌类型的地形特征,实现快速准确的提取是一新途径。
自1：10000比例尺D E �提取地形起伏度———以陕北黄土高原的实验为例朱红春�，陈楠�，刘海英�，汤国安�（�山东科技大学地球科学与工程学院，青岛，山东，266510；�南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室，南京，江苏，210097；�山东科技大学理学院，青岛，山东266510）【摘要】地形的起伏是反映地形起伏的宏观地形因子，是比较适合区域水土流失评价的地形指标，在区域性研究中，利用D E �数据提取地形起伏度能够快速、直观的反映地形的起伏特征。
1:10000比例尺D E �具有越来越广泛、重要的应用，系统探讨基于其提取地形起伏度的方法具有重要的理论和实践意义。
本研究以陕北黄土高原不同地貌区的D E �数据为实验数据，依据地貌发育的基本理论，G I �的窗口递增分析方法结合自然地理单元———小流域划分方法，通过对比分析，确定不同地貌区的地形起伏度。
通过对实验结果的对比分析证明，该方法是一种比较通用、有效的方法。
【关键词】地形起伏度；D E �；黄土高原；提取【中图分类号】�28【文献标识码】A 【文章编号】1009-2307（2005）04-0086-03收稿日期：2004-09-07基金项目：国家自然科学基金项目（40271089）�引言地形是最基本的自然地理要素，地形因子是对地形及其某一方面特征的具体数字描述，制约着地表物质与能量的再分配，影响着土壤与植被的形成和发育过程，决定着土地利用与土地质量的优劣。
对多种空间尺度上地形因子的选择、提取和应用，是区域水土流失评价的重要基础性工作，而地形的起伏是导致水土流失的最直接因素，其不仅具有数学意义而且具备土壤侵蚀和地貌学意义。
地形起伏度是指，在所指定的分析区域内所有栅格中最大高程与最小高程的差，是反映地形起伏的宏观地形因子。
在区域性的水土流失研究中，地形起伏度指标能够反映水土流失类型区的土壤侵蚀特征，是比较适合区域水土流失评价的地形指标。
基于DEM的陕北黄土高原典型地貌分形特征研究蔡凌雁;汤国安;熊礼阳;Kamila Justyna Lis;谢婷;李亚平【期刊名称】《水土保持通报》【年(卷),期】2014(34)3【摘要】应用分形理论与方法,结合陕北黄土高原1∶5万DEM数据,通过河网分形维数和稳定性系数计算,研究了陕北黄土地貌空间分布特征。
结果表明:(1)陕北黄土高原不同地貌类型分形结构复杂程度各异,表现出不同大小的水系分维值和稳定性系数,其中,黄土峁状、梁状丘陵沟壑区地貌结构最为复杂,分维值最大,稳定性系数最小。
黄土残塬、黄土塬区分维值次之。
黄土—风沙过渡区地形结构简单,地势相对平坦,分维值最低,稳定性程度最高。
(2)以分形参数作为定量化指标进行黄土地貌特征研究是可行的,DEM数据集是研究过程中的核心和基础。
分形值所描述的分形特征与地貌类型、地质结构等有一定的相关性。
此外,对分形几何的地学机理还需要进一步分析。
【总页数】4页(P141-144)【关键词】黄土高原;黄土地貌;DEM;分形维数【作者】蔡凌雁;汤国安;熊礼阳;Kamila Justyna Lis;谢婷;李亚平【作者单位】南京师范大学地理科学学院【正文语种】中文【中图分类】P208【相关文献】1.黄土高原典型地貌区地貌分形特征与土壤侵蚀关系 [J], 张莉;孙虎2.陕北黄土高原地貌空间分形特征 [J], 卡米拉;汤国安;杨昕;那嘉明;熊礼阳3.基于DEM的陕北黄土高原地貌形态特征研究 [J], 李图南;罗丹4.黄土高原典型地貌类型的土地利用分形特征 [J], 杨洋;毕如田5.基于DEM的流域地貌特征分形量化研究 [J], 陈兵;彭芳;李鹏;袁水龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
数字高程模型（ＤＥＭ） 在黄土高原研究中的应用与展望＊ 李发源 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 成都 ６１００４１ 南京师范大学地理科学学院 南京 ２１００９７ 摘要：作为地理信息系统（ＧＩＳ）空间数据库中最重要的组成部分之一，ＤＥＭ已在地学空间三维模型构建与地学空间分析中得到广泛的应用。
但是， ＤＥＭ不仅仅是单纯的地形数据库，更应作为一种地学分析的新方法。
ＤＥＭ分析方法的引入，给黄土高原研究带来了新的理念和思路。
如基于ＤＥＭ的黄土高原流域特征地貌的提取及分析、土壤侵蚀模型的校正等都取得了很好的效果，同时，产生了一些新的概念，如黄土高原地面坡谱等。
初步研究表明，坡谱是利用微观地形指标来反映宏观地形特征的有效方法，对它的研究旨在探索黄土高原地貌研究的新方法，也是为解决地理学界长期争论不休的基本自然地理单元的尺度问题的一次尝试。
关键词：数字高程模型 黄土高原 应用 地面坡谱 Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ＧＩＳ ｓｐａｔｉａｌ ｄａｔａｂａｓｅ， ＤＥＭ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｌｄｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｇｅｏ－ｓｐａｔｉａｌ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｇｅｏ－ｓｐａｔｉａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｎｏｗ ｉｔ ｉｓ ｒｅｇａｒｄｅｄ ｔｈａｔ ＤＥＭ ｉｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ａ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｐａｔｉａｌ ｄａｔａｂａｓｅ， ｂｕｔ ａ ｎｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆ ｇｅｏ－ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ． ＤＥＭ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｔａｋｅｓ ｎｅｗ ｉｄｅａｓ ａｎｄ ｔｈｉｎｋｉｎｇ ｏｆ Ｌｏｅｓｓ Ｐｌａｔｅａｕ ｒｅｓｅａｒｃｈ． Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ， ｉｔ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｈａｔ ＤＥＭ ｂａｓｅｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｗａｔｅｒｓｈｅｄ ｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｌｏｅｓｓ Ｐｌａｔｅａｕ， ａｎｄ ｒｅｖｉｓｉｎｇ ｏｆ ｓｏｉｌ ｅｒｏｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ， ｗｈｉｌｓｔ， ｔｈｅ ｎｅｗ ｃｏｎｃｅｐｔ ｓｌｏｐｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｐｒｉｍａｒｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｓｌｏｐｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｍｉｃｒｏｃｏｓｍｉｃ ｔｅｒｒａｉｎ ｉｎｄｅｘ ｔｏ ｒｅｆｌｅｃｔ ｇｒａｎｔ ｔｅｒｒａｉｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒ． Ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ａ ｎｅｗ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｉｎ ｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｏ ｒｅｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｓｃａｌｅ ｏｆ ｂａｓｉｃ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｇｅｏｇｒａｐｈｙ ｕｎｉｔ ｔｈａｔ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｆｏｒ ａ ｌｏｎｇ ｔｉｍｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＤＥＭ；ＤＥＭ Ｌｏｅｓｓ Ｐｌａｔｅａｕ ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｓｌｏｐｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ １． 前言 数字高程模型（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｓ，ＤＥＭ）是地球自然表面的数字表示，是地理信息系统地理数据库中最为重要的空间信息资料和赖以进行地形分析的核心数据系统。
第二章研究基础与方法２．１研究区域与实验样区概况２．１．１研究区域概况黄土高原位于中纬度我国大陆的中北部，（东经１０１。
１秽．１１４＂３０＇，北纬３３。
５０＇－４０＂１５’），东西纵贯经度１３。
２０７，南北横跨纬度６。
２５７，总面积约为４８．４万平方公里。
东起太行山与华北平原相邻，西起乌鞘岭、日月山同青藏高原相结，南以秦岭和伏牛山为界，北到连，东北一隅则以长城为界并包括内蒙古自治区的林格尔、准格尔两旗与清水、风镇两县的一部分地区。
位于中国地形的第二级阶地，总的地势是西北部海拔高，东南部海拔低，高原一般均在海拔１０００一１５００ｍ上，少数石质山岭在海拔１５００－－２５０（）ＩｌＩ以上，河谷平原多在海拔５００ｍ以下。
黄土高原是我国黄土分布最典型的地区，在长达２０（１余万年的地质历史时期中，黄土的不断堆积以及各种侵蚀外营力的交替作用，造成了黄土高原以塬、粱、峁以及各等级沟壑为主的独特地貌景观””。
同时，由于黄土高原的水热条件组成由南向北的地域分异规图２－２－ｌ陕ｊ￡黄土高原地势及实验分布图律十分明显，造成了黄土高原的各种自然景观都呈现由南向北的逐渐分异，包括黄土颗粒大小的空间分布，侵蚀强度，地貌类型的空间分异，土壤、植被的地域分异等等。
因此，黄土高原作为我国西北自然地理区的重要组成部分，成为了我国地学工作者进行科学研究的重点地区，取得了大量的研究成果，包括：确定了黄土地貌的成因并对黄土地貌的成因类型进行了科学划分：提出了以塬、粱，峁为基本地貌单元特征的黄土地貌类型划分系统与空间分异格局””。
黄土高原地貌种类多样，正地貌类型主要有以下几种类型盯町：（１）塬塬为由厚层黄土组成的高地，它的四面或三面被沟谷深切，顶部平坦宽阔，人走在塬上如置身平原，如图２－１．２ａ中所示。
塬的中央部分倾角多为１。
左右，向四周地面明显倾斜，但坡度一般不超过５。
塬边被沟谷分割，参差不齐。
塬边以下坡度急剧变陡，一般在１５。
锄。
以上。
第21卷第1期2001年2月水土保持通报Bulletin of Soil and Wat er Co nservationV ol.21N o.1F eb.,2001应用技术不同比例尺DEM提取地面坡度的精度研究——以在黄土丘陵沟壑区的试验为例汤国安1,2,杨勤科1,张勇2,刘咏梅2,刘新华1(1.中国科学院水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100; 2.西北大学城市与资源学系,陕西西安710069)摘 要:以陕北绥德县韭园沟流域为试验样区,采用高精度1∶1万DEM所提取的坡度为准值,应用多层面复合分析和比较分析的方法,研究该地区1∶5万DEM提取地面坡度的误差特征与纠正方法。
试验结果显示,所获得的不同空间尺度下D EM所提取坡度值的转换图谱,可对1∶5万DEM计算的地面坡度统计值进行有效修正。
该成果对于DEM数据在水土保持领域若干应用标准的制定,提供了重要的理论依据与技术路线。
关键词:D EM;坡度;精度;误差文献标识码:A 文章编号:1000—288X(2001)01—0053—04 中图分类号:P283.7Research on Accuracy of Slope Derived From DEMs of Different Map ScalesTANG Guo-an1,2,YANG Qin-ke2,ZHANG Yong2,LIU Yong-mei2,LIU Xin-hua1(1.I nstitute of Soil and W ater Conserv ation,Chinese A cademy of Sciences and M inistr y of W ater R esour ces,Y ang ling D istrict712100,Shaanx i Pr ov ince,P RC; 2.D ep ar tment of U rban and R esour ce Sciences,N or thw est University,X i an710069,Shaanx i P rovince,PRC)Abstract:Taking Jiuyuan w atershed in Suide county of northern Shaanx i prov ince as a test area,applying overlay and comparativ e law s as a basic research methodology and1∶10000DEM as a criterion,a research on the errors sim ulation and the rectify m ethod in deriving slope gradient from1∶50000scale DEM s was made.A g radient correction down-scaling m odel obtained can effectively rectify the slope statistical values in the hill and gully area of the loess plateau,w hich is of great significance in enacting related standards in the fields of both soil erosion m oni-toring and soil conservation.Keywords:DEM;slope;accuracy;error1 引 言数字高程模型(Digital Elevation M odel,简称DEM)是地面高程的数字表示,是GIS中赖以进行三维空间数据处理与地形分析的核心数据。
基于DEM数据预处理的小流域泥石流防治工程效果分析目录一、内容概要 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的与意义 (3)二、DEM数据预处理 (4)2.1 数据来源与采集 (5)2.2 数据预处理方法 (6)2.2.1 转换与格式化 (7)2.2.2 去除异常值与噪声 (9)2.2.3 地形校正与配准 (10)三、小流域泥石流特征分析 (10)3.1 小流域泥石流的形成条件 (11)3.2 小流域泥石流的分类 (12)3.3 小流域泥石流的危险性评估 (13)四、基于DEM数据的防治工程效果分析 (14)4.1 防治工程概述 (15)4.2 防治工程设计原则与方法 (16)4.3 防治工程效果评价指标体系构建 (17)4.4 防治工程效果定量评价方法 (18)4.5 防治工程效果案例分析 (19)五、结论与建议 (21)5.1 主要研究成果 (22)5.2 存在问题与改进方向 (22)5.3 对未来研究的建议 (24)一、内容概要DEM数据的获取与处理：详细介绍通过何种途径获取小流域区域的DEM数据，以及如何利用预处理技术对原始数据进行处理，包括数据清洗、格式转换、空间分析等操作，为后续研究提供准确可靠的数据基础。
泥石流成因分析：基于处理后的DEM数据，分析小流域泥石流发生的自然因素（如地形、降雨等）和人为因素（如植被破坏、土地利用变化等），探究这些因素对泥石流发生的影响机制和路径。
泥石流防治工程现状分析：阐述当前小流域地区采取的泥石流防治工程措施，包括防灾减灾规划、工程建设、应急管理等，分析其存在的问题和不足。
工程效果评估：结合DEM数据和实地调查数据，对防治工程的效果进行定量和定性评估，包括工程对泥石流发生的抑制作用、对灾害损失的减少等，探讨工程实施前后的变化。
总结研究成果，指出研究的创新点和不足之处，展望未来的研究方向。
本文旨在为泥石流防治工作提供科学依据和技术支持，为相关决策提供参考。
【水土保持】建立黄土丘陵区DEM 的方法探讨赵帮元,喻权刚,郭玉涛(黄河上中游管理局,陕西西安 710043)摘 要:在地形破碎的黄土丘陵区,提取1∶25万数字地图中的等高线层和水系要素,直接内插建立DEM ,会丢失一些有用的地貌特征信息,影响其使用效果。
以黄土丘陵区典型流域绥德韭园沟为试验样区,经试验研究得出,在利用 1∶25万数字地图建立DEM 时,人为添加高程值误差在半个等高距以内的点,参与建立DEM ,可有效减少地貌特征信息丢失;借用同一区域较大比例尺数字地图或地形图上的点,可提高DEM 描述地面的真实程度;在无法取得控制点的山峰、山顶、沟头等区域加点,可突出地貌特征,提高DEM 的使用价值。
关 键 词:水土保持;数字地图;数字高程模型;黄土丘陵区中图分类号:S157;TV75 文献标识码:B 文章编号:1000-1379(2002)04-0033-02 数字高程模型(Digital Elevation Model ,简称DEM )是地面高程的数字表示,是遥感与地理信息系统(GIS )中赖以进行三维空间数据处理与地形分析的核心数据。
DEM 将广泛应用于“数字黄河”工程,尤其是水土流失严重的黄土高原地区,是地形地貌模拟、显示、虚拟仿真的基础地理信息数据。
1∶25万DEM 可为黄土高原区域规划、水土保持生态环境的治理和开发、水资源合理调配、水土流失监测以及区域宏观管理和决策等提供基础的空间信息支持,是构造“数字黄河”基础数据框架的重要组成部分。
国家已完成的全要素1∶25万数字地图,是建立相应比例尺DEM 最直接、也是最有效的信息源。
应用 1∶25万数字地图建立DEM ,一般采用先提取其中的等高线层及水系要素内插构建不规则三角网(Triangulated Irregu 2lar Network ,简称TIN ),再用TIN 内插格网的方法[1],但在地面支离破碎、地形变化异常复杂的黄土丘陵区,会丢失一些很有用的地貌信息。
第24卷第3期2004年6月水土保持通报Bulletin of Soil a nd Wa ter Co nserv a tion V o l.24,N o.3Jun.,2004水保监测黄土高原沟壑区典型小流域高精度DEM 制作及其应用研究王鸿斌1,刘斌1,田杏芳2,贾泽祥2(1.黄河水利委员会西峰水土保持站,甘肃西峰745000; 2.黄河水利委员会黄河上中游管理局,陕西西安710043)摘 要:高精度数字高程模型(D EM )是水土流失规律研究与流域地形空间分析中重要的空间数据。
以黄土高原沟壑区的南小河沟流域为例,以1∶1万地形图为数据源,探讨了在Ar cg is 和ArcView 地理信息平台下,生成高精度DEM 及提取流域土壤侵蚀指标的步骤和方法。
结果表明,提取的地形信息能准确地反映该区域地形起伏变化与破碎状况,满足当前“数字流域”建设的需要。
关键词:高精度D EM ;南小河沟流域;黄土高原沟壑区文献标识码:B 文章编号:1000—288X (2004)03—0034—03 中图分类号:P208;S157High Accuracy DEM Products and Its Application inGully Region of Loess PlateauW AN G Ho ng-bin 1,LIU B in 1,T IAN Xing -fang 2,JIA Ze-xiang2(1.Xif eng Soil and Water Conservation Scientific Ex periment Station of Yellow River Water Conserv ancy Commission ,Xif eng 745000,Gansu Province ,China ; 2.Bureau of the Upper and Mid dle Reaches of Yellow Riv er ,X i 'a n 710021,Shaanx i Prov ince ,China )Abstract :High accuracy DEM s is a n impo rta nt data in study of soil erosio n a nd terrain feature space analy-sis.Taking Nanxiaoheg ou w atershed in Gansu Prov ince,which is in the gully regio n o f Loess Pla teau as a nex ample,and 1∶10000relief map as an data source,the m ethod o f high accuracy DEMs and ex tract soil ero-sio n index o f w atershed a re discussed.The result show s that the ter rain feature informa tio n is better a nd tru-ly based on hig h accuracy DEM s ,it is co ntented in the build o f digital wa tershed a t present .Keywords :high accuracy DEMs ;N anxiaohegou watershed ;the gully region of Loess Plateau1 研究区概况南小河沟流域是泾河支流蒲河左岸的一条支沟,属典型黄土高原沟壑区。
流域面积39.6km 2,在甘肃庆阳市西峰区及后官寨境内,海拔1050～1423m ,主沟平均比降 2.8%,沟底至塬面相对高差150～200m 。
年均降水556.5mm ,年均气温9.3℃,侵蚀模数4350t /(km 2·a)。
全流域由塬面、山坡、沟谷3部分组成。
塬面集流线长,汇水面积大,主要为水力侵蚀;山坡地形破碎,坡度一般在10°～20°,主要为细沟侵蚀;沟谷包括现代沟谷的谷坡和残存的缓坡地以及沟床,谷坡的上、下部,一般是40°～60°的陡坡和大于60°的悬崖、立壁,谷坡中部多为20°～30°的坡耕地,沟谷侵蚀较为复杂,水力侵蚀和重力侵蚀都很剧烈。
流域地质构造较为单一,全部为黄土覆盖,主要包括黄土状重亚黏土、红色黄土、黄土。
2 研究方法2.1 高精度DEM数字高程模型DEM (Digital Eleva tio n M odel)是1956—1960年期间,由美国麻省理工学院Chaires .L .Miller 首次提出,它表示区域D 上的三维向量有限序列,用函数的形式描述为[1]:V i =(X i ,Y i ,Z i ) (i =1,2,3,…,n )(1)式中:X i ,Y i ——平面坐标值;Z i ——(X i ,Y i )所对应的高程。
本研究中提出的高精度DEM 是相对于分辨率为5,10,25m 等中粗分辨率DEM 而言的。
应项目后期研究需要,为了能更好地与高分辨率Quikbird 卫星数据叠合,定量反映南小河沟流域水土流失治理的梯田、林草、坝地等工程,生物措施以及研究该区域水土流失规律,将该研究区域DEM 分辨率定为1m 。
收稿日期:2003-12-06资助项目:黄河水利委员会“十五”重大科研项目“黄土高原沟壑区水土流失规律及水保效益分析研究”作者简介:王鸿斌(1968—),男(汉族),甘肃省庆阳市人,工程师,西安理工大学在职硕士,主要从事水土保持及3S 应用研究。
E-mail :xfw hb@sohu .com 。
DOI:10.13961/ k i .st b ctb.2004.03.0092.2 DEM 的制作DEM 的数据来源通常有以下几种:影像、地形图、地面本身、其它数据源。
本次研究采用1∶1万地形图为数据源,共4幅,工作流程见图1。
图1 工作流程2.2.1 地形图扫描矢量化 考虑黄土高原沟壑区地形起伏变化大,等高线密集等特点,为能更好地进行人机交互矢量化,经试验,将4幅1∶1万地形图扫描率定为300dpi ,存储为黑白二值tif 格式。
2.2.2 矢量地形数据内容及分层 以GB /T 15660—1995地形图要素分类与代码标准为依据,从1∶1万地形图上采集等高线和等高点(Terlk 层)、软件生成的地性点(Feapt 层)、水库的水涯线、双线河(Hydnt 层)等,以及其它与DEM 生成、应用、分析有关的某些辅助信息共14个图层。
2.2.3 TIN 的生成及DEM 内插 TIN 模块采用不规则三角网描述地形起伏,是国际上比较通用的方法,从TIN 转换成规则格网形式的DEM 一般采用线性内插。
在本项目研究中,DEM 内插以Arcgis 8地理信息系统为平台[2],使用Terlk 层和Feapt 层的point elv e 属性、Terlk 层的line elv e 属性、Hydnt 层的poly elve 属性,由crea tetin 和tinla ttice 命令完成T IN 的生成及DEM 内插。
生成的TIN 与等高线叠合检查,检查三角形构网是否有明显的不合理之处,增补高程点,重新构网。
地形数据成果统一采用高斯—可吕格投影,1954年北京坐标系。
图2为矢量化的等高线层,图3为所加的测注记点。
图2 等高线图层图3 增加的测注记点图层3 高精度DEM 的应用数字高程模型DEM 在流域地形分析及水系构建等方面形成了比较成熟的算法,通常有3种格式:栅格型、不规则三角网(TIN)和等高线,其中栅格型DEM 是比较普遍的格式,计算处理方法简单有效,且和遥感数据在结构上容易匹配。
目前在DEM 基础上有多种比较成熟的提取流域特征数字信息的方法,由DEM 提取流域的数字特征,包括确定单元格网的流向、汇流路径、河网间的拓朴结构、流域及子流域的边界划分、地形指标提取等过程。
水文分析和地形指标提取在Arcview 及Arcgis 下完成。
3.1 水文分析水文分析主要包括填充洼地(Fill sinks )、水流方向计算(Flow direction)、流水累积量(Flow accumu-latio n)、水网(Stream netw o rk)、水流长度计算(Flow leng th )、流域分析(Watershed )5个部分。
流域分析采用Flow directio n 和Flo w accumu-latio n 数据来产生:在Arcview 视图中添加Flow di-rection 和Flow accumula tion 主题,从<Hydro>菜单中选择<W atershed >命令,输入要计算流域的面积100万(经实验而来),生成南小河沟流域Wa ter-shed 数据层,即流域界图层,将其转化为cov erag e,由属性表求得南小河沟流域面积为39.60km 2。
该图层可用于计算沟壑密度、裁切DEM 等。
35第3期 王鸿斌等:黄土高原沟壑区典型小流域高精度D EM 制作及其应用研究 3.2 地形指标提取3.2.1 坡度 激活DEM 所在主题层,选择<sur-face>菜单下的<deriv e slo pe>即可。
由Arcview 自动产生的g rid 格式坡度图在Arcgis 8下,用reclass 命令[2],以水利部颁发的中华人民共和国行业标准SL 190—96《土壤侵蚀分类分级标准》为坡度分级依据,将该流域坡度分为0°～5°,5°～8°,8°～15°,15°～25°,25°～35°,35°～90°共6级(图4)。
Grid 格式的坡度图亦可在Arcgis 下用编程方式进行分级。
slp =slo pe(podu,1,deg ree)docellif (slp <5)out =101else if (slp >=5a nd slp <8)out =102else if (slp >=8a nd slp <15)out =103else if (slp >=15and slp <25)out =104else if (slp >=25and slp <35)out =105else o ut =106end图4 南小河沟流域坡度分级图(部分)程序中:podu 为将要分级的坡度栅格数据,o ut-slo pe 为输出的坡度分级结果数据。
