基于DEM的地形濕度指數(shù)提取與應(yīng)用研究.pdf

1、地形濕度指數(shù)以其計(jì)算簡(jiǎn)單、物理意義明確而在國(guó)內(nèi)外土壤水分分布的空間模擬與徑流計(jì)算中廣為應(yīng)用，但在黃土高原區(qū)用其描述土壤水分空間分布狀況尚缺乏研究。借鑒已有國(guó)內(nèi)外研究成果，本研究綜述了地形濕度指數(shù)的應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r，并選擇黃土高原典型丘陵溝壑區(qū)小流域?yàn)樵囼?yàn)區(qū)，探討了高精度DEM建立方法和適宜該區(qū)土壤水分空間分布模擬的小流域地形濕度指數(shù)提取方法，并在紙坊溝做了模擬土壤水分空間動(dòng)態(tài)變化的初步應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下： 1.縣南溝高分辨

2、率DEM的建立。以安塞縣縣南溝為試驗(yàn)區(qū)，基于1∶1萬(wàn)數(shù)字地形圖和ANUDEM軟件，確定運(yùn)行ANUDEM建立DEM的幾個(gè)重要參數(shù)，最佳分辨率是等高距的一半，第二糙度系數(shù)為0.8，計(jì)算迭代次數(shù)依據(jù)處理數(shù)據(jù)量的大小可取20到30次。并以此參數(shù)建立縣南溝高分別率DEM。同時(shí)，試驗(yàn)中確定DEM分辨率的信息含量分析法可作為一種通用的DEM分辨率確定方法，為改進(jìn)我國(guó)DEM質(zhì)量提供支持。 2.DEM精度評(píng)價(jià)。利用ANUDEM所建縣南溝DEM偽下

3、陷點(diǎn)數(shù)極少，從DEM回放等高線與原輸入等高線符合度高，高程最大絕對(duì)誤差小于一個(gè)等高線間距(5m)，最大中誤差小于1/3個(gè)等高線間距，達(dá)到美國(guó)U.S.G.S.的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。與TIN方法相比，ANUDEM方法相對(duì)簡(jiǎn)單易用，所建DEM表面光滑無(wú)“平三角面”，提取的水系連續(xù)、無(wú)“平行梳狀”，更適用于水文分析。 3.地形濕度指數(shù)的提取。以紙坊溝航片提取DEM和土地利用圖等為基礎(chǔ)，分別提取簡(jiǎn)單的、與坡向結(jié)合的、與土地利用結(jié)合的和同時(shí)

4、結(jié)合坡向與土地利用的地形濕度指數(shù)。與該區(qū)實(shí)測(cè)土壤含水量數(shù)據(jù)比較，從DEM直接提取的簡(jiǎn)單地形濕度指數(shù)與土壤水含水量具有一定相關(guān)性，但沒(méi)有達(dá)到顯著水平。而同時(shí)將坡向和土地利用類型引入指數(shù)，可以較好地模擬土壤水分含量的空間分布，從而為土地利用評(píng)價(jià)和植被恢復(fù)提供強(qiáng)有力的支持。 4.地形濕度指數(shù)初步應(yīng)用。利用濕度指數(shù)對(duì)紙坊溝流域土壤水分紙坊溝2000年和2003年兩年土壤水分空間變化進(jìn)行模擬，結(jié)果表明，該流域林地面積的擴(kuò)大使土壤水分呈減少