基于DEM的黄土地貌沟沿线研究

黄土高原的沟沿线是最能体现黄土地貌形态特征的地形结构线。沟沿线的形态结构、层次级别、空间展布、发育趋势，即是黄土地貌最显著的外在表象，又深刻地映射着黄土地貌发育的内在机理。本课题拟在深入剖析沟沿线的成因机制、演化方式、空间分布及形态结构的基础上，制定沟沿线的科学分类系统，建立定性与定量描述相结合的指标体系；研究以DEM为数据源，兼顾成因与形态的局部保真、全局高效的沟沿线提取新算法；通过在黄土高原多样区和多期模拟小流域的实验，研究沟沿线与黄土地貌形态及演化的映射机制，探索沟沿线的空间分异规律和发育演化过程，以揭示黄土地貌形态的空间分异规律和地貌演化机理。本课题是以线对象数字地形分析为切入点，研究深层次地学问题的一次有益探索。通过本研究，可望丰富黄土地貌定量研究的理论与方法体系，深化对黄土地貌成因、发育机理与地域分异规律的认识，并在黄土高原研究中取得具有创新性的研究成果。

数字高程模型是国家基础地理数据库的主要内容之一，在描述地形特征、揭示地貌空间格局上发挥着重要的作用。本研究以高数据精度、多空间尺度、高密度实验样区数字高程模型（DEM）为基本信息源，基于黄土地貌的沟沿线来探索黄土高原地貌的形态及空间分异，是应用国家基础地理数据解决基础地学问题的一次重要探索。. 黄土高原的沟沿线是最能体现黄土地貌形态特征的地形结构线。沟沿线的形态结构、层次级别、空间展布、发育趋势，即是黄土地貌最显著的外在表象，又深刻地映射着黄土地貌发育的内在机理。沟沿线位于切沟、冲沟最发育的部位，在沟蚀作用下，无论是沟道长度的增加，还是沟谷面积的扩大都可以反映在沟沿线的动态变化上。本研究以沟沿线为切入点，在充分吸收借鉴前人研究成果的基础上，提取了黄土高原不同地貌类型区以及沟谷发育不同时期区域的沟沿线，构建了沟沿线分类体系以及量化指标体系，并基于沟沿线量化分析了黄土地貌的形态特征及空间分异，取得如下主要进展: 1）分别从形态特征、地形统计特征及发育特征三个角度构建了沟沿线的量化指标体系，并全面分析了指标提取的尺度效应；2）以均匀分布于黄土高原的166个样区为实验区域，通过GIS空间插值得到了黄土高原12个沟沿线特征指标的空间分异特征，并基于此量化分析了黄土地貌的空间结构特征，特别是黄土高原沟蚀的空间变异特征；3）以模拟小流域为参照，深入分析了在黄土地貌演化过程中沟沿线的动态变化特征，揭示了沟沿线时间变异与黄土地貌演化的耦合特征，所提出的ANN_CA模型显示了较高的模拟精度及可用性。本研究是黄土高原数字地形分析由表象深入到机理的有益探索，深化了对黄土高原土壤侵蚀、黄土地貌成因、发育机理与地域分异规律的再认识。. 在课题研究过程中，出版专著1部，教材1部；已发表科研论文16篇，其中SCI检索期刊论文4篇，EI检索期刊论文3篇；取得软件著作权1项；获地理信息科技进步二等奖1项；主办数字地形分析国际会议1次，主办全国数字山地研讨会1次、GIS博士生学术论坛两届，参加国内外会议10余次；1名博士研究生分赴奥地利萨尔茨堡大学和香港理工大学开展学术交流活动；培养毕业博士研究生2人，硕士研究生5人。