基于DEM的合川区地形因子分析

高程。分析结果表明：合川区沟壑密度为 0.28km/km2，沟壑密度较小，但汇流累积量大；境内坡度以 2°～15°为
主，主要分布在中部和西部的丘陵盆地区，＞15°的地区主要为川东平行岭谷区；区内主要为丘陵盆地（200～
500m），＞500m 的范围主要在川东平行岭谷区，呈东北西南走向。对合川区地形的研究为水土流失的分析、
DEM 是当今地理学、地貌学界，特别是地理信息科学 研究的热点问题［4］。本文基于 DEM 数字高程模型对合川 区进行地形分析。通过 ArcGIS 软件对合川区的 DEM 数 据进行水文提取，计算沟壑密度、坡度、高程，以期对该区 的速发展中，但水土流失阻碍了其经济发展，破坏 了生态环境。本研究通过对合川区的地形的分析，以为 合川区的水土保持工作提供可靠的理论依据，具有重要 的现实意义，并且为其他区域的地形因子分析、水土保持 等提供经验。
4 结果与分析
4.1 沟壑密度分析 沟壑密度也叫沟道密度或沟谷密 度，指单位面积内沟壑的总长度，单位为 km/km2。沟壑密 度是评价地表侵蚀影响、水土流失情况、进行地貌类型分 析等的重要指标［7］。本文根据合川区 30 米分辨率 DEM 进行河网提取，得出当阈值为 8000 时，沟壑密度相对稳 定，为 0.28km/km2，区内河流总长约为 606.28km（表 1）。沟 壑密度愈大，表明地面被切割得愈破碎，侵蚀愈强烈［8］。合 川区的沟壑较小，但境内河流处于幼年时期，以侵蚀作用 为主，且汇流累积量大，存在明显的水蚀作用。
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安徽农学通报，Anhui Agri.Sci.Bull.2017，23（12）
基于 DEM 的合川区地形因子分析
唐 庆 贺春明 陈伟华 王娜娜
（西华师范大学国土资源学院，四川南充 637009）
摘 要：该文通过合川区的高程数字模型（DEM 数据），利用 ArcGIS 进行水文分析提取沟壑密度、分析坡度、
1 研究区概况
合川区地理坐标为东经 105.58′37″～106.40′37″、北 纬 29.51′02″～30.22′24″，位于长江上游，重庆西北部，区 内嘉陵江、渠江、涪江三江汇流，处嘉陵江下游，上游来水 量大。地处中丘陵和重庆平行岭谷的交接地带，全境地 貌大致分为平行岭谷和平缓丘陵两大类型：东南边缘的 华蓥山区为平行岭谷地形；西北部广大地区，属渝西丘陵 盆地，为平缓丘陵地型。境内属亚热带季风气候区，年降 雨量达 1552.7mm，但降水分布不均，雨季降雨量约占全 年的 70%。土壤以紫色泥岩、砂岩为主，易风化和流失 。 ［5］ 全区幅员面积 2343km2，总人口 156 万，人口密度大，
作者简介：唐庆（1994—），女，重庆合川人，在读硕士，研究方向：水土保持与荒漠化防治。 收稿日期：2017-04-15
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唐 庆等 基于 DEM 的合川区地形因子分析
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栅格单元间的最大坡降，以最大坡降的单元格为水流出 的方向。如果存在相邻栅格坡降相等，就向外扩张至寻 找到最大坡降为止。 3.3 汇流累积量 单位栅格的汇流累积量等于 DEM 中 该栅格单元上游汇入的累加数目。汇流累积量是基于流 向数据计算的。汇流累积量的大小直接反映了单元栅格 的汇水能力。汇流累积量越大说明该地的地势越低洼， 最大值处易形成河流；相反，汇流累积量越小，说明该处 地势越高，最小值处可视为分水岭。 3.4 河网提取 河网提取与汇流累计量的阈值有关，阈 值越小，其河网越密集，阈值越大，河网越稀疏。但是阈 值的选定与当地的地形、地质、气候、植被等因素相关。 本文首先假设阈值为 500，750，1000……8500，算出不同 阈值对应的沟壑密度，然后以沟壑密度趋于稳定的第一 个阈值为本文的最佳阈值。
图 1 合川区 DEM
3 水文提取
3.1 洼地填 DEM 是比较光滑的地形表面的模拟，但是 由于一些真实的地形地貌和误差的存在，DEM 中的洼地 分为了自然洼地和伪洼地。研究表明，洼地影响水流的 方向，栅格中的水只能流入洼地不能流出，故在进行水文 分析前，应先进行填洼，得到无洼地的 DEM 数据。 3.2 流向分析 计算流向采用的是 ArcGIS 中最常用的 D8 算法。其原理是计算 DEM 中每一栅格单元与其相邻
表 1 合川区不阈值条件下的水文提取结果
阈值 500 750
河流长度（km2） 流域面积（km2）
2363.21
2287.26
1945.72
2279.39
沟壑密度 1.03 0.85
1000
1702.12
2270.19
0.75
监测管理提供了可靠依据。
关键词：合川区；DEM；沟壑密度；坡度；高程
中图分类号 P931.6
文献标识码 A
文章编号 1007-7731（2017）12-0162-03
水土流失是指在水流作用下，土壤被侵蚀、搬运和沉 淀的整个过程。我国是世界上水土流失最为严重的国家 之一［1］，据第二次全国土壤侵蚀遥感调查显示，我国水土 流失面积高达 3.56×106km2，占国土总面积的 37.6%［2］。地 形是影响地表径流和土壤侵蚀的重要因素［3］，沟壑密度、 坡度、高程等指标是影响土壤侵蚀的重要变量。在进行 水土保持方案规划和工程建设之前，应对区域的地形进 行准确把握。
土地垦殖系数高，水土流失问题依然严重［5］。
2 数据来源
本文使用的是由美国航天局（NASA）与日本经济产 业省（METI）共同推出的全球数字高程模型，简称 AS⁃ TER GDEM［6］。该数据的分辨率为 30m×30m，全球覆盖 范围为 83°N～83°S 的所有陆地区域。在 ArcGIS10.2 中， 定 义 合 川 区 的 矢 量 坐 标 与 DEM 数 据 的 坐 标 相 同 ，为 D_WGS_1984。对 DEM 栅格数据进行拼接裁剪，得到合 川区的 DEM 数据，进而求出沟壑密度、坡度、高程地形因 子（图 1）。