地形因子
关于DEM坡面地形因子提取
关于DEM坡面地形因子提取DEM（Digital Elevation Model）是数字高程模型的缩写，是基于地形高程数据构建的地表表达模型。
DEM坡面地形因子提取是指通过DEM数据计算和分析，得到描述坡面地形特征的一系列地形因子的过程。
地形因子是地形特征的定量表示，常用于地貌研究、水文模拟、土壤侵蚀和生态模拟等领域。
DEM坡面地形因子提取的步骤主要包括：数据获取与预处理、坡度和坡向计算、流域累积、地面湿度指数、地形平均高度、流域指数和局部垂直坡度等因子的计算。
首先，进行数据获取与预处理。
DEM数据可以从遥感测量或激光雷达等技术获取，常见的数据格式为GeoTIFF、ASCII等。
预处理包括数据格式转换和去除噪声等操作，以确保数据的质量和准确性。
其次，计算坡度和坡向。
坡度是地表每个点相对于水平面的倾斜度，通常用百分比或度表示。
坡度可通过计算每个像元的高度变化量与空间距离变化量的比值得到。
坡向是地表每个点的水平方向倾斜方向，如北坡、东坡等。
坡向可以通过计算每个像元所在栅格的最大高度变化率来确定。
然后，进行流域累积的计算。
流域累积是指从一个给定点开始，沿着坡面向上游方向流动的水量累积值。
流域累积可以反映流域的导水能力和径流量等属性，是流域水文模拟和水资源评估的重要因子之一接下来，计算地面湿度指数。
地面湿度指数是通过计算每个像元与相邻像元的高度差异，来描述地形的湿度和干湿程度的指标。
地面湿度指数可以反映水分分布的空间差异以及地形对水分运动的影响。
此外，还可以计算地形平均高度、流域指数和局部垂直坡度等因子。
地形平均高度是指在给定区域内的地形高度的平均值，可以用于描述地形的整体特征。
流域指数是通过计算每个像元到流域出口的河流路径长度来描述流域形态的指数，可以反映流域的陡峭程度和水分累积情况。
局部垂直坡度是指每个像元周围邻近像元高度变化的平均值，可以用于描述地形的复杂程度和崎岖度。
最后，可以利用提取的地形因子进行地貌分析、水文模拟和生态模拟等应用。
地形因子.ppt
广西的划分
高山；＞2000米 中山：2000－800米 低山：500－800米 高丘：250---500米 中丘：100---250米 低丘：＜100米
在实践中，通常还按地形要素的范 围大小划分为巨地形、大地形、中 地形、小地形和微地形等五个等级。
南岭山脉也有类似作用，但海拔 一般只有1000m左右，最高峰也只有 2000m，屏障作用较小，且切割较严 重，地形比较破碎，山间还有不少 隙道（如湘桂谷地），有利于冷气 团的南下活动，使位于北回归线以 南的广州和南宁也偶有零下低温， 地处南部边陲的龙州所种植的橡胶 在强寒潮年份受到严重的寒害。
山脉的走向对降水的影响也很大。
秦岭山脉东西亘延数百公里，海 拔高度在 2000m左右，主峰太白山 3767m，对南部地区有良好的屏障作 用，成为我国亚热带与暖温带的天然 界线。
杉木、枫香、马尾松、苦储、樟、棕 榈等天然分布只限于秦岭以南；南面 的汉中有柑桔类亚热带水果的生产， 而在北面的渭河河谷，这些果树却无 法露地越冬，无经营的可能。
地形条件本身规模大小悬殊，加上所处的 大环境有别，生态意义各不相同，但却共 同为创造组合多样化自然环境奠定基础。
2．8．3 地形对森林的影响
延绵数公里，数十公里至数百公里的巨大 地形都可不同程度地左右大气环流和气团 的进退，从而给区域气候以深刻的影响。 使热量、水分、风等主要气象要素按地形 结构而重新分配，同时，影响到土壤的发 育；动植物种类的生长和分布，以至农林 业生产结构和栽培技术的运用。
小地形：指宽度2米到20－50米， 高差2到数米范围内的地形。如小洼 地、切割沟、冲积雄、小纱丘、山 坡上明显的突起等。
地形因子应用研究报告
地形因子应用研究报告一、引言地形因子作为地理空间分析的核心要素之一，对生态环境、资源分布、灾害评估等方面具有重要影响。
随着我国地理信息科学技术的飞速发展，地形因子的应用研究逐渐成为学术界关注的焦点。
本研究立足于地形因子的深入挖掘与应用，探讨地形因子在区域发展规划、灾害防治、资源调查等领域的关键作用。
本研究背景源于我国地理环境的复杂多样，地形因子在现实应用中具有重要价值。
然而，目前关于地形因子的研究尚存在不足，如研究方法不够完善、应用范围有限等。
为此，提出本研究的必要性：系统梳理地形因子的研究现状，探讨其在新时期的实际应用价值。
本研究旨在揭示地形因子在不同领域的应用规律，为实际工作提供理论依据。
研究问题主要包括：地形因子在区域发展规划中的应用方法；地形因子在灾害防治中的作用机制；地形因子在资源调查中的关键影响。
基于此，本研究提出以下假设：1. 地形因子与区域发展规划具有显著相关性；2. 地形因子对灾害防治具有积极作用；3. 地形因子对资源调查具有指导意义。
研究范围限定在我国境内，以典型区域为研究对象，分析地形因子在不同场景下的应用效果。
研究限制主要在于数据来源、研究方法以及地形因子本身的复杂性。
本报告将从地形因子的概念、研究方法、应用案例等方面进行详细阐述，为地形因子在相关领域的应用提供参考。
报告结构如下：首先介绍研究背景、重要性及研究问题；其次分析地形因子的相关理论及研究方法；接着列举地形因子在各领域的具体应用案例；最后总结研究成果，提出未来研究方向。
二、文献综述近年来，地形因子研究在国内外取得了丰硕成果。
理论框架方面，学者们基于地理信息系统（GIS）技术，构建了地形因子的分析模型，如DEM（数字高程模型）在地形因子提取中的应用，为后续研究奠定了基础。
主要研究发现包括：地形因子在土地利用规划、水资源管理、生态环境评估等方面的关键作用。
同时，地形因子在灾害风险评估与防治中的应用也取得了显著成果。
然而，现有研究仍存在一定争议与不足。
坡面地形因子提取
坡面地形因子提取坡面地形因子是指地势起伏、坡度和坡向等地形特征对水文过程和地表径流产生的影响因素。
在地质、水文、环境科学等领域，坡面地形因子的提取对于河流流域水文建模和研究具有重要意义。
本文将详细介绍坡面地形因子提取的方法和应用。
一、坡面地形因子的意义坡面地形因子的提取是对地表形态特征的定量化描述，能够揭示地势起伏、坡度和坡向等地形特征对流域水文过程的影响。
坡面地形因子是进行流域水文模拟、水资源规划和管理的重要输入。
通过提取坡面地形因子，可以为降雨-径流模型提供输入参数，从而实现有效的水资源管理和洪水预测。
二、坡面地形因子的提取方法常见的坡面地形因子提取方法包括数字高程模型（DEM）分析、数学模型和基于遥感技术的方法，下面将详细介绍这些方法。
1.DEM分析数字高程模型是通过大地测量仪、全球导航卫星系统和激光雷达等工具测量得到的地表高程信息的数学模型。
通过DEM数据，可以计算得到坡度、坡向和流量累积等坡面地形因子。
在DEM分析中，常用的方法包括：-三点法和两点法计算坡度和坡向。
-河网提取方法，通过定义一个初始点，通过迭代计算，得到流域的水流路径和流量累积。
- Topaz提取方法，通过定义网格节点权重矩阵，计算得到坡面地形因子。
2.数学模型数学模型是基于地势起伏的数学描述和分析。
常见的数学模型包括：-岭线剖面模型，通过绘制几条平行于倾斜方向的线剖面，计算岭线特征。
- TPI（Topographic Position Index）模型，该模型通过计算每个像元与周围像元的高程差异，得到一个代表地形位置的指数。
-地势曲率模型，通过计算高程数据的梯度，得到地势曲率特征。
3.遥感技术遥感技术是通过对地表反射率、颜色和纹理等信息的获取，对地表特征进行解译和分类。
常见的遥感技术包括：-光谱解译，通过分析不同波段的光谱反射率，对地表特征进行分类。
-红外遥感，通过分析地表红外辐射的特征，对地形特征进行提取。
-激光雷达遥感，通过激光脉冲对地表进行扫描，提取地势起伏、坡度和坡向等地形信息。
2-8 地形因子
南岭山脉也有类似作用，但海拔 一般只有1000m左右，最高峰也只有 2000m，屏障作用较小，且切割较严 重，地形比较破碎，山间还有不少 隙道（如湘桂谷地），有利于冷气 团的南下活动，使位于北回归线以 南的广州和南宁也偶有零下低温， 地处南部边陲的龙州所种植的橡胶 在强寒潮年份受到严重的寒害。
不同的海拔、阴坡阳坡、迎风坡背风坡、 陡坡缓坡、山顶(脊)山麓乃至小地形的起伏 等，在不同的气候条件下形成不同的生境 类型。
如较高山顶处空气稀薄，大气透明度高， 长短波辐射强，致使气温变化大，风力强 劲，蒸发剧烈，以物理风化为主，成土作 用差，植物一般表现为耐寒、耐旱、耐贫 瘠、抗风、抗紫外线等生理生态习性及株 矮根壮等形态特征。
秦岭山脉东西亘延数百公里，海 拔高度在 2000m左右，主峰太白山 3767m，对南部地区有良好的屏障作 用，成为我国亚热带与暖温带的天然 界线。 杉木、枫香、马尾松、苦储、樟、棕 榈等天然分布只限于秦岭以南；南面 的汉中有柑桔类亚热带水果的生产， 而在北面的渭河河谷，这些果树却无 法露地越冬，无经营的可能。
大地形：指水平距离数百米一数 十公里，垂直高度数十米一数百米 范围内的地形。如山系的支脉、山 前丘陵、分水岭、山间盆地等。 中地形：指宽度数十米一数百米， 垂直高度数米一数十米范围内的地 形。如山岭的脊部、平原或盆地中 的洼地、孤山、丘陵等。
小地形：指宽度 2 米到 20 － 50 米， 高差2到数米范围内的地形。如小洼 地、切割沟、冲积雄、小纱丘、山 坡上明显的突起等。 微地形；指宽度 1 － 2 米，高差 1—2 米或更大范围的地形变化。如蚁类、 鼠类活动所造成的或由根系、倒水 所引起的微小地形的变化。
地形条件本身规模大小悬殊，加上所处的 大环境有别，生态意义各不相同，但却共 同为创造组合多样化自然环境奠定基础。
DEM坡面地形因子提取技术文档
DEM坡面地形因子提取技术文档一、引言坡面地形因子（Terrain Factors）是描述地形地貌特征的一种指数，它在地质、地形、水文及环境科学研究中扮演着重要的角色。
地形因子通常由数字高程模型（DEM）数据中提取而得，其中包括坡度、坡向、高程等。
在本文中，我们将介绍一种提取DEM坡面地形因子的技术。
二、技术原理1.DEM数据预处理首先，需要对DEM数据进行预处理。
预处理包括裁剪、填充、平滑等操作，以去除无效数据和噪声干扰。
这样可以得到一份清洁、准确的DEM数据供后续分析使用。
2.坡度计算坡度是地形表面在一个给定点处的曲率。
坡度可以通过计算DEM中两个相邻像元之间的高度差来获得。
大致可以使用以下公式计算坡度：坡度= arctan(√(（∂z/∂x）^2 + (∂z/∂y)^2))其中，z是DEM中其中一像元的高程，x和y是该像元与其相邻像元的水平位置。
通过计算所有像元的坡度，即可获得整个地形表面的坡度分布。
3.坡向计算坡向是地表倾斜的指向，即地面水流流向的方向。
坡向可以通过计算DEM中每个像元的局部水平面斜率及其方向来获得。
常用的计算方法有以下两种：-最大坡向：将DEM视为一个等高线，计算累积坡度最大的方向作为坡向。
-朗巴特坡向：根据DEM的高程变化来计算坡向。
该方法利用光学效应的原理，将DEM分成若干小块，分别计算每个块中的坡向，再通过插值方法将坡向合并为整体。
4.高程计算高程是地表在垂直方向上的绝对高度。
在DEM数据中，高程信息已经包含在每个像元的值中。
因此，只需简单地读取DEM数据中的高程值即可获得地形表面的高程分布。
三、技术流程1.获得并预处理DEM数据，去除无效数据和噪声干扰。
2.计算坡度：计算DEM中每个像元的坡度值。
3.计算坡向：根据所选择的坡向计算方法，计算DEM中每个像元的坡向值。
4.计算高程：读取DEM数据中每个像元的高程值。
四、技术应用坡面地形因子对地质、地形、水文及环境科学研究具有广泛的应用。
pva计算公式
pva计算公式PVA(Porosity Coefficient) 计算公式是土壤力学中一个重要的参数，用于描述土壤孔隙结构的状况，其大小直接影响土壤的承载压力和水土保持性能。
下面是常见的 PVA 计算公式及其解释:1. 常规 PVA 计算公式常规 PVA 计算公式为:PVA = (1 - A%)/100其中，PVA 为土壤孔隙率 (Porosity Coefficient),A%为土壤固体颗粒含量 (Adhesion Coefficient)。
该公式基于土壤孔隙率和固体颗粒含量之间的关系，通过将土壤孔隙率降低到 100% 以下，可以将土壤孔隙率表示为土壤固体颗粒含量的百分比。
2. 地形因子 PVA 计算公式地形因子 PVA 计算公式为:PVA = (1 - B%)/100其中，PVA 为地形因子 (Topographic Coefficient),B%为土壤粘粒含量 (Bogosity Coefficient)。
该公式基于土壤孔隙率和粘粒含量之间的关系，考虑了地形对土壤孔隙率的影响。
在地形因子的计算中，通常会考虑到地形高度、坡度和地形复杂度等因素。
3. 水文 PVA 计算公式水文 PVA 计算公式为:PVA = (1 - C%)/100其中，PVA 为水文 PVA(Hydrologic Porosity Coefficient),C%为土壤孔隙中水分含量 (Water Content Coefficient)。
该公式基于土壤孔隙率和水分含量之间的关系，考虑了土壤孔隙对水分的容纳能力。
在水文 PVA 的计算中，通常会考虑到土壤的饱和度、湿度、孔隙大小等因素。
以上是常见的 PVA 计算公式，这些公式可以帮助工程师和研究人员更好地理解和预测土壤的力学性质和水文特性。
同时，PVA 计算公式也是土壤力学和水土保持领域中重要的研究内容之一。
dem 地形因子计算公式
dem 地形因子计算公式地形因子是描述地表地形特征的数值指标，可以反映地势的陡峭程度、坡度、坡向等信息。
在地理科学中，地形因子的计算对于土地利用规划、水文模拟、生态研究等领域具有重要意义。
下面我们将介绍几个常用的DEM地形因子计算公式。
1. 坡度（slope）：坡度是地表在某一点上的陡峭程度，常用角度或百分比来表示。
坡度的计算公式为：坡度 = arctan(sqrt((dz/dx)^2 + (dz/dy)^2))其中，dz表示高程差，dx和dy表示在水平方向上的水平距离。
坡度的计算结果可以反映地表的陡峭程度，对于土地利用规划、泥石流预警等具有重要意义。
2. 坡向（aspect）：坡向是地表在某一点上的方向，通常使用角度来表示。
坡向的计算公式为：坡向 = arctan(dz/dy) / arctan(dz/dx)其中，dz表示高程差，dx和dy表示在水平方向上的水平距离。
坡向的计算结果可以反映地表的方向特征，对于太阳辐射、水文模拟等具有重要意义。
3. 山体阴影（hillshade）：山体阴影是根据地形的坡度和坡向，模拟太阳光照射地表产生的阴影效果。
山体阴影的计算公式为：阴影值 = cos(坡度) * cos(太阳高度角) + sin(坡度) * sin(太阳高度角) * cos(太阳方位角 - 坡向)其中，坡度和坡向是通过上述公式计算得到的。
山体阴影可以帮助我们直观地了解地表地形特征，对于可视化地理数据和地形分析有很大的帮助。
除了上述常用的DEM地形因子，还有其他一些因子，如曲率、流向、流量等，都是通过DEM数据计算得到的。
这些地形因子可以帮助我们深入了解地表地形特征，揭示地理现象的规律和影响因素。
DEM地形因子的计算可以使用地理信息系统（GIS）软件来实现，如ArcGIS、QGIS等。
这些软件提供了丰富的工具和函数，可以方便地进行DEM地形因子的计算和分析。
在地理研究中，DEM地形因子的应用非常广泛。
地形因子实验报告(3篇)
研究背景在全球气候变暖的背景下，极端降水事件频发，给华东地区的人民生产生活和社会经济发展带来了严重威胁。
因此，研究极端小时降水与地形因子的关系，对于理解降水现象、预测极端天气事件具有重要意义。
研究方法本研究采用华东地区315个气象台站2011—2018年的小时观测数据，根据降水日峰值特征将极端小时降水分为单峰型和多峰型。
利用多尺度地理加权回归模型，探讨了两种峰型极端小时降水空间分布与地形因子的关系。
研究结果1. 极端小时降水类型：华东地区极端小时降水分为单峰型和多峰型，分别对应常规年份和厄尔尼诺年。
2. 地形因子影响：- 地形起伏度：在两类峰型极端降水中都为最重要的地形因子，主导区域主要为浙江北部及浙闽山脉北部。
- 单峰型降水：第二重要的地形因子为地形坡度，主导区域位于浙闽山脉东南侧。
- 多峰型降水：第二重要的地形因子为离海岸线距离，主导区域位于沿海地区。
3. 降水机理：- 单峰型降水以午后对流为主，浙闽山脉东南侧地形坡度较大处的对流有效位能值较大，容易促发对流。
- 多峰型降水清晨降水以平流为主，水汽输送明显较单峰型降水大，因此，离海岸线距离对该类型降水有重要影响。
研究意义本研究揭示了华东地区主要地形因子对极端小时降水峰型的影响，为理解极端降水事件的形成机制、预测极端天气事件提供了科学依据。
同时，研究结果可为我国华东地区极端降水灾害的防治和生态环境建设提供参考。
通过对华东地区极端小时降水与地形因子的关系的研究，我们认识到地形因子在极端降水事件中的重要作用。
地形起伏度、地形坡度和离海岸线距离等因子对极端小时降水峰型有显著影响。
这些研究成果有助于我们更好地理解极端降水事件的形成机制，为我国华东地区极端降水灾害的防治和生态环境建设提供科学依据。
第2篇一、实验目的本次实验旨在探究不同地形因子对植物生长的影响，为我国植树造林、生态恢复和景观设计提供科学依据。
通过对不同地形条件下的植物生长状况进行观测和比较，分析地形因子如海拔、坡度、坡向和坡位等对植物生长的影响规律。
地形因子——精选推荐
地形因⼦第七章1、本章主题编号2、本章内容概述（1）概述●坡⾯因⼦的分类及提取⽅法●确定坡⾯因⼦提取的算法基础●提取坡⾯因⼦的常⽤分析窗⼝（2）坡度、坡向●坡度的提取●坡向的提取（3）坡形●宏观坡形因⼦●地⾯曲率因⼦●地⾯变率因⼦（4）坡长（5）坡位（6）坡⾯复杂度因⼦3、本章内容3.1 概述（1）坡⾯因⼦的分类及提取⽅法●坡⾯因⼦的分类按照坡⾯因⼦所描述的空间区域范围，可以将坡⾯因⼦划分为微观坡⾯因⼦与宏观坡⾯因⼦两种基本类型。
常⽤的微观坡⾯因⼦主要有：坡度、坡向、坡长、坡度变率、坡向变率、平⾯曲率、剖⾯曲率等。
常⽤的宏观坡⾯因⼦主要有：地形粗糙度、地形起伏度、⾼程变异系数、地表切割深度，以及宏观坡形因⼦（直线形斜坡、凸形斜坡、凹形斜坡、台阶形斜坡）等。
按照提取坡⾯因⼦差分计算的阶数，可以将坡⾯因⼦分为⼀阶坡⾯因⼦、⼆阶坡⾯因⼦和⾼阶坡⾯因⼦。
⼀阶坡⾯地形因⼦主要有坡度和坡向因⼦。
⼆阶坡⾯因⼦主要有坡度变率、坡向变率、平⾯曲率、剖⾯曲率等因⼦。
复合坡⾯因⼦有坡长、坡形因⼦、地形粗糙度、地形起伏度、⾼程变异系数和地表切割深度等。
按照坡⾯的形态特征，可将坡⾯因⼦进⼀步划分为：坡⾯姿态因⼦，坡形因⼦，坡位因⼦，坡长因⼦以及坡⾯复杂度因⼦五⼤类。
●提取坡⾯因⼦的基本⽅法⾸先将坡⾯的形态特征或各个坡⾯因⼦进⾏定量化描述，完成求导的数学模型，在此基础上，建⽴其以DEM为基本信息源进⾏提取的技术路线，并通过软件实现形成⼀套易于计算机操作的⽅法。
（2）确定坡⾯因⼦提取的算法基础● DEM格⽹数据的空间⽮量表达（如图7.1）图7.1 DEM格⽹数据的空间⽮量模型●基于空间⽮量模型的差分计算算法主要有数值分析⽅法、局部曲⾯拟合算法、空间⽮量法、快速傅⽴叶变换等。
其中数值分析⽅法包含有简单差分算法、⼆阶差分、三阶差分（带权或不带权）和Frame差分；局部曲⾯拟合⼜有线性回归平⾯、⼆次曲⾯和不完全四次曲⾯（据刘学军，2002）。
地形因子
测量方法
关于海拔高度的测量，目前主要有机械式、GPS定位式和气压式3 种海拔高度测量系统。 机械式海拔高度仪的精度有限，体积大，携带不方便。 GPS定位能提供定位信息，但在近地面时准确度较差，而且输出的 位置信息为经度纬度和大地高，不能直接得到海拔高度，实际应用很 不方便。 气压式高度测量，利用大气压力值和环境温度值，经换算可得到海 拔高度 采用一般气压传感器测量受环境温度等影响，其测量精度往往 达不到要求 。
3.纬度
纬度可分为天文纬度,大地纬度,地心纬度。 地心纬度是指某点与地球球心的连线和地球赤道面所成的线面角。 大地纬度是指某地地面法线对赤道面的夹角。 天文纬度指该地铅垂线方向对赤道面的夹角。 我们通常说的纬度指的是大地纬度。其数值在0至90度之间。位于赤道 以北的点的纬度叫北纬，记为N；位于赤道以南的点的纬度称南纬，记为S.
对于北半球而言，辐射收入南坡最多，其次为东南坡和西南坡，再次为东 坡与西坡及东北坡和西北坡，最少为北坡。
熊秀海,代侦勇,熊斌梅,谢翠容. 绿色空间生态服务与地形因子的相关性分析 [J/OL]. 测绘地理信息,2017,42(03):
摘要：绿色空间生态服务(green space ecosystem services,GSES)与地形因 子(坡度、海拔、坡向)有密切的关系,研究其关系对区域生态服务功能的修复、 完善和可持续发展具有重要意义。通过奉化市绿色空间地类的划分和生态服务 的计算模型获得GSES的价值。利用GIS技术提取坡度、海拔、坡向3个地形因子, 同时分别获得每个因子对应的GSES值,最后选择Spearman相关分析模型对 GSES价值与地形因子值进行检验。
大气压强传感器TP015P在海拔高度测量中的应用[J]. 赖武刚,郭勇,詹鹏. 电子 元器件应用. 2010(08) 摘要：TP015P是APM公司生产的大气压强传感器,该器件的测量范围为0～ 100kPa。工作温度范围为-40℃～125℃,文中介绍了一种基于大气压强传感器 TP015P的数字海拔仪的设计方法,详细地给出了该仪器的系统原理框图,并对 仪器硬件电路进行了阐述,给出了相应部分的电路原理图,同时给出了软件实 现流程图。
测绘技术中的地形因子计算方法
测绘技术中的地形因子计算方法地形因子是指地形特征对于某一过程或现象的影响程度。
在测绘技术中，地形因子的计算是一项重要的工作。
它可以用于土地利用规划、环境保护、灾害风险评估等领域。
本文将介绍几种常见的地形因子计算方法。
一、高程因子高程因子是地形因子中最常见且最重要的一个。
它用来描述地表高程对于水分分布、土地利用和植被分布的影响程度。
高程因子的计算方法有多种，其中一种常用的是基于等高线的方法。
这种方法首先需要获取地形图或高程数据，然后根据等高线的间距将地块划分成多个等高线间距相同的小区域。
接下来，通过计算每个小区域内的坡度和坡向，可以得到地块的高程因子。
具体的计算公式如下：高程因子 = （坡度 + 坡向）/2二、坡度因子坡度因子描述了地表坡度对于水分自流、侵蚀和土壤侵蚀的影响程度。
坡度因子的计算同样可以利用等高线数据。
首先，将地块划分成多个等高线间距相同的小区域，然后计算每个小区域内的坡度。
坡度的计算方法有多种，其中一种简单且常用的方法是利用两个相邻等高线之间的高差和两个等高线之间的距离计算坡度。
具体的计算公式如下：坡度 = 高差 / 距离同样，通过计算每个小区域的坡度，可以得到地块的坡度因子。
三、曲率因子曲率因子描述了地表曲率对于水流方向的影响程度。
它可以用于地形阴阳坡划分、水流路径确定等应用。
曲率因子的计算方法也可以利用等高线数据。
通过计算每个小区域内的凹曲率和凸曲率，可以得到地块的曲率因子。
具体的计算公式如下：凹曲率 = 2 * H / （X^2 + Y^2）凸曲率 = 2 * H / （X^2 + Y^2）其中，H为地块的高程，X和Y为地块的坐标。
四、可见性因子可见性因子描述了地形对于视线可见性的影响程度。
它可以用于风景规划、电磁波传播和战术作战等领域。
可见性因子的计算方法较为复杂，一种常用的方法是利用地块的高程数据和方位角数据计算地块之间的互相可见性。
具体计算方法可参考光学几何的原理，将地块之间的可见性进行数学建模和计算。
arcgis地形因子提取步骤
arcgis地形因子提取步骤ArcGIS是一款强大的地理信息系统软件，可以用于处理和分析地形数据。
地形因子是用来描述地形特征的统计指标，例如高程、坡度、坡向、曲率等。
通过提取地形因子，我们能够更好地理解地形的特征和变化规律。
下面是使用ArcGIS提取地形因子的一般步骤。
步骤一：数据准备首先，需要准备相应的地形数据。
可以使用DEM（数字高程模型）数据作为输入数据。
DEM数据可以从公共地理数据库、地理信息系统软件或其他地形数据源获取。
步骤二：新建工作空间打开ArcGIS软件，新建一个工作空间，将所有的地形数据放在这个工作空间中，以便于管理和分析。
步骤三：生成坡度和坡向通过DEM数据可以计算得到坡度和坡向的值。
在ArcGIS中，可以使用"Slope"和"Aspect"工具来生成坡度和坡向。
首先，在ArcMap中添加DEM数据，然后选择"Spatial Analyst Tools"菜单下的"Surface Analysis"选项，找到"Slope"和"Aspect"工具。
分别运行这两个工具，可以生成对应的坡度和坡向数据。
步骤四：生成高程变化率高程变化率是描述地形粗糙度的指标，反应了地形的起伏和起伏程度。
在ArcGIS中，可以使用"Curvature"工具来生成高程变化率。
同样，在ArcMap中添加DEM数据，然后选择"Spatial Analyst Tools"菜单下的"Surface Analysis"选项，找到"Curvature"工具。
运行该工具后，可以生成高程变化率的数据。
步骤五：生成局部坡度局部坡度是指地形相对于周围环境或整个地形的局部变化情况，能够反映出局部地形的平滑程度和变化特点。
在ArcGIS中，可以使用"Geostatistical Analyst"工具来生成局部坡度。
地形因子
山脉的走向对降水的影响也很大。
山脉的迎风面或临海面（东或东南面）， 地形雨较多，湿度较大；山脉的背风面 （西或西北面）属于雨影区、降雨少，气 候较干燥。
云南境内的横断山脉也属于南北走向，但 受西南印度洋季风影响，水汽自西南而来， 西侧是迎风面较湿润，东侧仅是雨影区， 少雨而干燥，分布着不少耐旱的植物和植 被。
(1)坡向
坡向不同，则辐射强度和日照时数不同， 使不同坡向的光、热、水和土壤条件有较 大的差异。
我国处于北半球，北坡日照时间短，辐射 强度也小，所获得的辐射总量比南坡小， 尤以冬季为甚，且愈往北，南北坡的这种 差异愈大。
在一定坡度范围内，南坡所获得的总光能 平均为北坡的1．6—2．3倍。
广西的十万Leabharlann 山,大明山,大瑶山等山脉也有 类似情况．
总之，由于山脉对气团的阻隔和抬升，一山 之隔气候差异很大，植物和植被也迥然不同。 山体愈高、愈大，山体愈完整。其屏障和抬 升作用就愈大，山脉两侧的气候和植物差异 也愈显著。
此外。当气团越过山岭或高原下沉时，常产 生焚风效应，气温增高气候干燥，使背风面 的植物和植被具有较为干热的特征。
地形条件本身规模大小悬殊，加上所处的 大环境有别，生态意义各不相同，但却共 同为创造组合多样化自然环境奠定基础。
2．8．3 地形对森林的影响
延绵数公里，数十公里至数百公里的巨大 地形都可不同程度地左右大气环流和气团 的进退，从而给区域气候以深刻的影响。 使热量、水分、风等主要气象要素按地形 结构而重新分配，同时，影响到土壤的发 育；动植物种类的生长和分布，以至农林 业生产结构和栽培技术的运用。
海拔高度不同，土壤发育的条件有别。 风力和短波辐射随海拔高度增加而增加
DEM地形因子提取
DEM地形因子提取DEM（Digital Elevation Model）是指数字高程模型，通过将地表高程数据进行数字化处理，构建出来的地形数据模型。
DEM地形因子的提取是对DEM数据进行分析和处理，从中提取出一系列反映地形特征的参数或指标，用于地貌研究、水文模拟、地质勘探等领域。
1.高程因子：高程是指地表其中一点与一个确定的基准面的垂直距离。
高程因子主要是用来表示地形的海拔高度，通常以米为单位。
高程可以通过全球定位系统（GPS）或激光雷达等遥感技术获取，也可以通过实地测量获得。
2.坡度因子：坡度是指地表上两点之间的垂直距离和水平距离之比。
坡度因子可以用来衡量地表的陡峭程度，是地形分析和水文模拟中常用的指标。
坡度的计算方法有很多种，最简单的方法是使用两点之间的高差和水平距离进行计算。
3.坡向因子：坡向是指地表上其中一点相对于水平面的方向。
坡向因子可以表达地表的朝向特征，具有重要的地貌学意义。
坡向的计算方法有很多种，常用的方法是使用坡度和坡向角度进行计算。
4.流域面积因子：流域面积是指其中一点上游汇入该点的所有河流流域面积之和。
流域面积因子主要是用来描述河流的排水系统，是水文模拟和洪水预测中常用的指标。
流域面积可以通过DEM数据进行计算，常用的方法是根据流域边界进行面积统计。
5.曲率因子：曲率是指地表在其中一点的曲率半径。
曲率因子主要是用来描述地表的起伏变化，对地形研究和土地利用规划有很大的意义。
曲率的计算方法有很多种，最常用的方法是使用高程数据进行计算。
6.等高线密度因子：等高线密度是指在一定范围内等高线的数量和长度。
等高线密度因子可以用来反映地形的起伏程度和地貌类型。
等高线密度的计算方法是将DEM数据转换为等高线数据，然后统计等高线的数量和长度。
除了以上提到的几个常见的DEM地形因子，还有很多其他的因子可以从DEM数据中提取出来，如凸性、凹性、坡谷密度、地形湿度等。
这些地形因子的提取方法都有一定的理论基础和计算流程，需要根据具体应用进行选择和计算。
arcgis地形因子提取步骤
arcgis地形因子提取步骤1. 简介地形因子是地理信息科学中的一个重要概念，它描述了地表形态特征对环境和生态系统的影响。
arcgis是一款强大的地理信息系统软件，可以用于提取地形因子。
本文将介绍在arcgis中提取地形因子的步骤。
2. 数据准备在进行地形因子提取之前，需要准备相应的数据。
常用的数据包括数字高程模型（DEM）和其他辅助数据，如坡度、坡向、流向等。
这些数据可以从各种渠道获取，如遥感影像、测绘数据等。
3. DEM预处理在进行地形因子提取之前，通常需要对DEM进行一些预处理操作，以确保数据的质量和准确性。
常见的预处理操作包括去除噪声、填充空白像元、平滑处理等。
3.1 去除噪声DEM数据中常常存在一些噪声，如孤立的高值或低值像元。
这些噪声会影响后续的地形因子提取结果。
可以使用滤波算法，如中值滤波或均值滤波，对DEM进行去噪处理。
3.2 填充空白像元在DEM数据中，有时会存在一些空白像元，即没有高程值的像元。
这些空白像元会影响地形因子的计算结果。
可以使用插值算法，如反距离权重插值或克里金插值，对空白像元进行填充。
3.3 平滑处理DEM数据中的高程值可能存在一些突变或不连续的情况。
这些不连续的地形特征会影响地形因子的计算结果。
可以使用平滑算法，如均值滤波或高斯滤波，对DEM进行平滑处理。
4. 地形因子提取在进行地形因子提取之前，需要根据具体的研究目的选择相应的地形因子。
常见的地形因子包括高程、坡度、坡向、流向、流量等。
4.1 高程高程是地形因子的基本属性，代表了地表的海拔高度。
可以直接从DEM数据中提取高程信息。
在arcgis中，可以使用”Extract Values to Points”工具将高程值提取到点要素中。
4.2 坡度坡度描述了地表的陡峭程度，是地形因子中的重要指标之一。
可以通过计算DEM数据的导数来得到坡度信息。
在arcgis中，可以使用”Slope”工具计算坡度。
4.3 坡向坡向描述了地表的朝向，即地表水流的方向。
DEM坡面地形因子提取与分析
DEM坡面地形因子提取与分析DEM（数字高程模型）是一种数字化的地形模型，它包含了地球表面的高程信息，通常以栅格形式进行存储。
DEM数据的应用十分广泛，可以用于地形分析、水文建模、环境监测等领域。
在DEM数据的基础上，可以提取出各种地形因子，帮助人们了解地形特征、进行地形分析和模拟。
其中，DEM坡面地形因子是指在地形上特定位置上的坡度、坡向、坡长等地形指标。
这些地形因子对于水文模型、土壤侵蚀模拟、地质灾害预测等具有重要作用。
在本文中，将介绍DEM坡面地形因子的提取方法和分析过程。
一、DEM坡度的计算DEM坡度是地形上特定点的高程变化率，它反映了地形的陡缓程度。
坡度的计算可以通过计算升降高度差来得到。
通常采用以下公式来计算坡度：\[ \text{坡度} = \arctan(\sqrt((\Delta Z_x)^2+(\DeltaZ_y)^2)/\Delta d) \]其中，\( \Delta Z_x \)和\( \Delta Z_y \)分别是水平方向和竖直方向的高程差，\( \Delta d \)是间距。
二、DEM坡向的计算DEM坡向是指地形上特定点的最大坡度方向，即水平方向的方向角。
坡向的计算方法有多种，其中最常见的是通过计算水平和竖直高程差的比值，然后再根据不同情况进行角度的划分。
在此不做详细展开，需要根据具体情况选择适用的方法。
三、DEM坡长的计算DEM坡长是指地形上其中一点到邻近下游的最大距离，即沿坡度最大的路径所经过的距离，通常也是用来反映地形地势的陡缓程度。
坡长的计算可以通过得到每个像元到下游的距离，然后再计算像元之间的累计距离。
常见的计算方法有累积高程坡长和累积水平坡长，根据需要进行选择。
四、DEM地形曲率的计算地形曲率是指地形曲率的变化率，它反映了地形的凹凸程度。
地形曲率是坡度和坡向的综合表征，可以通过求取DEM的高程的二阶和二阶导数计算得到。
常见的方法有计算h-和v-曲率，分别表示水平和竖直方向的地形曲率。
环境生态学 地形因子
不同的海拔高度，人们的生活习性和动植物种类往往有 所差异。
5. 海拔的生态作用
2013年，何孝德等对《海拔对不同功能植物重要影响的研 究》，结果表明：随着海拔高度的升高，沙草科功能群的重 要值总体上呈现先增大后减小的趋势；禾本科功能群中大部 分植物的重要值对海拔的逐渐升高而增大；豆科植物则呈现 先增大后减小。 2013年，刘晓峰等对《海拔对小嵩草植物群落的影响》进行 了研究，结果表明：物种数、多样性指数均随海拔的升高先 增大后减小，在中海拔梯度达到最大值，生态优势度却随海 拔的升高而增大，呈线性变化。
2009年，刘金根等对《坡向对香根草护坡地植物群落特征的 影响》做了研究，结果表明：阳坡植物种群比阴坡生长更 好，且阳坡种群持续上升，阴坡则是递减。 2010年，彭剑峰等对《坡向对海拔梯度上祁连圆柏树木生长 的影响》做了研究。结果表明：坡向扭转是海拔梯度上影 响祁连圆生长的重要因子。
3.坡度的生态作用
环境生态学
西安理工大学 水利水电 地形因子的要素 坡向的生态作用 坡度的生态作用 坡位的生态作用 海拔高度的生态作用
• 地形因子
• • • 地形因子它主要通过改变光、热、水、土壤和风等自然条件间接作用 于植物的生长和分布。如地面的起伏、坡度、坡向、阴坡和阳坡。
4. 坡位的生态作用
坡位—是一个地形坡纵剖面的上下位置，上坡位是靠近坡顶
的位置，下坡位是靠近坡脚的位置。 坡位对人类活动，植物种类及分布等有着重要的影响。 2009年，钱永平对《生态环境因子对阔叶林质量的影响— 坡位与林分蓄积关系的研究》做了研究。 2010年，王占春对《坡位对杂种落叶松生长影响的初步分 析》进行了研究。
3.坡度的生态作用
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24
3.1巨大山脉对森林分布的影响
巨大山脉及其山峰是气流活动的天然屏障 山脉走向对气候影响较大，对温度和降水量影响 尤为显著。
我国：东西走向的山脉。 秦岭是重要界线，对树种天然分布的影响
山地对气团的阻隔和抬升，因山体的情况而异， 山愈高大、愈完整，其屏障和抬升作用愈大，山 脉两侧的气候和植被差异也愈显著。 山体对气团的屏障和抬升不仅在大地形中反映出 来，在中地形中也存在，不过其作用较小，影响 的范围较窄。
25
中国主要山脉分布
26
南方与北方
秦岭
27
秦岭-淮河一线南北的差异
以 一月均温
河流状况 年降水量
北
以
南
<0℃
结冰 ＜800毫米(半湿润)
＞0℃
不结冰 ＞800毫米(湿润)
森林植被
耕地类型 粮食作物 作物熟制
暖温带落叶阔叶林
旱地为主 小麦、玉米 两年三熟、一年两熟
亚热带常绿阔叶林
水田为主 水稻 一年两到三熟
第二章之七 地形因子
地形的概念 地形因子的生态意义 地形对森林的影响
1
本节导读
领会：地形因子及其表示 简单应用：地形因子的生 态意义 综合应用：地形因子对森 林的影响
2
1地形的概念
地形是指地球表面的形态特征 在一定的地质、历史条件下，在地 质内营力(造山、造陆运动)和地质外 营力(水蚀和风蚀)共同作用下形成的， 表现出一定的外貌形态。 这些不同规模的不断变化的起伏系 统称为地形
雲貴高原位於雲南省東部 和貴州省大部。特點：地 面崎嶇，峰岭眾多；石灰 岩廣佈，有著名的喀斯特
地形(也稱岩溶地形)。
11
黄 河 源 头
春季 夏季
冬季
12
川藏公路
云贵高原
二郎山公路
13
云贵高原
剑门蜀道
贵州县级公路
14
贵州第一条高速公路
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在長江中下 游有兩湖平 原、波陽平 原、皖中平 原、長江三 角洲，合稱 為長江中下 游平原。
33
先期适应法则
在树种的分布区内，北方树种在其南界可分 布到山的北坡；南方树种在其北界可分布到 山的南坡。也即是说，南坡是南方树种分布 的北界；北坡是北方树种分布的南界。
先期适应法则又称为阿略兴法则，主要说明 了地形因子通过温度而影响植物分布。 该法则在地形起伏较小、植被破坏不大的平 原孤山表现最为突出。
17
東北平原是中國第一 大平原，大部分是黑 色沃土， 東、西山地丘陵之間， 是遼河及其支流沖積 而成的平原，叫遼河 平原，是東北平原的 一部分。西部平原是 東北平原的中部，自 長春、公主嶺間向西 經長嶺至開能一線海 拔 200米左右，爲著名 的松遼分水嶺，以北 爲松嫩平原，松嫩平 原北部和三江平原其 間以松花江河谷相通， 是位於東北平原的北 部。
长江三角洲
16
華北平原
中國北部的大平原。由黃河、 海河、准河等沖積而成，海拔 在100米以下，大部分不足50 米。地勢平坦，用於耕作，加 以土質肥沃，夏季炎熱多雨， 歷來是中國重要的農業區。 但由於黃河挾帶大量泥沙，而 歷代對黃河疏於防治，以致黃 河決溢、泛濫、改道頻繁。黃 河下游河道的改道遷徙又影響 海河水系和淮河水系的宣泄， 使華北平原形成許多大小不等 的淺平窪地，排水不暢，加重 了洪澇威脅。
8
丘陵
＜500
50~100
地形类型(高度)
平原：海拔高度多数小于200米，相对高度 通常不超过50米，地表特征是平坦，偶有 浅丘、孤山。 盆地：周围高、中间低的地形，盆心与盆
周高差在500米以上，地表特征是内流盆地
地势平坦，外流盆地分割为丘陵。
9
青藏高原
峡谷
10
黄土高原与 云贵高原
黃土高原位於黃河中游， 面積50萬km2，是地球 上最大的黃土地。
3
三个地势阶梯
屬於西部地區， 幾乎全部都是 高原和山脈的， 例如：青藏高 原，珠穆朗瑪 峰，平均高度 都在4000 m以 上。 屬於東部，有 很多平地和低 地，位於沿海 地區，適合經 濟發展，以及 海上貿易。
第一、二级阶梯分界：昆仑山阿尔金山-祁连山-横断山脉 第二、三级阶梯分界：大兴安 岭-太行山-巫山-雪峰山
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四川盆地
2地形因子的生态意义
间接因子
不同海拔、坡向、坡度、坡位乃至小
地形的起伏等，在不同气候条件下形
成不同的生境类型
限制森林植物的分布，又促进生态类 群的分化
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地形条件影响到物质的 流动和生物的移动
水分和土壤颗粒受重力和风力的作用，沿地形 坡面、坡向流动。水流从高处流向低处，分水 岭和山坡是水流的源区，而沟谷、湖泊、沼泽、 河口等地是水流的汇区。 农田中的肥料(特别是N、P)、杀虫剂，以及生 活污水和工厂废水中各种有机和无机化合物 (酸、碱、盐类)和有毒物质(如砷、铅)等，也 一起随水流运动。 高山成为生物体通行的障碍物，而沟谷可作为 生物运动的通道。
经济林木 运输方式
苹果、柿、枣 公路、铁路
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茶树、柑橘、柚 公路、铁路、水路
秦岭-淮河一线南北的差异
以北 温度带 干湿状况 气候类型 暖温带、寒温带 半湿润地区 温带季风气候 以南 亚热带 湿润地区 亚热带季风气候 汛期长,流量大,季节变 化小,含沙量小 大气降水 红壤、砖红壤
29
河流水文 河流补给 土 壤
坡位的变化实际上阳光、水分、养分和土 壤条件的变化
38
坡位
在植被没有被破坏的坡面上，可以看到从 山脊到山麓分布着对水肥条件要求不同的 一系列树种。
喜肥沃湿润的树种分布于坡的下部，而耐 脊薄干旱的树种分布于山脊和上坡。 不同坡位树木生长情况也有较大差异
例外情况：山脊比较平坦开阔时
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南京仙林 大学城
43
海拔高度
海拔高度不同，温度、降水与土壤发育均不同。
高海拔地区，气温低而湿度大，土壤微生物活动 受阻，有机质分解较慢而积累较多，淋溶和灰化 过程加强，土壤酸度较高 海拔不同，形成不同植被带。在山地，各树种都 有一定的垂直分布范围
越往高处，北方的耐寒成分逐渐增加，达到一定 高度后，由于温度太低，风力太大，而不宜于树 木生长，所以高山上存在着树木分布上界，即高 山树木线
36
坡位
坡位是指山坡不同的部位 一般分类：上坡(包括山脊)、中坡、
下坡(包括山麓)。有时将上坡与山脊、
下坡与山麓分开。
坡位体现了相对高度的差异
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坡位
山坡形状：凸形、凹形、直形
凸形坡排水好，土壤较干燥，土层较浅薄
凹形坡是汇水坡，土壤较湿润，土层较厚
一个山坡上，山脊和上坡常是凸形的，中 坡则可能是凸凹相间的复式坡面，下坡则 通常是平直的。
纵剖面：上游、中游、下游
河谷扩大了气团的影响范围，山谷河口 是气团的主要通道。
云南的干热河谷 汉中盆地可以出现柑橘和棕榈
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干热河谷
21
影响各种干扰
地形可以影响各种干扰(如火灾和风等)发生的频 率、强度和空间格局，改变生物的生存环境 崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、物质堆积等， 既受地形本身的影响，也改变和形成新的地形。
崩塌是斜坡上的岩屑或块体，在重力的作用下，快速 向下坡移动，山崩和塌岸是主要形式，常可造成河流 断流，毁坏森林植被，威胁人的生命安全。 滑坡、泥石流等都对动植物的生存带来严重的危害。 土壤侵蚀冲走坡地土壤，土壤变瘠薄，最后甚至成为 裸岩。因此导致了土地生产力下降，改变了植物生长 的土壤条件，同时，在地势低下的地方造成堆积地貌， 其上的土壤则较为肥沃。
41
坡度
坡度大小主要影响水土流失，从而影响土壤状况
陡坡降水停留时间短，水分容易流失，土壤受侵 蚀的可能性也较大，结果使土壤变得浅薄而贫瘠
坡度越大，坡面越长，径流水的流速也越大，所 能带走的泥沙量也越多 在凸形坡面上，坡长和坡度同时增加时，下坡将 受强烈侵蚀 在凹形坡面上，因上坡陡而下坡较平缓，中坡受 侵蚀最剧烈，下坡较轻
44
祁连山
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沟谷宽度
也称山坡的开阔度，即沟谷深度与宽度比例。 宽谷：沟谷的宽度大于深度，两谷坡的坡度较平 缓，谷底较宽阔的沟谷。
通风和光照条件良好，两谷坡的生态条件主要看各谷 坡的坡向和坡度，一般来说，不同的谷坡林木生长有 较明显的差别。 谷底受光照时间长，较狭谷热而干。
狭谷：沟谷宽度小于深度，两谷坡坡度较陡，谷 底狭窄的沟谷。
汛期短, 流量小, 季节变化大, 含沙量大
大气降水、积雪融 水 棕壤、黑土
3.2山地地形对森林的影响
坡向 坡位
坡度
海拔高度 沟谷宽度
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坡向
不同的坡向受太阳的辐射不一
南坡受到太阳的直接辐射大于北坡，偏东坡上午受 到太阳的直接辐射大于下午，偏西坡则相反。即南 坡吸收的热量最多，西坡要大于东坡，北坡吸收的 能量最少。 在湿度上，南坡低于北坡，蒸发量大于北坡，土壤 较北坡干燥和贫瘠。
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海拔分布规律
当植物在不同的海拔上分布时也有类 似的规律： 生长在温暖干燥低海拔的植物向山上 扩展时，其分布的最高点在阳坡；而 生长在高海拔冷湿环境中的植物，其
最低分布界线在北坡或谷地。
35
坡向
东坡和西坡的生态条件界于南坡和北 坡之间，但东坡较接近于北坡，常称 为半阴坡，西坡更接近于南坡，常称 为半阳坡，东北、西北坡为半阴坡， 东南、西南坡为半阳坡。
18
東北平原
四川盆地位於亞熱帶， 屬於紫砂岩盆地，又稱 “紅色盆地”。四周山 地環繞盆地海拔多在500 米以下北有秦嶺、大巴 山阻擋寒盆地東部有許 多東北、西南走向的低 山丘陵，盆地中部為方 山丘陵主要由紫紅色砂 岩、頁岩組成潮侵襲， 冬季溫和，少見冰雪， 最冷月平均溫度較同緯 度的長江中下游高出 2~4℃，年降水量約1000 毫米，對水稻生長有利