基于DEM的山东丘陵流域结构谱系及其地理特征研究

With the action of the evolution of the geographical environment for a long time,basin structural elements (feature point, line and surface) and their combination present significant sequence regularity in different areas which called basin structure spectrum. In combination form, structure relations, scale space, distribution pattern, the basin structure spectrum has "organizational structure order" and "formation mechanism correlation” characters. In this project, used shandong hilly basins as study area, based on high precision DEM data, and applied research methods such as spatial analysis and model simulation, spectrum expression and geographic analysis, evaluation and mechanism analysis, the basin structure spectrum in a certain systemic structure is built by analying the component and its organization framework in a basin ystem.Basin structure spectrum character description index is stablished, and the spatial differentiation and evolution pattern of the pedigree of the basin structure geographical features. The relationships of morphological types, development process and formation mechanism between basin structure spectrum and hilly basin landform are analyzed in depth. The spatial sequence of basin landform in the differentiation and evolution process is descussed. This project is a bold exploration applied to watershed geomorphology research which used DEM digital terrain analysis and spectrum geomorphic research methods, so it has innovation theory research significance.

流域结构要素（特征点、线、面）及其组合在地理环境长期的演变作用下，在不同区域呈现显著的规律性序列，即流域结构谱系；该谱系在组合形态、结构关系、尺度空间、展布格局上具有“组织结构的有序性”和“成因机理的相关性”特征。本项目拟以山东丘陵地区的流域为研究区，以高精度的DEM为基本信息源，运用空间分析与模型模拟、谱系表达与地理分析、指标计算与机理解析的研究方法和手段，通过对流域各组成要素的系统分析，在一定的系统结构与组织框架下，对点、线、面多种流域结构要素进行系统集成，从而构建流域结构谱系；建立流域结构谱系的特征描述指数，在此基础上，分析流域结构谱系的空间分异与演化格局的地理特征；深入剖析该谱系与丘陵流域地貌的形态类型、发育过程及成因机理之间的耦合关系，探讨流域地貌在空间序列和演化进程中的分异格局。本项目是DEM数字地形分析结合谱系地理分析方法应用于流域地貌研究的大胆探索，具有创新的理论研究意义。

本课题以山东丘陵地区的流域结构为研究对象，基于DEM为主的多元空间数据，进行了流域结构的谱系序列建立及其特征研究，在此基础上，分析了流域结构谱系的空间分异与演化格局的地理特征；剖析了流域结构与丘陵流域地貌的形态类型、发育过程及成因机理之间的耦合关系，探讨了流域地貌在空间序列和演化进程中的分异格局。本课题研究内容的完成情况及取得的创新性研究成果总结如下：. （1）在系统分析山东丘陵地区流域的形态成因、地形结构、发育演化特征的基础上，确定了山东丘陵地区流域地貌的主要类型；基于DEM和DOM数据，分类提取了流域结构要素，研究建立了一体化的流域结构要素数据模型。. （2）建立了描述流域结构谱系的流域等级结构模型，计算了流域结构谱系模型的高程、汇水面积、面积高程积分等定量指标，分析了定量指标的等级结构变化规律和空间分异特征；分析了流域结构谱系模型定量指标的等级结构、空间尺度变化特征，探讨了侵蚀地貌在流域尺度上的空间结构与发育演化变异特征。. （3）针对流域结构谱系形态和结构特征的研究目标，提取计算了表征山东丘陵典型地貌类型的最佳DEM纹理特征值，建立了以DEM纹理为对象的流域结构谱系模型；分析了山东丘陵区纹理定量指标的空间分异特征，研究了纹理结构谱系类型与地貌类型的强烈耦合关系，进行了山东丘陵地貌的不同层级的分类；基于DEM纹理的空间结构性相似、近周期性重复变化特征，研究构建了反映区域地貌特征的综合纹理谱系因子，在此基础上系统分析了山东丘陵区的流域空间分异格局。. 综上所述，经过三年的研究，按照既定的研究方案和计划，完成了项目计划书中三个主要研究内容的工作任务，取得了相应的预期研究成果。研究成果可望为深层次DEM的地学分析应用提供理论和方法基础，是DEM数字地形分析结合谱系地理分析方法有益尝试。