基于DEM数据的河流裂点识别

Development of the knickpoint in drainage basin is usually controlled by the lithologic difference. Transient knickzones may be generated by differential uplift, and/or base level change due to eustatic change of sea level or drainage network capture. Studies related to knickpoint not only are fundamental to understanding the manner in which landscapes respond to external perturbations, but also provide fundamental technique for investigating the upstream recession of transient knickpoints under various tectonic and climatic forcing. However, the lack of standards method and model to identify different genetic knickpoints limits the widespread use of knickpoints and the reliability of results. So it is a unavoidable basic problem in studies in geomorphologic changes, tectonics and climate changes to establish an identification method of knickpoints. This fund starts by summarizing the characteristic of different genetic knickpoints in terms of spatial distribution and morphology, and main purpose is to establish one reliable identification method to different genetic knickpoints in drainage basin based on field survey and numerical analysis of Digital Elevation Model (DEM). This study provides essential data to understanding on the response of earth surface processes to various tectonic and climatic forcing.

河流裂点的发育往往受控于流域盆地地区岩性差异，以及差异性的构造抬升或者气候变化和河流袭夺而引起的侵蚀基准面下降，河流裂点相关研究不但成为理解相应地貌单元地表过程的重要依据，也将为研究不同构造、气候背景条件下河流裂点的发育和溯源迁移过程提供重要依据。然而由于缺乏高效、客观的各成因裂点识别方法和判别标准而限制了裂点的广泛应用和相应研究成果的可靠性，因此建立准确的各成因裂点识别方法是利用河流裂点进行河流地貌演化、区域构造活动和气候变化等研究中不能回避的基本问题。本项目拟从各成因河流裂点空间分布特征及裂点形态特征入手，基于野外裂点调查和高精度DEM数据分析，建立识别和区分流域盆地内不同成因裂点的可靠方法，为后续深入探讨地表过程如何响应构造和气候外动力提供可靠基础数据。

目前存在两个方面限制河流裂点的广泛的应用。一是缺乏高效、客观的河流裂点识别方法，大范围内河流裂点空间分布调查受到限制，不能为河流裂点相关研究提供完整的基础数据；二是裂点成因是多样性的，尚未建立如何从流域内众多裂点中区分不同成因裂点的方法，该问题直接关系到利用不同成因裂点研究相关问题的科学性与可靠性。因此，建立高效、准确的裂点识别及区分方法是河流地貌演化、区域构造活动和气候变化研究中不能回避的基本问题。本研究通过野外考察及DEM分析识别地震成因裂点，并分析地震成因裂点的空间分布特征和形态特征研究霍山山前活动断裂带上的古地震序列及破裂特征，推算古地震事件（事件Ⅱ）发生在距今2710±102、距今4980±646 a的两次古地震事件，以及约4米的特征滑动同震位移。本研究根据河流裂点表现为河道纵剖面上坡度不连续的点，通过叠加分析不同滑动窗口宽度下的局部河道坡度变化情况自动识别河道内裂点，并提取裂点的空间位置、裂点坎高、裂点坡度及上游汇水面积，为后续大范围内分析各类成因河流裂点提供基础数据。基于高精度DEM数据及河流裂点识别方法，快速提取山西断陷盆地内太古断裂-霍山山前断裂带基岩山区河道内三千多处河流裂点数据，初步分析各成因河流裂点在空间分布和几何形态上的特征，为后续探讨河流裂点响应地表过程和气候变化等相关研究提供可靠基础数据。