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基于ASTER GDEM的皖南低山丘陵区地貌类型划分研究

更新时间:2016-07-05

地貌是最基本的地理要素,它决定着自然地理单元的形成和地面物质与能量的再分配[1]。随着空间信息技术的不断发展,地貌研究不再局限于传统的方法,其中数字高程模型DEM(Digital Elevation Model)的出现为地貌的定量研究提供了有力的数据支撑。使用DEM数据快速提取地貌信息,结合研究区的其他数据进行综合分析,目前已广泛应用于水土流失定量分析[2]、土壤侵蚀敏感性[3]和滑坡灾害评价[4]、人居环境的适宜性评价[5]等方面。

统计显示:2016—2017年,全省共建设饮水安全工程5186处,改善了241.3万农村群众的饮水条件;今年全省计划建设饮水工程4387处,目前已开工3985处,开工率90.83%。

1987年出版的中国1:1000000地貌制图规范中依据高程划分出7个基本形态类型,即平原、台地、丘陵、低山、中山、高山和极高山,同时对平原、台地、丘陵、山地给出了它们的模糊数学定义[6]。近年来,以DEM为基础数据的数字地形分析技术成为地貌研究的主要方式。刘爱利采用1:1 000 000DEM对我国的宏观地貌进行了分类[7];曹伟超等基于SRTM DEM研究了青藏高原的地貌类型[8-9];常直杨等利用SRTM3 DEM数据对秦岭地区地貌进行了分类[10];王妍等对三峡库区的地貌信息进行了研究[11-12]。总体上,当前对我国青藏高原、秦岭和西南地区等大区域尺度的地貌分类体系已有较多的研究,而对于小区域尺度上的地貌类型划分关注的还较少。本文结合低山丘陵地貌的特点建立地貌分类体系,采用ASTER GDEM数据对研究区内的地貌类型进行划分,以期为皖南低山丘陵区水土保持[13]、地质灾害防治[14]等研究提供地貌基础数据。

1 研究区概况

皖南低山丘陵区主要分布于安徽省南部池州、黄山、宣城三市,地处北纬29°23′~31°18′,东经116°40′~119°42′。该地区在长期的地壳运动和地质作用下,形成了以九华山、黄山、天目山-白际山为主的三大山系,山系之间发育了一系列的盆地和河谷,其中秋浦河、青戈江、新安江、水阳河等水系贯穿其间。区域内地势起伏明显,其中最高峰为黄山莲花峰,海拔为1 864 m,区域面积3.04×104km2,占安徽省总面积的21.7%。研究区范围如图1所示。

图1 皖南低山丘陵区

皖南低山丘陵区是安徽省重要的旅游资源所在地,随着区域内旅游业的发展及人口数量的增加,在资源开发过程中,人类活动对生态环境造成了较为严重的破坏,全区森林覆盖率不断下降,水土流失严重[14-15]。由于特殊的地理位置和山体构造,皖南低山丘陵区地质环境脆弱,同时该区受强降雨和台风影响较为显著,导致了区域内地质灾害多发[13]

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

实验使用ASTER(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer)GDEM V2数据进行地貌划分,数据下载自中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台,数据网格大小为30 m。原始数据经过拼接处理后,利用研究区的矢量边界进行裁切,并对数据进行填洼处理,消除部分异常低值,得到研究区DEM数据。

2.2 地貌形态分类体系的建立

合理的地貌分类体系是科学划分地貌的基础,李炳元等研究了我国地貌分类体系[16-17]。然而,众多研究成果表明1:1 000 000地貌制图规范对全国的地貌分类具有指导意义,在具体区域应用时,应考虑地区的特殊性,结合实际地貌建立划分体系[9-10,18-19]。本文建立以地势起伏度为主,结合高程的皖南低山丘陵区地貌形态分类体系,如表1所示。

与会嘉宾就旅游管理出现的新现象、新领域、新问题进行了热烈交流和讨论,并对参加本次会议的心得感想进行了分享。会议学术氛围浓厚、形式灵活,得到了与会嘉宾的认可。通过举办此次会议,进一步提升了《旅游导刊》在旅游管理和工商管理学科领域的知名度和影响力,与《中国工业经济》《经济管理》等期刊进行了更深入的交流与合作,同时为二外旅游管理学科、工商管理学科的教师与其他院校的专家学者充分交流提供了良好的平台。

通常将海拔在200 m到500 m之间,相对高度200 m以内的地形称之为丘陵,而低山的海拔在500 m至1 000 m之间。按上述分类标准,相对高度超过200 m,海拔不超过500 m的地形既不属于丘陵,又不属于低山。考虑研究区此类地形较多的情况,对海拔在200 m到500 m之间,但相对高度超过200 m的地形称之为小起伏低山丘陵,依据起伏度将其归为低山的一种。

单次照射3 d后,采集大鼠静脉血0.5 mL,1 000×g离心10 min,取上层血浆,ELISA法检测DAO;处死大鼠后取0.5 cm小肠组织,充分匀浆后,3 000×g离心20 min,取上清,ELISA法检测NO;严格按照试剂盒说明书操作,显色后酶标仪570 nm处检测吸光度(A)值,再根据标准曲线,计算出DAO和NO的浓度。

2.3 地势起伏度计算

对序列T取对数ln(T)得到一组序列,代入(2)、(3)式。依据上述步骤计算统计量S和Si,可得S-Si的变化曲线,如图3所示。

式中Hmax表示邻域内高程最大值,Hmin表示邻域内高程最小值。计算结果见表2。

表1 皖南低山丘陵区地貌分类体系

高 起伏度<50 m 50~100 m程100~200 m 200~500 m >500 m平原和台地 低丘陵<200m 200~500m 500~1000m>1000m高丘陵 小起伏低山丘陵小起伏低山小起伏中山中起伏低山中起伏中山

表2 邻域大小与起伏度的对应关系

邻域大小单元面积/km2平均起伏度/m 3×3 0.008 1 24.22 5×5 0.022 5 44.86 7×7 0.004 4 62.87 9×9 0.072 9 78.92………21×21 0.396 9 151.40 23×23 0.476 1 160.82 25×25 0.562 5 169.81………65×65 3.802 5 293.8 3

对表2中的统计单元面积和起伏度数据进行回归分析,结果如图2所示。由图2可知,两者的拟合方程为y=48.203ln(x)+211,判定系数R2的值为0.967 7,拟合效果良好。

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图2 统计单元面积与起伏度的拟合曲线

2.4 计算最佳统计单元

在DEM中提取地势起伏度时,随着分析窗口大小的增加,窗口范围内的最大值和最小值之差不断增加,起初窗口只包含山体的一部分,起伏度随着分析窗口的增大,快速增加;当窗口覆盖整个山体时,起伏度增加到一定值,这时随着分析窗口的再增加,起伏度的增加变缓[20]。已有研究表明[21-22],起伏度随分析窗口的变化呈logarithmic曲线,该曲线上必定存在一个由陡变缓的拐点(不同于二阶导数的拐点),该点对应的窗口值就是起伏度最佳统计单元。从图2中可见平均起伏度起初随着统计单元面积的增大快速增加,到达一定阈值后增速开始减缓。为更准确地计算出这一阈值,这里采用均值变点法[21]计算,该方法的基本思路如下:

将一组数据序列(其中i=1,2,3,…,N,N为样本数)以 Xi(i=2,3,…,N)为界分为两段:X1,X2,…,Xi-1 和 Xi,Xi+1,…,XN

下班后两个人去酒馆喝酒,刚进包厢西双就将肥掌搭上罗衫的肩,然后将一杯酒一饮而尽。罗衫说你悠着点喝,身体是泡妞的本钱,如果像楼兰姐那样……西双皱皱眉,说,怎么又提她?罗衫说为什么不能提她?想想几年以前,咱们常常凑一起疯,多开心啊……楼兰姐那时候身体多好,性格也好……西双说我没说她不好。罗衫抬头问他,真不去看她?西双说,这还有假?罗衫说你还是不是个男人?西双说你想试试?罗衫啪地把酒杯拍上桌子,说,拿开你的臭手!

其中分别为两端样本的算术平均值。

2)计算统计量S

其中为整个样本的算术平均值。

3)计算S-Si,i=2,3,…,N,原始样本统计量S与分段的样本统计量Si的最大差值所对应的统计面积为最佳统计单元。

这种情形一直持续到20世纪80年代中期。这个时候,一些大中城市都开始有了拨号电话,但这种电话的通话区域只限制在本地和本电话局,如果打长途,还是要通过邮电局的话务员去连接。20世纪80年代中期,我经常出差,可每次从出差地给单位打电话时,一等就是数小时;打长途电话,先要登记,挂号,排队,预交押金,然后坐着慢慢等着,尤其是打往偏远农牧团场的电话,一等就是半天,一个挨一个,都急死人了。

2)同一品种水稻在同一受力方向下各部分之间的连接力不同,主茎秆与枝梗之间连接力最大,枝梗与粒柄次之,籽粒与粒柄之间连接力最小。

对表2中的数据进行处理,求取单位面积上的平均起伏度序列T:

参考文献:

地势起伏度是指地表一定范围内的最高点和最低点之间的高差。实验通过编写Python脚本使用ArcGIS域统计模块中的Focal Statistics功能分别统计n×n(n=3,5,7,…,65)域内的高程最大值和最小值,然后调用栅格计算器计算邻域内高程差值,从而获取不同邻域内的地势起伏度Q,

图3 S和Si的差值曲线

由图3可见,曲线在邻域大小为23×23时,S-Si的差值最大,即23×23邻域为区域地势起伏度最佳统计单元。由表2可知,研究区最佳统计单元面积约为0.48 km2

3 结果分析

对研究区DEM数据按地貌分类标准进行高程重分类,生成皖南低山丘陵区高程分级图,如图4所示。从图中可以看出海拔200 m以下主要分布在区域北部和南部的屯溪盆地,面积占比49.42%;200~500 m主要分布在区域的中南部,面积占比36.44%;500~1 000 m及大于1 000 m的区域主要分布在研究区的几大山系中心区域,面积占比13.14%。

图4 皖南低山丘陵区高程分级

同理,按照分类体系对地势起伏度进行重分类,得到区域起伏度分级图,如图5所示。从图中可以看出,起伏度小于50 m的区域主要分布在北部和屯溪盆地,面积占比22.18%;50~100 m主要分布在前者的周边,面积占比14.57%;研究区中大部分区域的起伏度在100 m~500 m之间,面积占比63.09%;起伏度大于500 m的区域很小,仅分布在几大山系的中心区域。

1)求取统计量Si

从中国 《宪法》《教育法》《公共文化服务保障法》和《公共图书馆法》看,公民享受图书馆服务已是不争事实,公民利用图书馆是应该享有的基本权利,已经以法律化确认下来的。

图5 皖南低山丘陵区地势起伏度分级

1.培养周期较长。根据对海洋采油厂2007~2011年新发展党员情况进行统计,从被确定为入党积极分子到发展为预备党员,平均周期为4.1年,培养时间最长的达到12.2年。

“地排球”是在空闲的场地上,采用合理、合规的接触“地面”的一项新兴拍球运动,它在一定程度上可以与“空中排球(如硬式排球、软式排球等)”相区别,它将乒乓球与排球规则协调发展,降低难度,激发了更多不同年龄阶段人群参与此项体育创意项目。通过改变排球运动的规则与移动轨迹,降低排球运动的难度系数,增加游戏回合,提高了群众参与此项运动的热情,获得了广大群众的认可。

图6 皖南低山丘陵区地貌类型

表3 各种地貌形态的面积统计

地貌类型平原、台地低丘陵高丘陵小起伏低山丘陵小起伏低山中起伏低山小起伏中山中起伏中山面积/km2 7 262.4 4 844.88 9 120.26 7 763.16 3 946.92 38.24 354.05 16.55占总面积比例/%21.78 14.53 27.35 23.28 11.84 0.11 1.06 0.05

4 结束语

(1)基于皖南低山丘陵区30 m分辨率的ASTER GDEM数据,利用Python脚本提取不同统计邻域的地势起伏度,并通过均值变点法计算出皖南低山丘陵区的地势起伏度最佳统计单元为0.48 km2。区域内地势起伏度以100~500 m为主,起伏明显。

(2)结合皖南低山丘陵区地貌特点建立地貌分类体系,在此基础上重分类地势起伏度与高程,以起伏度为主要分类依据,结合高程的方式共划分出8种地貌类型。

(3)研究区主要地貌类型为丘陵地貌和低山地貌,分别占41.88%和35.23%;平原和台地主要分布在北部区域和屯溪盆地,占21.78%;中山地貌所占面积较小,仅在九华山、黄山、天目山、白际山等山系中心区域有分布。

地貌的划分方式有多种,本文仅从地貌形态进行划分,未能结合地貌成因与地质条件进行详细的划分。地貌成因和地质条件对区域的开发建设具有重要的参考意义,是水土流失、滑坡、泥石流等问题研究的重要基础,今后将结合地貌成因与地质条件进一步对区域内的地貌进行研究。

式中Ti,ti和si分别代表单位面积起伏度、平均起伏度和统计单元面积。

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通过叠加高程和地势起伏度,得到初步地貌类型分类图,考虑到某些地貌单元的面积过小,将其合并到相邻地貌类型中,得到研究区内8种地貌类型,如图6所示。从图中可以看出,平原和台地主要分布在北部及屯溪盆地区域,在其周围分布着大面积的低丘陵和高丘陵地貌,中低山地貌主要分布在九华山、黄山、天目山、白际山等山系周边。不同地貌类型面积统计结果见表3。

虽然新会计制度的实行存在以上难点,但是新会计制度功能更全面,体现更大生命力。因此,行政事业单位一定要克服各种困难,确保政府会计制度按时有序实施。

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王雷,赵冰雪
《安庆师范大学学报(自然科学版)》2018年第1期文献

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