基于DEM的陜北黃土高原石馬川山體起伏度分析

梁繁

摘 要：數字高程模型（DEM）數據主要描述了流域的地形，能夠很好地提取流域及地形起伏信息。使用反地形分析方法，主要運用ArcGIS中的Spatial Analyst工具中的Hydrology來進行反地形的水流方向、匯流累積量、地形起伏度提取等操作，以陜西省榆林市石馬川為研究區域進行實驗，分析了區域山體起伏度，發現匯流閾值為350-500區間，對應0.31km2-0.45km2范圍，得到的山體起伏度100-350m之間，較為符合石馬川流域地形特征。

關鍵詞：山體起伏度；ArcGIS；DEM；水文建模分析

1 概述

空間分析源于60年代地理學和區域科學的計量革命。通過運用統計學中定量分析方法，來用于點、線、面的空間分布，表達地理空間自身特征、空間決策和復雜空間時空的演化過程。地理信息系統的主要功能為空間分析功能，也是與其他計算機系統的區別之處，在該系統支持下建立相應的分析模型，用以解決復雜的空間問題，是地理信息系統應用深化的重要體現[1]。本文以陜西榆林市石馬川數據為例，對地形起伏信息進行提取。該流域信息獲取是基于ArcGIS 9.3為技術平臺，利用空間分析的水文分析模型來實現，并進行流向提取、匯流累積量計算、河網提取等水文分析。

2 研究區域概況

榆林市是陜西省最北部的一個地級市，石馬川流域位于府谷縣西南部，地形地貌由西向東傾斜，屬華北地臺，海拔在1000至1500米。地處東經107°28'-111°15'，北緯36°57'-39°34'之間，屬溫帶半干旱大陸性季風氣候，境內水域繁多，自然災害頻繁，每年都存在不同程度的干旱、暴雨、大風等自然災害[2]。

3 數據來源

數據源于國家技術基礎數據網1：50000的GDEM（30米空間分辨率）。

4 基于陜西省榆林市石馬川的水文提取實例

運用ArcGIS中空間分析建模，以已知的工具，進行圖解建模，因需要在此建立模型，分別定義為model，其流程圖見圖1。

其中在進行匯流累積量過后，用Raster Calculator命令取了50、100、150、200、250、300、350等7組數值，進行了model1中的操作，得到了相應匯流累積量數值的區統計的最大值與最小值，最后運用Raster Calculator命令計算相應最大值與最小值的差值，得到平均值如圖2。

隨著匯流累積量以首項為50，公差50的等差數列增加，它的平均起伏度也隨之增加，但當匯流累積量超過350時，變化幅度趨于平緩，由石馬川地區的平均起伏度范圍介于100-350m可知[7]，匯流累積量為350-500之間較符合。其趨勢如圖3。

5 結束語

ArcGIS中的Spatial Analyst Tools和Hydrology工具集提供強大的空間分析能力與水文分析能力。本文所用的陜西省榆林市石馬川數據，進行水流方向提取、匯流累積量提取、地形起伏度提取等水文分析。同時也證明ArcGIS在水文分析中的適用性，有助于工作效率的提高。這對數字流域、水土保持、水資源勘察與評價具有非常重要的作用。

參考文獻

[1]陳玉娜.RS與GIS在土地規劃和利用中的應用[N].2005-03-29.

[2]張霞，王斌.榆林旅游發展與生態修復的可持續性研究[J].proceedings of the 2007中國可持續發展論壇暨中國可持續發展學術年會[C].中國廣東廣州，F，2007

[3]胡青，徐建華，王志海.GIS數據庫中地址自動匹配方法研究[J].測繪與空間地理信息，2008，06.

[4]胡紅霞，代麗霞，趙慶英.GIS地圖投影變換在地質工作中的應用[J].吉林地質，2013（04）.

[5]張宏鳴，楊勤科，李銳，等.基于GIS和多流向算法的流域坡度與坡長估算[J].農業工程學報，2012，10.

[6]李剛，鄂文峰，張紅紅，等.ArcGIS環境下基于DEM的信息提取及應用[J].吉林地質，2010（04）.

[7]魏翔，楊興科，柴小兵.榆林地區地質環境特征與地質災害的關系[J].資源與產業，2010（S1）.