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基于GIS的小流域坡度坡长因子计算方法研究

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基于GIS的小流域坡度坡长因子计算方法研究

作者：李俊西北农林科技大学

学位级别：硕士

坡度坡长因子是影响土壤侵蚀的主要地形因子。在经验土壤侵蚀模型中,地形对侵蚀的影响用坡度坡长因子来表征。坡度的提取算法已经很成熟,坡长的提取仍然存在很多问题。因此,本研究重点分析和总结前人关于坡长的定义框架,构建坡长的理论... 详细信息

坡度坡长因子是影响土壤侵蚀的主要地形因子。在经验土壤侵蚀模型中,地形对侵蚀的影响用坡度坡长因子来表征。坡度的提取算法已经很成熟,坡长的提取仍然存在很多问题。因此,本研究重点分析和总结前人关于坡长的定义框架,构建坡长的理论体系和分析不同坡长提取方法的优缺点,建立小流域坡长的提取模型和方法,分析坡长在小流域的空间分异规律以及坡长与其他地形因子的关系。最后,用经过改进的坡长算法和D8算法计算的坡度,得到小流域的坡度坡长因子值。主要研究结果如下:(1)基于累积流量算法,通过对流向算法的改进,提取的流域坡长与实际非常吻合,符合坡长分布的格局特征,做作为流域分布式坡长提取的基本方法。累计流量的单位汇水面积的坡长提取算法由于受到多种因素如坡长指数m、多流向算法的选择、等高线长度系数等的影响和制约,故而误差较大,所以如何选择合适的坡长指数、多流向算法、计算精确的等高线长度系数,均需要大量实验来进行验证;(2)不同的径流算法,得到的坡长和LS差异非常大,为了取得更为真实的地学模拟结果,在LS因子的计算过程中必须充分考虑径流算法的特点。单流向算法水流仅流向单一的最陡下坡方向,无法真实反映地形变化情况。多流向算法比单流向算法更加适合模拟坡面漫流。用多流向算法计算的坡长,其结果表面连续、光滑,格局特征优于单流向算法的坡长。(3)不同坡度段上坡长的差异很大,坡面较为平缓时的坡长较大,尤其是在0-3度时坡长非常大,而坡面较陡时坡长较小;不同坡向,坡长的分布也不一致。南坡和北坡坡长均值远大于其他坡向;凹形坡的坡长均值最大而凸形坡上坡长均值最小,直型坡的坡长均值介于凹形坡和凸形坡之间。(4)基于两种流向算法计算的LS因子差异较大。从频率分布看,多流向LS因子值明显大于单流向LS因子。总体而言,多流向LS因子相对单流向LS因子较好。

关键词： DEM 坡度坡长因子坡长流向

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水流算法对于坡度坡长因子的影响研究

地理信息世界 2013年第4期20卷 32-36页

作者：李俊杨勤科梁爽屈佳国家测绘地理信息局第二地形测量队陕西西安710054 西北大学城市与环境学院陕西西安710054 中国地震局第二监测中心陕西西安710054

坡度坡长因子是影响土壤侵蚀的主要地形因子。单流向算法和多流向算法得到的坡度坡长因子差异非常大。基于多流向算法的坡长计算得到的坡度坡长因子图,光滑连续,符合坡面漫流原理,比单流向算法得到得坡长计算得到的坡度坡长因子更加合理。

关键词：坡度坡长因子单流向多流向

基于ArcGIS模型构建器的坡度坡长因子提取工具的实现与应用

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测绘技术装备 2023年第4期25卷 127-130页

作者：袁坤王佩张炜柯自然资源部第一航测遥感院陕西西安710054

在区域尺度的土壤侵蚀计算中,常使用数字高程模型(DEM)提取坡度坡长因子(LS)。但常规的人工计算方法不仅计算过程复杂,步骤烦琐,还易出现错误。为此,本文提出了基于ArcGIS模型构建器计算LS的方法,将一系列地理处理工具串联在一起,构建L... 详细信息

在区域尺度的土壤侵蚀计算中,常使用数字高程模型(DEM)提取坡度坡长因子(LS)。但常规的人工计算方法不仅计算过程复杂,步骤烦琐,还易出现错误。为此,本文提出了基于ArcGIS模型构建器计算LS的方法,将一系列地理处理工具串联在一起,构建LS提取工具,并应用于生产实践。结果表明,与人工提取方法相比,该提取工具可以实现数据自动化和流程化处理,省去中间的数据输入、输出环节,简化烦琐的操作步骤,有效提高了数据处理的效率和质量。

关键词： ArcGIS模型构建器坡度坡长因子数字高程模型

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山区坡谱信息熵与水土流失地形因子关系探讨

测绘科学 2019年第3期44卷 86-90页

作者：俱战省张加兵柏子昌宝鸡文理学院地理与环境学院陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室陕西宝鸡721013 万源市水土保持局四川达州636350

针对当前以县域为统计单元的坡谱研究较少,且难以满足区域尺度上水土流失地形因子指标的选取等问题,该文采用数字地形分析方法提取山区各县域的坡谱和坡长坡度因子(LS因子),并探讨坡谱信息熵与LS因子之间的关系。实验表明:地貌的差异决... 详细信息

针对当前以县域为统计单元的坡谱研究较少,且难以满足区域尺度上水土流失地形因子指标的选取等问题,该文采用数字地形分析方法提取山区各县域的坡谱和坡长坡度因子(LS因子),并探讨坡谱信息熵与LS因子之间的关系。实验表明:地貌的差异决定了各县域坡谱曲线的差异,具体可分为L型、S型和钟型。坡谱信息熵变化范围为1.709～2.667nat,反映了地形起伏由平缓到强烈的变化趋势;LS因子平均值介于2.72～18.61之间,在一定程度上表征土壤流失量的大小。坡谱信息熵与LS因子关系拟合良好(R2=0.963 6,P坡谱信息熵在区域水土流失地形因子的建立及应用提供参考。

关键词：坡谱坡谱信息熵坡度坡长因子水土流失山区

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基于流域八叉树的地形因子提取方法研究

人民长江 2020年第5期51卷 210-215页

作者：张宏鸣王岩泽杨勤科常毅任洁董良西北农林科技大学信息工程学院陕西杨凌712100 西北大学城市与资源学系陕西西安710069

地形是影响土壤侵蚀的重要因子,在估算模型中常用坡度和坡长来对其进行衡量。区域尺度上多基于DEM提取地形因子,但随着DEM数据精度的不断提高,数据量不断增大,海量数据的计算能力要求成为制约地形因子提取在区域尺度上应用的关键。为了... 详细信息

地形是影响土壤侵蚀的重要因子,在估算模型中常用坡度和坡长来对其进行衡量。区域尺度上多基于DEM提取地形因子,但随着DEM数据精度的不断提高,数据量不断增大,海量数据的计算能力要求成为制约地形因子提取在区域尺度上应用的关键。为了进一步提高地形因子的提取效率,基于流域八叉树构建了水流路径,集成了流向、汇水及坡长提取过程,有效地减少了冗余遍历,简化了计算流程。实验结果表明:相较于传统的扫描式遍历,该方法的计算结果准确率较高,而且有效地的提高了计算效率,进一步增强了模型的可用性。

关键词：地形因子提取数字高程模型坡度坡长因子流域八叉树结构效率优化

基于高精度DEM的元谋典型冲沟土壤侵蚀因子分析

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资源开发与市场 2016年第8期32卷 955-959页

作者：梁倍瑜罗明良徐亚莉张斌西华师范大学国土资源学院四川南充637009

为了探讨基于不同栅格分辨率DEM提取冲沟尺度土壤侵蚀因子形成的差异,选择金沙江干热河谷区典型冲沟为研究对象,基于Arc GIS平台,在0.5m、1.0m、1.5m和2.0m四种高精度数字高程模型的基础上提取冲沟的坡度、坡长、坡度坡长因子,分析了坡... 详细信息

为了探讨基于不同栅格分辨率DEM提取冲沟尺度土壤侵蚀因子形成的差异,选择金沙江干热河谷区典型冲沟为研究对象,基于Arc GIS平台,在0.5m、1.0m、1.5m和2.0m四种高精度数字高程模型的基础上提取冲沟的坡度、坡长、坡度坡长因子,分析了坡度、坡长、坡度坡长因子的分布特征、面积比例与损失量情况,以及不同分辨率的土壤侵蚀因子精度的差异。结果表明:1元谋冲沟陡坡较多,大于35°的面积占50%。当分辨率降低时,大于35°区域比例减少,15°—25°面积增加,地形趋缓。2区域坡长为0—30m的短坡。分辨率降低时,短坡长被合并,短坡坡长的面积减小,30m以上坡长的面积不同程度增加,坡长发生整体延伸。3区域坡度坡长因子主要集中在0—10。分辨率降低时,0—10的坡度坡长因子面积的比例减少,大于10的坡度坡长因子的面积比例增加。元谋干热河谷区陡峭的坡度对坡度坡长因子的影响较大,较短的坡长对其影响较小。

关键词：坡度坡长坡度坡长因子元谋干热河谷典型冲沟

基于DEM的陕北黄土高原水文相关地形因子的分析研究

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农学学报 2022年第5期12卷 17-23页

作者：王媛媛陕西地建土地勘测设计院有限责任公司陕西西安710075

水文要素是研究黄土高原水土流失的重要因子,为揭示陕北黄土高原水文地形要素之间的相关规律。基于90 m航天飞机雷达地形测绘使命(Shuttle Radar Topography Mission, SRTM)数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)数据,提取陕北黄... 详细信息

水文要素是研究黄土高原水土流失的重要因子,为揭示陕北黄土高原水文地形要素之间的相关规律。基于90 m航天飞机雷达地形测绘使命(Shuttle Radar Topography Mission, SRTM)数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)数据,提取陕北黄土高原相关水文地形因子,包括坡度坡长因子(slope length and slope gradient factor, LS)、地形湿度指数(Topographic Wetness Index, TWI)及沟壑密度,并对三类水文因子进行了相关性分析。地形湿度指数与坡度值采用指数拟效果最好,R^(2)值为0.8168,坡度坡长因子与坡度值采用线性拟合效果最好,R^(2)值为0.993,沟壑密度与坡度值采用多项式拟合效果最好,R^(2)值为0.0604。地形湿度指数与坡度坡长因子采用指数拟效果最好,R^(2)值为0.8385,坡度坡长因子与沟壑密度采用二次多项式拟合效果最好,R^(2)值为0.2077,地形湿度指数与沟壑密度采用多项式拟合效果最好,R^(2)值为0.2801。坡度坡长因子、地形湿度指数、沟壑密度均在一定程度反映了出实际地貌。坡度坡长指数与坡度存在线性显著相关关系。坡度越大地形湿度指数越小。沟壑密度随汇流阈值设置的增大而减小。

关键词：水文要素水土流失陕北黄土高原地形测绘坡度坡长因子沟壑密度地形湿度指数