基于DEM数据的祁县地形起伏度分析

摘 要 地形的起伏是造成水土流失的重要因素，以空间分辨率为30 m×30 m ASTER GDEM数据和全国1∶400万矢量数据为基础数据源，运用邻域分析法提取祁县最佳地形起伏度，均值变点分析确定最佳统计单元，最后对祁县地形起伏度进行分级。结果显示，祁县地形起伏度的最佳统计单元为23×23，最佳统计面积为47.61×104 m2，地形起伏度可分为4级：平原（<30 m）占全县总面积的29.82%、台地（30～70 m）占19.81%、丘陵（70～200 m）占40.87%、小起伏山地（200～500 m）占9.51%；西北以平原（<30 m）和台地（30～70 m）为主，东南部地形起伏较大，起伏度>70 m的丘陵区和小起伏山地占全县总面积的50.38%，地形坡度较大，加之祁县降雨集中，土壤结构松散，侵蚀作用较强，水土流失严重。提出治理祁县的水土流失“应积极建设小型水利工程，加强水土保持监管制度，在丘陵和小起伏山地实行退耕还草还林，发展林业生产基地或者水果种植基地，不断恢复生态平衡”的建议。

关键词 DEM；地形起伏度；均值变点法；山西省祁县

中图分类号：P931；P208 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.22.006

知网出版网址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/50.1186.s.20160904.0041.030.html 网络出版时间：2016-9-4 0：41：00

地形起伏度是反映地表起伏程度和地面切割程度的一个重要指标，是地貌类型提取和划分的重要依据[1]。数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是地球表面地形起伏的离散的数字表达，具备空间多尺度特征[2]，是获取地表信息的有效手段，以DEM为基础数据对地形起伏进行分析，为研究某区域的地形与地貌提供了重要的方法[3]。近年来，地形起伏度作为地貌特征分析[4]、水土流失分析与评价[5-6]、土壤侵蚀敏感性评价[7]、聚落空间分布[8]、灾害评价[9]等方面研究的重要指标，对分析地表信息具有重要的实践意义。

地形起伏度作为水土流失分析的一个重要参数，以DEM为基础，关于黄土高原[10]、青藏高原[11]、元谋干热河谷[12]、西秦岭[13]等大尺度地区的研究较多，而小尺度地区较少。祁县降雨集中，旱期较长，土壤松散，水土流失严重[14]，鉴此，本文基于ASTER GDEM数据，运用窗口分析法提取祁县地形起伏度，确定最佳分析窗口并进行分级，初步分析祁县的地形起伏度，为祁县地质地貌形态的进一步研究提供基础，也为祁县防治与治理水土流失提供重要的理论依据。

1研究区概况

祁县（112°13′～112°41′E，37°4′～

37°29′N）位于山西省晋中市，地处晋中盆地的中部、太原盆地南端的汾河中游的东岸，古称“昭馀”，因“昭馀祁泽薮”而得名，呈东南——西北哑铃形，东南高西北低，面积853 km2。祁县四季分明，属暖温带大陆性气候，降水分配不均匀，从东南向西北递减，降雨集中在6—9月，且暴雨形式居多，土壤主要为黄土状堆积物和冲淤积物，境内河流共有6条季节性河流，昌源河为境内第一大河，昌源河国家湿地公园是山西省第三个国家湿地公园。由于断裂构造以及剥蚀侵蚀的影响，境内水土流失面积达387 km2，占总面积的45.32%。

4结论与讨论

本文基于分辨率为30 m×30 m的ASTER GDEM数据，运用均值变点分析方法，对祁县的地形起伏度进行研究，得出如下结果。

（1）祁县地形起伏度的最佳统计单元面积为47.61×104 m2，地形起伏度可分为4级，东南部以丘陵（70～200 m）和小起伏山地（200～500 m）为主，占全县总面积的50.38%；西北部以台地（30～70 m）和平原（<30 m）为主，占49.62%；西北部地形起伏度小于东南部。

（2）均值变点分析法在计算最佳统计单元面积方面具有其科学性与实用性，运用该方法对研究区地形起伏度进行计算，能客观地反映研究区的地形起伏情况。

（3）DEM在最佳统计窗口（23×23）下，研究区的最大起伏度为325 m，起伏度>70 m的区域较大，加之断裂构造与剥蚀侵蚀作用，以及土壤性质与降雨的影响，必然导致水土流失严重。祁县的水土流失治理应积极建设小型水利工程，加强水土保持监管制度，在丘陵和小起伏山地实行退耕还草还林，发展林业生产基地或者水果种植基地，不断恢复生态平衡。

（4）基于DEM对祁县地形起伏度的提取，能快捷有效对其地形、地貌等方面的内容进行研究，为该区地质地貌的研究提供重要参数，为祁县水土流失方面研究的不断深入提供方向，为祁县水土保持工作提供一些理论依据。

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（责任编辑：丁志祥）