基于DEM的黄土坡面景观结构研究-以陕北黄土高原为例

摘要

坡面景观结构是指不同坡形的坡面和坡面的不同坡位以及不同的坡度组合在空间上的排列形式及其相互关系。坡面景观结构研究，是将坡面形态要素抽象为景观中的斑块、基质或廊道等空间要素，应用景观生态学的方法从坡面的形态特征（如凸形坡、凹型坡、平直坡等）、坡面的地貌部位特征（如坡肩、背坡、坡脚等）以及坡面的数量特征等方面对黄土坡面展开研究。本文在前人研究的基础上，以陕北黄土高原为研究区域，基于DEM数据，采用面向对象影像分析方法对坡面景观要素进行提取，并对坡面景观结构的空间分布规律进行了相关的统计分析。论文的主要进展和结论如下：
　　 1．提出坡面景观结构概念，将坡面形态要素抽象为景观中的斑块、基质或廊道等空间要素，引入景观生态学的理论和方法，从坡面形态要素的相关数量特征以及坡面景观结构的空间分异入手，研究黄土地貌的空间格局。
　　 2．基于面向对象影像分析方法，在ecognition软件中，采用多尺度分割方法得到坡面形态单元，并利用模糊隶属度函数等方法实现坡面形态要素的分类。讨论了分割过程中合适尺度参数的选择方法，以及分类过程中模糊隶属度函数的使用、分类规则的制定。
　　 3．对坡面景观结构进行了定量分析以及其空间分异规律分析。从水平和垂直两个方向上量化分析了坡面景观结构及其在陕北黄土高原的空间分布规律。在水平方向上，引入景观乍态学的视角，将坡面形态单元看作景观中的斑块，选择了具有代表性的景观指数并对其在坡面景观研究中的含义进行了说明，对Fragstat景观指数分析软件计算得到的结果进行分析，定量研究坡面形态分布规律及其窄间分布格局。在垂直方向上，通过统计计算各类坡形的平均高程，分析各种坡形在垂向上的分布序列特征，并分析了自北向南这一分布序列特征的相似性和差异性。基于48个典型样区计算结果，采用Kriging插值得到陕北地区景观指数空间分异图，进而分析相关指数在整个陕北黄土高原地区的空间分布及变化趋势。坡面景观结构在整个陕北黄土高原卜呈现空间上的有序特征，正对应着陕北黄土高原地貌的空间分异有序性。
　　 论文的创新点在于：
　　 1．将景观生态学的研究方法引入到坡面研究，从坡而形态要素入手，采用景观指数对坡面景观结构进行定量分析，得到了坡面景观结构在水平和垂直方向上的分布规律，以及其在陕北黄t高原的窄间分异规律。
　　 2.从坡面形态的角度，定量分析了坡面景观结构与黄土地貌的空间耦合关系，为黄土地貌空间格局研究提供了新的思路。