基于DEM的陕北黄土高原石马川山体起伏度分析

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摘 要：数字高程模型（DEM）数据主要描述了流域的地形，能够很好地提取流域及地形起伏信息。使用反地形分析方法，主要运用ArcGIS中的Spatial Analyst工具中的Hydrology来进行反地形的水流方向、汇流累积量、地形起伏度提取等操作，以陕西省榆林市石马川为研究区域进行实验，分析了区域山体起伏度，发现汇流阈值为350-500区间，对应0.31km2-0.45km2范围，得到的山体起伏度100-350m之间，较为符合石马川流域地形特征。

关键词：山体起伏度；ArcGIS；DEM；水文建模分析

1 概述

空间分析源于60年代地理学和区域科学的计量革命。通过运用统计学中定量分析方法，来用于点、线、面的空间分布，表达地理空间自身特征、空间决策和复杂空间时空的演化过程。地理信息系统的主要功能为空间分析功能，也是与其他计算机系统的区别之处，在该系统支持下建立相应的分析模型，用以解决复杂的空间问题，是地理信息系统应用深化的重要体现[1]。本文以陕西榆林市石马川数据为例，对地形起伏信息进行提取。该流域信息获取是基于ArcGIS 9.3为技术平台，利用空间分析的水文分析模型来实现，并进行流向提取、汇流累积量计算、河网提取等水文分析。

2 研究区域概况

榆林市是陕西省最北部的一个地级市，石马川流域位于府谷县西南部，地形地貌由西向东倾斜，属华北地台，海拔在1000至1500米。地处东经107°28'-111°15'，北纬36°57'-39°34'之间，属温带半干旱大陆性季风气候，境内水域繁多，自然灾害频繁，每年都存在不同程度的干旱、暴雨、大风等自然灾害[2]。

3 数据来源

数据源于国家技术基础数据网1：50000的Gdem（30米空间分辨率）。

4 基于陕西省榆林市石马川的水文提取实例

运用ArcGIS中空间分析建模，以已知的工具，进行图解建模，因需要在此建立模型，分别定义为model，其流程图见图1。

其中在进行汇流累积量过后，用Raster Calculator命令取了50、100、150、200、250、300、350等7组数值，进行了model1中的操作，得到了相应汇流累积量数值的区统计的最大值与最小值，最后运用Raster Calculator命令计算相应最大值与最小值的差值，得到平均值如图2。

随着汇流累积量以首项为50，公差50的等差数列增加，它的平均起伏度也随之增加，但当汇流累积量超过350时，变化幅度趋于平缓，由石马川地区的平均起伏度范围介于100-350m可知[7]，汇流累积量为350-500之间较符合。其趋势如图3。

5 结束语

ArcGIS中的Spatial Analyst Tools和Hydrology工具集提供大的空间分析能力与水文分析能力。本文所用的陕西省榆林市石马川数据，进行水流方向提取、汇流累积量提取、地形起伏度提取等水文分析。同时也证明ArcGIS在水文分析中的适用性，有助于工作效率的提高。这对数字流域、水土保持、水资源勘察与评价具有非常重要的作用。

参考文献

[1]陈玉娜.RS与GIS在土地规划和利用中的应用[N].2005-03-29.

[2]张霞，王斌.榆林旅游发展与生态修复的可持续性研究[J].proceedings of the 2007中国可持续发展论坛暨中国可持续发展学术年会[C].中国广东广州，F，2007

[3]胡青，徐建华，王志海.GIS数据库中地址自动匹配方法研究[J].测绘与空间地理信息，2008，06.

[4]胡红霞，代丽霞，赵庆英.GIS地图投影变换在地质工作中的应用[J].吉林地质，2013（04）.

[5]张宏鸣，杨勤科，李锐，等.基于GIS和多流向算法的流域坡度与坡长估算[J].农业工程学报，2012，10.

[6]李刚，鄂文峰，张红红，等.ArcGIS环境下基于DEM的信息提取及应用[J].吉林地质，2010（04）.

[7]魏翔，杨兴科，柴小兵.榆林地区地质环境特征与地质灾害的关系[J].资源与产业，2010（S1）.