不同分辨率DEM对地形因子和土壤侵蚀空间分布的影响研究

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我国是水土流失比较严重的国家,土壤侵蚀危害着我国大量的土地资源,掌握土壤侵蚀空间分布格局能为水土资源的科学应用和水土流失防治提供决策,而土壤侵蚀空间格局都涉及到不同分辨率DEM对土壤侵蚀空间分布的影响,因此深入研究不同分辨率DEM对地形因子和土壤侵蚀空间分布的影响有重要意义。本研究分别以典型水蚀区的黄土丘陵沟壑区、冀北山地区、金衢盆地区、云贵高原区这四种不同地貌为研究区,根据不同分辨率的DEM提取地形因子,分析我国典型水力侵蚀区不同分辨率DEM对地形因子的影响,并利用情景分析法,保持降雨侵蚀力R因子、土壤可蚀性K因子、地表覆盖度C因子不变,替换DEM(5m、10m、30m、50m),探讨不同分辨率DEM对土壤侵蚀空间分布特征的影响。主要得出以下结论:(1)DEM分辨率对地形因子有重要影响。研究区内平均坡度随分辨率降低而减小,其陡坡的变化程度大于缓坡。分辨率越低,地形因子对地形的概括性增加,使陡坡趋于平缓;在黄土丘陵沟壑区、冀北山地区、金衢盆地区,随着DEM分辨率的降低,1~3°、35~90°区间的坡度所占面积比逐渐减小,3~35°区间的坡度所占面积比逐渐增加。云贵高原区随着DEM分辨率的降低,在1~8°区间,坡度所占面积比逐渐增大,8~90°区间的坡度所占面积比逐渐减小;地表粗糙度对分辨率的响应与坡度一致,随着分辨率的降低,地面粗糙度逐渐减小,其地形起伏大的区域变化程度大于地形起伏小的区域。(2)不同分辨率DEM的土壤侵蚀空间分布有较大差异。DEM分辨率的变化,对不同侵蚀等级分布产生影响,四个研究区微度、轻度侵蚀面积都不同程度的呈增加趋势,极强烈、剧烈侵蚀面积都呈不同程度的减小。黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀由强烈侵蚀转变为轻度侵蚀,冀北山地由轻度侵蚀转变为微度侵蚀,云贵高原土壤侵蚀由轻度侵蚀变为微度侵蚀,金衢盆地土壤侵蚀由轻度转变为微度侵蚀。在4个研究区内,5 m所计算的土壤侵蚀模数最大,50m最小。分辨率由5 m降低至50 m过程中,土壤侵蚀平均模数减小58.69%~23.79%,不同研究区内平均土壤侵蚀模数随DEM分辨率降低而减小,其主要是由于随着DEM分辨率降低使地形因子对地形的概化加强的导致;计算土壤侵蚀模数时,坡度较陡和地形起伏大的地方对DEM分辨率的变化更敏感,用低分辨率计算土壤侵蚀量在平缓的地区的误差小于陡坡、地面起伏度大的地区。
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