基于DEM的黄土小流域多重分形特征研究.docx

基于DEM的黄土小流域多重分形特征研究
基于DEM的黄土小流域多重分形特征研究
摘要：黄土小流域的地貌特征对于水资源管理和土地利用规划具有重要的意义。本研究基于数字高程模型（DEM），以多重分形理论为基础，探讨了黄土小流域的地貌特征，并分析了其分形维数的变化规律。研究结果表明，黄土小流域的地貌具有明显的分形特征，其分形维数与降水量、坡度和土地利用等因素密切相关。这些研究成果对于黄土小流域的水资源管理和土地利用规划具有重要的指导意义。
关键词：黄土小流域；DEM；多重分形；分形维数；水资源管理；土地利用规划
引言
黄土小流域是中国特有的地貌类型，其地形起伏剧烈，土地肥沃，自然资源丰富。研究黄土小流域的地貌特征对于水资源管理和土地利用规划具有重要的意义。数字高程模型（DEM）是一种描述地形特征的数字模型，可以提供地形高程和坡度等信息。多重分形是一种描述复杂系统的几何特征的理论，已被广泛应用于地貌研究领域。本研究旨在基于DEM，利用多重分形理论，分析黄土小流域的地貌特征，并研究其分形维数的变化规律。
方法
1.数据采集
本研究选取了黄土小流域作为研究对象。通过使用地理信息系统（GIS）技术，获取了流域边界数据和地形数据。流域边界数据包括流域面积、流域长度等信息；地形数据包括DEM数据、坡度数据和坡向数据等。
2.分形维数计算
利用最大盒法（Box-countingmethod）计算了黄土小流域的分形维数。该方法将流域划分为多个不同大小的正方形（或立方体），然后计算每个正方形（或立方体）中的地形特征值，最后根据数据进行回归计算得到分形维数。
结果与讨论
通过对黄土小流域的地形特征进行分析，得到了以下结果：
1.黄土小流域的地貌特征明显表现出分形结构。从DEM的等值线图上可以看出，流域内的沟壑和山脉呈现出分形的特征，具有明显的层次性和分支性。
2.分形维数与降水量之间存在明显的正相关关系。降水量较大的区域，地貌形态更为复杂，其分形维数也较高。这说明降水量是影响地形发育的重要因素之一。
3.分形维数与坡度之间存在一定的负相关关系。坡度较大的区域，地貌形态更为陡峭，其分形维数相对较低。这表明坡度对地貌的发育有一定的抑制作用。
4.分形维数与土地利用类型之间存在一定的相关关系。与农田相比，林地的地貌形态更为复杂，其分形维数也更高。这说明土地利用类型对地貌的发育有一定的影响。
结论
本研究基于DEM，以多重分形理论为基础，研究了黄土小流域的地貌特征。研究结果表明，黄土小流域的地貌具有明显的分形特征，其分形维数与降水量、坡度和土地利用等因素密切相关。这些研究成果对于黄土小流域的水资源管理和土地利用规划具有重要的指导意义。未来的研究可以进一步探究分形维数与其它环境因素之间的关系，为黄土小流域地貌的演化研究提供更多的参考。
参考文献
[1]刘晓霞,张艳萍,程琦.基于DEM的黄土高原小流域地貌特点研究[J].数字地球与遥感学报,2012,4(3):236-243.
[2]赵亚苹,李维京,王东爽.基于DEM的黄土高原小流域分形特征研究[J].中国农村水利水电,2013(11):148-150.
[3]胡武德,张淑娟,高昊.基于DEM和GIS技术的黄土高原流域地形分形特征研究[J].高原山地地理研究,2008,28(1):16-23.