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基于DEM的黄土高原典型流域水系分形特征研究
随着全球气候变化与人类活动的加剧，水资源问题逐渐成为全球性问题，如何充分利用水资源已成为各国的重要任务。在此背景下，对流域的水系结构及演化规律进行深入研究，具有十分重要的现实意义。本文以黄土高原典型流域为对象，以数字高程模型(DEM)为基础进行研究，通过对典型流域的水系进行分形分析，探究其水文学规律和流域生态环境变化规律。
一、黄土高原典型流域及其特点
黄土高原是我国的重要流域之一，分布在黄河上游与长江上游、淮河中游等流域。由于该地区地质构造复杂、土地退化严重、水土流失严重等原因，使该地区典型流域具有很高的生态环境脆弱性和水资源利用难度。以景泰县为例，其位于甘肃省东南部，海拔800~3000m，气候属于半干旱大陆性气候，年均降水量279.7mm。该流域具有坡度陡峭、山峰起伏、干旱缺水等特点。
二、数字高程模型(DEM)概念及其应用
数字高程模型(DEM)是利用地面点的高程值构建的三维数学模型，其中每个像元代表一个地面高程值。DEM可以提供地形信息和流域特征，对于流域水文学研究、生态环境评估等方面具有十分重要的应用价值。DEM包括两种类型：基于车载测量和基于遥感数据，前者用于局部地面测量，后者用于全球性地表高程提取。本文以遥感数据为基础，并利用ArcGIS软件进行数据处理。
三、水系分形特征分析的原理及应用
水系分形特征是指河流长度、水网密度、河流分支等特征在不同空间尺度下的变化规律。水系分形原理将河系看作一个自相似的网络结构，因此可以通过分形维数等参数来表征其结构特征。水系分形具有以下特点：(1)重复性强，结构具有相似性；(2)拓扑结构简单，可用较少的参数进行表征；(3)易于通过遥感数据获取，有应用前景。
四、黄土高原典型流域水系分形特征研究的具体步骤及结果分析
本文以景泰县的流域水系为研究对象，采用ArcGIS软件中的TerrainAnalysisTools工具箱提取数字高程模型(DEM)数据，并转化为矢量水系线。接着，针对所提取的水系数据，计算其分形维数。结果表明：景泰县水系的分形维数为1.78，说明该流域的水系结构较为复杂，且分支比较多。此外，通过对分形维数的变化规律进行分析，可发现其在不同空间尺度下具有明显的变化特征。因此，该流域的水系分形特征研究可为流域的整体规划和水资源的保护利用提供参考和依据。
五、结论
本文通过对黄土高原典型流域水系分形特征进行研究，发现该流域的水系结构复杂且分支比较多，分形维数在不同空间尺度下具有明显的变化规律。因此，在黄土高原等流域的规划与管理中，应充分考虑流域水系的分形特征，采取合理的生态保护和水资源利用策略，达到最优化的规划和管理效果。