數(shù)字高程模型在構(gòu)造地貌研究中的應(yīng)用

李德昊

摘要：數(shù)字高程模型（DEM）的發(fā)展，越來越廣泛的應(yīng)用于對(duì)構(gòu)造地貌的研究中。隨著技術(shù)的發(fā)展，基于數(shù)字高程模型（DEM）的理論和空間分析技術(shù)的研究在構(gòu)造地貌上的應(yīng)用不斷拓展，研究尺度也從微觀地貌尺度擴(kuò)展到宏觀地貌尺度，甚至全球地貌尺度。未來結(jié)合了數(shù)字高程模型（DEM）理論和空間分析技術(shù)以及相關(guān)地學(xué)研究手段的復(fù)合分析，必將為構(gòu)造地貌研究實(shí)現(xiàn)定量化提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：數(shù)字高程模型;DEM;構(gòu)造地貌

數(shù)字高程模型是最重要的國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，基于GIS的數(shù)字地形分析的理論、方法與應(yīng)用，是當(dāng)今地理學(xué)、地貌學(xué)界，特別是地理信息科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題（湯國(guó)安，2014。構(gòu)造地貌是指受構(gòu)造內(nèi)動(dòng)力作用控制，通過內(nèi)外地質(zhì)動(dòng)力的相互作用所奠定的能夠反映一定構(gòu)造特征的地貌形式。（王岸，2005）得益于DEM及地理信息系統(tǒng)（GIS）的發(fā)展，相比傳統(tǒng)的地形圖，人們可以更直觀、細(xì)致地觀察地形，研究地形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造地貌的形態(tài)結(jié)構(gòu)研究也可以利用很多基于DEM所衍生的參數(shù)來定量描述，而地貌的結(jié)構(gòu)形態(tài)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響又十分顯著（劉少峰，2006;張會(huì)平，2006）。

一、數(shù)字高程模型（DEM）概念

數(shù)字高程模型 （ Digital Elevation Model，DEM） 是對(duì)地球表面地形地貌的數(shù)字化表達(dá)和模擬，基于DEM 的地形地貌分析實(shí)質(zhì)就是對(duì)地形進(jìn)行數(shù)字計(jì)算的過程（張會(huì)平，2006）。目前DEM 理論和相關(guān)的分析技術(shù)已得到了地學(xué)工作者的廣泛關(guān)注，國(guó)際上已將其作為一種常規(guī)的地形地貌研究手段。

二、數(shù)字高程模型在構(gòu)造地貌中的研究現(xiàn)狀

地貌研究的基礎(chǔ)是對(duì)地表地貌形態(tài)特征參數(shù)的描述，主要包括對(duì)研究區(qū)域的高程、坡度、坡向、地形起伏等參數(shù)的定量表達(dá)（張會(huì)平，2006）。構(gòu)造地貌形態(tài)分析法是研究構(gòu)造地貌的一種基本研究方法。近年來隨著數(shù)字高程模型（DEM）的發(fā)展，尤其是SRTMDEM、ASTERGDEM等覆蓋全球范圍的高精度DEM數(shù)據(jù)可以免費(fèi)獲取，極大地推動(dòng)了國(guó)內(nèi)外對(duì)大尺度宏觀構(gòu)造地貌的形態(tài)分析研究?；跀?shù)字高程模型（DEM）理論的空間分析技術(shù)及數(shù)字圖像處理技術(shù)可以較為快速地獲得傳統(tǒng)地貌的表征參數(shù)，加強(qiáng)了了DEM在構(gòu)造地貌研究中的應(yīng)用拓展。綜合目前的研究，DEM在構(gòu)造地貌應(yīng)用中的研究主要包括以下幾個(gè)方面：①基本地形因子研究;②水系流域地貌;③夷平面及古地貌面;④構(gòu)造活動(dòng)評(píng)估;⑤構(gòu)造地貌分區(qū);⑥地貌發(fā)育模式;⑦構(gòu)造地貌參數(shù)計(jì)算工具開發(fā).（常直楊，2015）例如： Fielding（1994）對(duì)青藏高原及其周邊地區(qū)進(jìn)行了大尺度地貌分析，認(rèn)為青藏高 原內(nèi)部的剝蝕夷平和邊緣造山帶的剝蝕夷平顯著不同; 洪順英等（2007）基于 ASRTM-DEM 數(shù)據(jù)揭示了阿爾泰地區(qū)構(gòu)造地貌特征并做了階梯狀地貌的相關(guān)討論; 張會(huì)平（2006）等構(gòu)建了岷山構(gòu)造帶數(shù)字高程模型，初步對(duì)岷山構(gòu)造帶中的斷裂帶構(gòu)造地貌特征進(jìn)行了分析，通過坡度、坡向及地形起伏度和高程統(tǒng)計(jì)分析，得出了岷山地區(qū)夷平面及山頂面的分布特點(diǎn)。錢程（2012）等：利用 ASTER-GDEM 數(shù)據(jù)對(duì)黃河源地區(qū)的構(gòu)造地貌特征進(jìn)行了初步分析。陳麒光（2014）等基于ASTER-GDEM數(shù)據(jù)，運(yùn)用GIS空間分析統(tǒng)計(jì)技術(shù)，通過對(duì)數(shù)字地形高程、地表起伏度、地表坡度等地貌參數(shù)的統(tǒng)計(jì)和條帶剖面及面積-高程積分等數(shù)字地貌分析，對(duì)藏南八臺(tái)山公園的構(gòu)造地貌特征進(jìn)行了分析。以往廣泛的利用高分辨率衛(wèi)星影像和航空像片獲得野外考察的地貌數(shù)據(jù)，尤其是條件相對(duì)艱苦的地區(qū)對(duì)活動(dòng)、斷裂、湖泊水系及區(qū)域地層分布等的解譯與分析。將地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)與數(shù)字高程模型DEM相關(guān)空間分析技術(shù)結(jié)合，可以模擬太陽光照角度，極大地彌補(bǔ)了衛(wèi)星影像及航空像片的不足。（張會(huì)平，2006）另外，將GIS技術(shù)與DEM結(jié)合，并輔以遙感圖像解譯和野外實(shí)地調(diào)查，能夠直觀地進(jìn)行坡向、坡度、地形起伏程度、高程統(tǒng)計(jì)等研究。數(shù)字高程模型（DEM）三維地形地貌可視化研究可以增強(qiáng)對(duì)地形地貌特征的認(rèn)知，成為地貌研究中直觀理解地形地貌的有效途徑。

三、結(jié)語及展望

將構(gòu)造地貌研究與基于DEM空間分析技術(shù)的相結(jié)合，能夠?yàn)閰^(qū)域構(gòu)造和活動(dòng)構(gòu)造研究提供更多的幫助，尤其是在自然條件較差的大面積區(qū)域，利用DEM開展地貌參數(shù)的研究能夠奠定良好的工作基礎(chǔ)。數(shù)字高程模型（DEM）空間分析理論的誕生和不斷完善，使構(gòu)造地貌研究不斷擴(kuò)展。隨著 DEM數(shù)據(jù)分辨率的不斷提高，研究尺度也由微觀地貌尺度延伸到宏觀地貌尺度，甚至包括大陸板塊到全球構(gòu)造地貌。相比傳統(tǒng)的地形圖，DEM及地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的的發(fā)展，使人們可以更直觀地獲得地形的信息，也可以利用衍生參數(shù)來定量描述構(gòu)造地貌的形態(tài)結(jié)構(gòu)。越來越多的研究通過定量分析相關(guān)地貌參數(shù)來研究構(gòu)造活動(dòng)，使構(gòu)造地貌過程研究由定性進(jìn)入了半定量和定量化階段。結(jié)合了數(shù)字高程模型（DEM）理論和空間分析技術(shù)以及相關(guān)地學(xué)研究手段的復(fù)合分析，必將為構(gòu)造地貌研究實(shí)現(xiàn)定量化提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]常直楊，孫偉紅，王建，等.數(shù)字高程模型在構(gòu)造地貌形態(tài)分析中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].南京師大學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，38（04）：129-136.

[2]湯國(guó)安.我國(guó)數(shù)字高程模型與數(shù)字地形分析研究進(jìn)展[J].地理學(xué)報(bào)，2014，69（09）：1305-1325.

[3]陳麒光，邵兆剛，韓建恩，等.基于ASTER-GDEM數(shù)據(jù)的羊卓雍錯(cuò)地區(qū)構(gòu)造地貌分析[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2014，20（03）：304-316.

[4]錢程，韓建恩，朱大崗，等.基于ASTER-GDEM數(shù)據(jù)的黃河源地區(qū)構(gòu)造地貌分析[J].中國(guó)地質(zhì)，2012，39（05）：1247-1260.

[5]洪順英，申旭輝，荊鳳，等.基于SRTM-DEM的阿爾泰山構(gòu)造地貌特征分析[J].國(guó)土資源遙感，2007（03）：62-66+108-109.

[6]劉鵬舉，趙仁亮，朱金兆，等.保持地貌特征的數(shù)字高程模型生成方法研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（04）：521-525+544.