[发明专利]一种基于地形分析的黄土地区塬梁峁自动识别方法

说明书

技术领域

本发明属于交叉领域，即属于计算机数字图像处理与模式识别技术领域，也属于自然地理领域，主要涉及基于数字高程模型的特征提取、基于黄土地貌知识的专家系统和知识推理技术，具体涉及一种基于地形分析的黄土高原塬梁峁自动识别方法。 

背景技术

黄土地貌是第四纪时期形成的土状堆积物，分布很广，从全球范围看，主要分布在中纬度干燥或半干燥的大陆性气候环境内。我国黄土集中分布在北起长城，南界秦岭，西从青海湖，东到太行山的范围内，地理上称为黄土高原。黄土地貌特征是沟谷众多、地面破碎；侵蚀方式独特、过程迅速；沟道流域内有多级地形面。类型主要有黄土沟间地、黄土沟谷和独特的黄土潜蚀地貌。我国黄土集中分布在北纬34～40°，东经102～114°之间，即北起长城，南界秦岭，西从青海湖，东到太行山面积约达30万平方公里的范围内，地理上称为黄土高原。本区除了一些基岩裸露的山地外，黄土基本上构成连续的盖层，厚度达100～200m，形成非常特殊的地貌。黄土沟间地，又称黄土谷间地，包括黄土塬、梁、峁、坪地等。黄土塬、梁、峁是黄土地貌的主要类型，它们是当地群众对桌状黄土高地、梁状和圆丘状黄土丘陵的俗称，黄秉维于1953年首先将其引入地理学文献，罗来兴于1956年给予科学定义。黄土塬为顶面平坦宽阔的黄土高地，又称黄土平台。其顶面平坦，边缘倾斜3°～5°，周围为沟谷深切，它代表黄土的最高堆积面。黄土梁为长条状的黄土丘陵。梁顶倾斜3°～5°至8°～10°者为斜梁。梁顶平坦者为平梁。丘与鞍状交替分布的梁称为峁梁。黄土峁为沟谷分割的穹状或馒头状黄土丘。峁顶的面积不大，以3°～ 10°向四周倾斜，并逐渐过渡为坡度15°～35°的峁坡。若干个峁大体排列在一条线上的为连续峁，单个的叫孤立峁。连续峁大多是河沟流域的分水岭，由黄土梁侵蚀演变而成；孤立峁或者是黄土堆积过程中侵蚀形成，或者是受黄土下伏基岩面形态控制生成。 

黄土高原的土壤侵蚀问题举世瞩目，它不仅使本区生态环境受到严重威胁，而且来自黄河中游的粗泥沙一直威胁着下游广大平原地区的安全，一直是中华民族的心腹之患(梁广林，陈浩，2004)。因此，研究黄土高原地貌及其演变具有重大的意义。塬、梁、峁是黄土地区的主要类型，及时监测它们的分布与演化可以很好了解该地区地貌演化和生态环境状况，为制定地区可持续发展提供依据，同时可以依据目前塬、梁、峁分布情况实现有针对性地对当地环境进行治理。 

20世纪50年代以后，黄土地貌研究进入蓬勃发展阶段。1953年黄秉维首次编制成1：400万黄河中游土壤侵蚀分区图，并发表相应的论文，奠定了黄土地貌研究的基础：1953～1958年，罗来兴等进行了黄土地貌分类和沟道流域侵蚀地貌制图工作，把黄土地貌研究与黄土区土壤侵蚀与水土保持工作紧密相联。1950年代中期到80年代中期，刘东生等不仅在黄土地层学研究中作出了贡献，为确定黄土地貌发育年龄打下了坚实基础，而且在黄土地貌发育的历史过程、黄土性质与现代侵蚀的关系、黄土地貌类型区域分布与黄土下伏原始地面起伏的关系等方面，都做了卓有成效的工作，代表性著作有《黄河中游黄土》(1964)、《(黄土与环境》(1985)。对于黄土高原地貌提取方面，国内外学者在此方面也进行了大量研究，陈燕，齐清文等(陈燕，齐清文等，2005)以黄土高原的遥感图像为基本信息源，利用数学形态学方法提取黄土高原地貌单元，提取面积、周长、形状指数等特征。其分为黄土塬、黄土梁和黄土峁。对黄土高原地貌单元分类进行定量化方面的探讨和研究，取得了较理想的结果。张微微，武伟等(张微微，武伟等，2007)分析了不同比例尺DEM数据在提取坡度、坡向等地形信 息的比较。为合理选择DEM数据源提供了参考。陈永刚，汤国安等(陈永刚，汤国安等，2012)分析DEM数据，并以Logistic回归模型提取黄土高原正、负地形。岳健，穆桂金等(岳健，穆桂金等，2013)从黄土地貌区的位置、色调与色彩、大小、形状、阴影、水系和纹理、植被和土壤、相关体、相关资料和野外经验等方面总结了7项关于新疆黄土地貌的遥感判读依据，并归纳了新疆黄土地貌与风沙、干燥、流水、冰缘、雅丹等地貌类型之间以及与部分特殊情况之间的一些鉴别特征。采用地貌、遥感影像、植被、土壤及土地利用图综合实现黄土地貌的判读解译。