数字高程模型在构造地貌研究中的应用

李德昊

摘要：数字高程模型（DEM）的发展，越来越广泛的应用于对构造地貌的研究中。随着技术的发展，基于数字高程模型（DEM）的理论和空间分析技术的研究在构造地貌上的应用不断拓展，研究尺度也从微观地貌尺度扩展到宏观地貌尺度，甚至全球地貌尺度。未来结合了数字高程模型（DEM）理论和空间分析技术以及相关地学研究手段的复合分析，必将为构造地貌研究实现定量化提供强有力的技术支持。

关键词：数字高程模型;DEM;构造地貌

数字高程模型是最重要的国家基础地理信息数据，基于GIS的数字地形分析的理论、方法与应用，是当今地理学、地貌学界，特别是地理信息科学研究的热点问题（汤国安，2014。构造地貌是指受构造内动力作用控制，通过内外地质动力的相互作用所奠定的能够反映一定构造特征的地貌形式。（王岸，2005）得益于DEM及地理信息系统（GIS）的发展，相比传统的地形图，人们可以更直观、细致地观察地形，研究地形数据结构，构造地貌的形态结构研究也可以利用很多基于DEM所衍生的参数来定量描述，而地貌的结构形态受构造运动的影响又十分显著（刘少峰，2006;张会平，2006）。

一、数字高程模型（DEM）概念

数字高程模型 （ Digital Elevation Model，DEM） 是对地球表面地形地貌的数字化表达和模拟，基于DEM 的地形地貌分析实质就是对地形进行数字计算的过程（张会平，2006）。目前DEM 理论和相关的分析技术已得到了地学工作者的广泛关注，国际上已将其作为一种常规的地形地貌研究手段。

二、数字高程模型在构造地貌中的研究现状

地貌研究的基础是对地表地貌形态特征参数的描述，主要包括对研究区域的高程、坡度、坡向、地形起伏等参数的定量表达（张会平，2006）。构造地貌形态分析法是研究构造地貌的一种基本研究方法。近年来随着数字高程模型（DEM）的发展，尤其是SRTMDEM、ASTERGDEM等覆盖全球范围的高精度DEM数据可以免费获取，极大地推动了国内外对大尺度宏观构造地貌的形态分析研究。基于数字高程模型（DEM）理论的空间分析技术及数字图像处理技术可以较为快速地获得传统地貌的表征参数，加强了了DEM在構造地貌研究中的应用拓展。综合目前的研究，DEM在构造地貌应用中的研究主要包括以下几个方面：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构造活动评估;⑤构造地貌分区;⑥地貌发育模式;⑦构造地貌参数计算工具开发.（常直杨，2015）例如： Fielding（1994）对青藏高原及其周边地区进行了大尺度地貌分析，认为青藏高 原内部的剥蚀夷平和边缘造山带的剥蚀夷平显著不同; 洪顺英等（2007）基于 ASRTM-DEM 数据揭示了阿尔泰地区构造地貌特征并做了阶梯状地貌的相关讨论; 张会平（2006）等构建了岷山构造带数字高程模型，初步对岷山构造带中的断裂带构造地貌特征进行了分析，通过坡度、坡向及地形起伏度和高程统计分析，得出了岷山地区夷平面及山顶面的分布特点。钱程（2012）等：利用 ASTER-GDEM 数据对黄河源地区的构造地貌特征进行了初步分析。陈麒光（2014）等基于ASTER-GDEM数据，运用GIS空间分析统计技术，通过对数字地形高程、地表起伏度、地表坡度等地貌参数的统计和条带剖面及面积-高程积分等数字地貌分析，对藏南八台山公园的构造地貌特征进行了分析。以往广泛的利用高分辨率卫星影像和航空像片获得野外考察的地貌数据，尤其是条件相对艰苦的地区对活动、断裂、湖泊水系及区域地层分布等的解译与分析。将地理信息系统GIS技术与数字高程模型DEM相关空间分析技术结合，可以模拟太阳光照角度，极大地弥补了卫星影像及航空像片的不足。（张会平，2006）另外，将GIS技术与DEM结合，并辅以遥感图像解译和野外实地调查，能够直观地进行坡向、坡度、地形起伏程度、高程统计等研究。数字高程模型（DEM）三维地形地貌可视化研究可以增强对地形地貌特征的认知，成为地貌研究中直观理解地形地貌的有效途径。

三、结语及展望

将构造地貌研究与基于DEM空间分析技术的相结合，能够为区域构造和活动构造研究提供更多的帮助，尤其是在自然条件较差的大面积区域，利用DEM开展地貌参数的研究能够奠定良好的工作基础。数字高程模型（DEM）空间分析理论的诞生和不断完善，使构造地貌研究不断扩展。随着 DEM数据分辨率的不断提高，研究尺度也由微观地貌尺度延伸到宏观地貌尺度，甚至包括大陆板块到全球构造地貌。相比传统的地形图，DEM及地理信息系统（GIS）技术的的发展，使人们可以更直观地获得地形的信息，也可以利用衍生参数来定量描述构造地貌的形态结构。越来越多的研究通过定量分析相关地貌参数来研究构造活动，使构造地貌过程研究由定性进入了半定量和定量化阶段。结合了数字高程模型（DEM）理论和空间分析技术以及相关地学研究手段的复合分析，必将为构造地貌研究实现定量化提供强有力的技术支持。

参考文献：

[1]常直杨，孙伟红，王建，等.数字高程模型在构造地貌形态分析中的应用现状及展望[J].南京师大学报（自然科学版），2015，38（04）：129-136.

[2]汤国安.我国数字高程模型与数字地形分析研究进展[J].地理学报，2014，69（09）：1305-1325.

[3]陈麒光，邵兆刚，韩建恩，等.基于ASTER-GDEM数据的羊卓雍错地区构造地貌分析[J].地质力学学报，2014，20（03）：304-316.

[4]钱程，韩建恩，朱大岗，等.基于ASTER-GDEM数据的黄河源地区构造地貌分析[J].中国地质，2012，39（05）：1247-1260.

[5]洪顺英，申旭辉，荆凤，等.基于SRTM-DEM的阿尔泰山构造地貌特征分析[J].国土资源遥感，2007（03）：62-66+108-109.

[6]刘鹏举，赵仁亮，朱金兆，等.保持地貌特征的数字高程模型生成方法研究[J].中国矿业大学学报，2006（04）：521-525+544.