基于遥感与地理信息系统的兰州幅1：100万数字地貌制图方法研究

AbstractLandform is one ofthe most important components ofphysical environmentTo some extent，it controls the distribution and variations of ecological and environmental paRemon the earth surfaceGeomorphologic mapping is an important method of regional geomorphology research which can be used to demonstrate geomorphology research result As maps are thought of as the Second Language of Geography,the geomorphologic maps play all important role in agriculture production，ecology environmental protection and nmional defense etc Traditional geomorphologic mapping method mainly depends onhandwork and field surveyingUsually,we geologists get geomorphologic mappinginformation from largescale topographic maps，then make the transitional maps by means ofmapping synthesis，and add various mapping contents to these mapsEspecially,in areas 谢tIl indefinite一geemerphe!ebfic boundary,field smveying should be carried out to complement this workThe result of this mapping method is more accurate than others，but this method needs enormous human work and takes more timeTherefore，this methoddoes not meet the needs of information ageAs the technologies of RS and GIS develop， more and more geomorphologic mapping work can be finished by means of the Remote Sensing data indoor in shorter time nowadaysWitll the carrying out of the geomorphologic mapping of 1：1,000，000 in China，it is necessary to find out a new anduniform numeral geomorphologic mapping methodTherefore，this research takes J一48 as research area which has various geomorphologic types with the intention of getting one new geomorphologic mapping method based on Remote Sensing and DEM which call be used as the foundation of nationwide geomorphologic mapping of 1：1，000，000 in ChinaThe basic data of the research includes the historic geomorphologic maps，DEM of 1：250，000 and ETM+images(combinationwith 7，4，2 bands)of The operation WaS carried out in the ArcGIS83 softwareThesteps of this mapping method as follows：(1)getting the topographic characteristics by using the DEM to count the elevation，relief amplitude，threedimension，contour， gradient and hillshade of research area；(2)taking the geomorphologic boundary of historic geomorphologic maps as quantitative or qualitative symbols；(3)using hue and veins demonstrated in the remote sensing images as quantitative indicatorThis methodintegrates Remote Sensing，Geographical Information System(GIS)，Geomorphology andMapping to explain various geomorphologic boundary of research areaThis method not only inherits the research achievements of traditional geomorphologic mapping，but also makes use ofthe advantages ofDEM and Remote SensingIts purpose is to deeply dig the geomorphologic characteristics，which hide in Remote Sensing images by using physicalIIgeography knowledge and other auxiliary datesThis mapping method effectively reduces unnecessary field surveying，and geomorphologic mapping can be easily finished in shortertimeTherefore，the method not only，can improve work efficiency of geomorphologicmapping，but also reduce the labor intensity of the researchersWhat is more important is that it realizes the digitization ofgeomorphologic mapsMoreover,since 1 950s the geomorphologic research has gradually transited fromtraditionally qualitative description to numerical analysis and quantitative research However,because of the numerous data缸ld the cumbersome calculation，quantitativegeomorphologic research developed very slowlyJust wil the rapid developing of GIS technology,it is possible for US to manage，analysis，and calculate the numerous data Therefore，with the same research method of digital geomorphotogic mapping in“8，wecarried out research on the fluvial morphotectonic features in eastern Qilian Shan based on Hack profile and strahler curve of five rivers in this area through the application of 30一meter resolution DEMThis research not only validates a new way studying fluvial morphotectonic features，but also offers a new integration between GIS technology andtraditional geomorphologyKey words：Distal Geomorphology,Geographic Information System，Remote Sensing，Changbal Mountain，Morphntectonic，Qilian ShanIII原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指引下独立进行 研究所获得的成果。学位论文中凡引用她人已经刊登或未刊登的成果、 数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不 涉及任何其她个大或集体己经刊登或撰写过的科研成果。对本文的研究成 果做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承当。论文作者签名：二么坚毡日期：坦叠：!有关学位论文使用授权的声明本人在导师指引下所完毕的论文及有关的职务作品，知识产权归属兰 州大学。本人完全理解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，批准学 校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，容许论文被 查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的所有或部分内容编入一有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本 人离校后刊登、使用学位论文或与该论文直接有关的学术论文或成果时， 第一签名单位仍然为兰州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。论文作者签龟夕弛师签名 趣日期：丛堡：笸!兰兰州大学研究生学位论文第一章绪论 第一节论文背景和选题根据11研究背景和选题根据111研究背景 众所周知，地貌学重要研究地表形态的特性、成因、分布及其发育规律(杨景春等，1999)。老式地貌学侧重于形态描述和成因摸索，但随着世界经济的持 续发展和环境问题的日益突出，促使地貌学界要加速应用和动力因果两大方面的 研究。遥测、遥感、微测、地理信息系统和测年等新技术的迅猛发展，有效的提 高了地貌学各个方面，特别是应用、动力因果和区域对比方面的研究能力。1993 年，国际地貌学家协会(IAG)在专项报告上指出：地貌学此后的发展要与其她 学科交叉，要更多地使用新技术、新措施(吴正，1999)。地貌要素作为自然地理环境要素的重要构成部分，在一定限度上控制着其她生态与环境因子的分布与变化，是地理学研究的核心与基本内容之一。地貌图是 体现地貌研究成果的一种重要形式和区域地貌研究的重要手段与措施，在农业生 产、生态环保和国防建设等方面都发挥着巨大的作用。因此，地貌图的编制 对指引国内生态环境建设、工程规划以及科研与教学等均有重要的价值。此外， 从地图学科的角度来看，地貌图也是一类专项图，它的编制对地图学科的发展， 也具有很大的意义。地貌制图是-f介于地貌学和制图学(地图学)之间的边沿 学科，其研究对象是在成因分类的基本上划分地形及其组合，如地形类型或地形 类型综合体(苏时雨等，1999)。老式的地貌制图以手工和野外调查为主，虽然 制图精度较高，但由于工作量大，历时时间较长，满足不了信息时代的规定。随 着遥感和地理信息系统技术的迅猛发展，大量需要在野外完毕的地貌制图工作可 转到室内完毕，遥感影像、DEM数据等都可成为地貌制图的重要数据源。借助于 地理信息系统等先进技术来加工和更新历史专项地貌图，不仅可以在较短的时间 内推陈出新，大大缩短制图时间，并且能较快地为社会服务。特别是近年来，利 用遥感资料来进行数字地貌制图措施的研究已经呈现出蓬勃的发展态势(张兵， 1996；John D Vitek,et al，1996；林俊清，；R K Vincent，et al，)。国内的地球科学家曾在一系列国家大型项目支持下，对国内地貌进行了长 期、系统、进一步的研究，积累了大量的贵重资料。但由于多种因素，时至今天， 一大批珍贵的地貌图、野外考察资料与图片濒临失散，或者由于年代长远，部分 资料已被损坏：同步，某些老专家的去世也许会导致某些资料永久性遗失。因此， 急需对前辈科学家研究所获得的地貌数据及资料进行集成与数字化更新，而这其 中需要我们在新的技术支持下，不断的摸索更加有效的地貌制图新措施，使众多 科学家的心血不至于白费。目前，随着中国l：100万数字地貌制图工作的开展， 摸索这种统一的数字地貌制图措施已显得非常重要，且势在必行。此外，20世纪50年代后来，地貌学进入了一种新的发展阶段，它逐渐从以兰州大学研究生学位论文往的定性描述转入数理分析和定量研究。定量地貌形态分析可以全面、系统地定 量研究三维地表形态，提取多种有用的地形基本要素与地貌形态特性参数，为地 貌综合分析准备基本材料。然而，由于地貌数据的庞大、计算的繁琐使得定量地 貌研究发展缓慢。也正是迅猛发展的GIS技术，以其强大的数据管理、分析、计 算功能，为定量地貌研究提供了强有力的技术支持。故而，本文在探讨基于遥感 和GIS技术的数字地貌制图新措施之余，选用了位于图幅左下角祁连山东段地区 的五条河流，尝试进行了流域定量构造地貌的研究，进一步摸索遥感、GIS技术 与老式地貌学结合的新途径。112选题根据1：100万中国地貌图的分图幅原则采用国家1：100万地形图的分幅措施。每 幅图纬差为4。，经差为6。，兰州幅位于102。一108。E和36。-40。N之间， 命名为J一48。图幅内地貌类型复杂多样，基本地貌形态类型涉及平原、台地、丘 陵、小起伏山地、中起伏山地和大起伏山地；基本地貌成因类型涉及湖成地貌、 流水地貌、风成地貌、冰JJf地貌、冰缘地貌、干燥地貌、黄土地貌；海拔高度主 要以中海拔为主，有极小部分高山之巅位于高海拔地区。兰州幅在本次全国l：100 万地貌制图的64个研究区中是非常典型的，因而是进行数字地貌制图研究的理 想区域。此外，本文作者也对本研究区的部分区域进行过野外考察，有一定的直 观的印象，有助于地貌类型的遥感解译。另一方面，早在“六五”期间，为摸清国内自然条件和资源的家底，就将l：100 万地貌图的研究列为19781985年科学技术规划重点项目108项的第一项(农 业自然条件、自然资源和农业区划的研究)和全国自然科学规划中地学规划的第 五项(水土资源和土地合理运用的基本研究)的研究课题。自1980年起，全国 100多名专家和学者便联合开展了“中国l：100万地貌图”的试点研究和编制工 作，编撰了中国l：100万地貌图制图规范，先后编辑出版了15幅地貌图，不 仅使地貌制图的科学水平达到了新的阶段，并且对中国地貌的结识进一步加深， 兰州幅(J一48)便在其中。这给本次数字地貌制图措施与老式制图措施的对比研 究发明了有利条件。12重要研究内容地貌制图是专项制图的研究内容之一，数字地貌制图和老式地貌制图不同， 它在制图措施、制图过程、数据集成、数据存储与体现以及空间分析等诸多方面 始终都体现出数字特性，因此对于数字地貌制图措施的研究在提高地貌专项制图 的内容以及技术方面均有着重要的意义。本次数字地貌制图重要以遥感影像和DEM为重要数据源，借助于遥感与地 理信息系统等先进技术来获取地貌制图的数字信息，这样不仅在制图措施上优于 老式的地貌制图，其地貌分类指标都可完全实现定量化，并且还可以将地貌信息 以数字形式长期保存下来，避免由于年代长远或意外因素而导致研究成果损坏或兰州大学研究生学位论文者丢失，对于长期完好地保存数字地貌信息有着重要的意义。 此外，随着全国l：100万数字地貌制图工作的开展，在遥感和地理信息系统技术的支持下，运用遥感资料来摸索一种统一、迅速、高效的数字地貌制图措施对于规范制图流程、提高制图效率、节省人力、物力、财力，保证全国1：100万 数字地貌制图工作的顺利开展等均有着重要的科学意义和应用价值。第二节地貌制图研究进展 21国内外地貌制图研究进展211国外研究状况在国际地貌制图研究及实践应用中，前苏联始终处在领先地位。马尔科夫认 为地貌应涉及三方面内容：地形形态、地形成因和地形年代。1952年，AN斯皮 里顿诺夫的著作地貌制图学问世，它是世界上初次完整系统论述地貌制阻原 理和措施的专著，是地貌澍图发展史上具有转折意义的重要著作。该书总结了前 苏联地貌制图学的先进经验，觉得地貌制图学属于一门专门学科，它重要研究： 地貌制图的原则和措施的发展史、地貌制图学研究对象的分类原则、在图上体现 多种地貌对象的措施、地貌图的分类、多种类型地貌图的内容以及绘制原则与规 则、地貌制图法(野外的及室内的)、地貌图在国民经济中的应用等(苏时雨等， 1999)。除前苏联外，波兰、法国和捷克等国家在地貌制图研究方面也各具成就 和特色。20世纪60年代至80年代，国际地貌调查和制图研究进入高潮(苏时雨等， t999)。1968年成立了国际地貌调查与制图委员会，全面推动地貌调查和制I訇的 规范研究工作，并增进国际间的交流与合伙。特别是在编制欧洲地貌图的过程中， 各国地貌学家的国际合伙极大增强，并进一步激发国际地理学不同成员国的地貌 研究爱好。后来各国都在积极推动和发展本国的地貌调查和制图。例如，前苏联 完毕了全国1：400万地貌类型图，荷兰开展了l：l万的全国地貌填图工作，并建 立了相应的数据库系统，l：250万的欧洲地貌图编制更成为世界的典范。近二三十年来，国际地貌制图的发展，以欧洲为主，逐渐形成某些共同关注 的研究课题及趋向：(1)开展国际化统一图例和制图规范化的实验研究；(2)为 保证从主线上确立大比例尺地貌资料的可靠性，各国普遍注重实地调查、区域地 貌的进一步研究和具体制图规则的拟定；(3)分析图和综合图的争议越来越剧烈； (4)部门和专项地貌图的编制；(5)遥感技术和计算机技术应用于地貌制图中， 使地貌图面貌和成图速度大为改观和提高(David RButler，et al，1998；OlavSlaymaker，：ASMMaksud Kamal，et al，)。212国内研究状况中国地貌制图与研究历史悠久，长沙马王堆汉墓出土的两千一百年此前的古地图，是世界上最早的地貌图，但近代地貌制图始于20世纪50年代。国内的地兰州大学研究生学位论文貌制图事业在很大限度上受到前苏联的影响。50年代，地貌制图工作从一开始就 紧密的环绕着生产建设的需要而开展。60年代，在国家自然地图集中地貌图自成 图组，基本上反映了国内地貌分布规律和区域分异状况。可以说从50年代开始 至60年代中期，以地貌区划为中心的地貌制图工作，是国内地貌制图发展史上 第一次高峰阶段。约从60年代中期开始，部门地貌或专项地貌制图向纵深发展， 在沙漠制图、喀斯特地貌制图、冰川、冻土地貌制图和海洋地貌制图方面获得了 较大进展，同步都市地貌制图这一新兴领域也悄然兴起。在“六五”、“七五”科 学技术发展规划期间，结合“农业自然条件、自然资源和农业区划研究”、“水土 资源和土地合理运用的基本研究”课题，开展了国家l：lOO万地貌图的编制研究， 再次掀起全国性地貌制图活动的高潮，其规模、广度和深度都是空前的，并成立 了“中国1：lOO万地貌图编辑委员会”，由中国科学院地理研究所主持，各省(区)均有委员参与。在全国地貌制图活动第二个高潮的推动下，在“中国1：lOO万地貌图编制实 验研究”(中国科学院科学基金资助项目)告一段落之后，几乎同步按两种学术 思想开始了全国l：400万地貌制图的编制研究。其中由中国科学院南京地理与湖 泊研究所主持编制的1：400万中国及其毗邻地区地貌图，更多的吸取新近欧洲 地貌制图的经验，采用以构造地貌为基本，突出主导成园，并辅以地貌形态的编 制原则。另一新图中国1：400万地貌图则在全国1：lOO万地貌图编制实验研 究和国内第一部地貌制图规范基本上，对海拔级别划分原则做了合适调节，并与 起伏度结合从两个角度以直观的地貌形态，从总体上反映大地构造和地质构造的 地貌轮廓。总的来说，地貌制图的编制因目的、用途和所持学术观点的不同，在成因作 用、营力侧重、制图表达手段方面，以至采用的制图比例尺等都会有所不同。根 据不同的状况，广泛开展制图实践和理论措施摸索，对推动地貌制图学科发展、 生产应用以及国际交流都很有益(苏时雨等，1999)。另一值得注意的动向是，为配合遥感和地理信息系统的建立，地貌类子系统 分类分级及其实体信息的采集、储存、分析与应用，已成为一项很有发展前景和 实际应用的研究课题。地貌制图分析组合图例的采用及其不同层次的地貌图成 果，已为系统的建立地貌数据库打下了良好的基本。但仍需要进一步明确应用目 标，探讨技术措施和规定，适应新的客观形势，结合任务努力开发零星分散地貌 资料的运用率，力求把区域地貌进一步研究、地貌制图、遥感和地貌信息系统四者 有机连成一体，提高研究和服务水平(苏时雨等，1999)。22国内外地貌分类系统研究进展地貌分类系统是研究地貌制图过程中的基本理论问题之一，是编制地貌图的 基本，科学合理的地貌分类是地貌图与否有使用价值的核心之一(苏时雨等， 1999)。这一问题比较复杂繁琐，目前尚无统一的方案，就不同的派别和论点来 说，其重要根据可以总结为按形态、按成因、按形态成因、按多指标综合等多种兰州大学研究生学位论文方式进行划分。但是在具体分类时，又浮现了多种多样的方案。据潘德扬先生 (1962)分析收集的1884-1963年间分类方案就有57种，对推动地貌制图有启 迪和借鉴意义的分类思想重要有：1884年，wM台维斯提出按照成因的分类措施， 重要借助于地质构造和侵蚀量为原则来进行地貌类型划分，并根据堆积作用、上 升作用和破坏作用进行再分类；1894年，A彭克提出按地表形态的分类措施，将 地貌分为平原、山崖、河谷、山地、凹地和洞穴六种基本类型；1939年，罗培克 的分类注重成因与地貌形态景观体现关系的研究：1941年，KK马尔科夫的分类 观点与其她学者最明显的差别，是注重考虑地形特性与大地构造分区的关联性， 并以此为高层次成因划分的原则；1952年，AN斯皮里顿诺夫主张形态成因综合 考虑进行地貌分类，具体划分了外营力类型，如：重力的、坡积的、河流的、湖 泊的、海洋的、冰川的、风成的、喀斯特的、生物的、火山的、构造的、人为的 等；1954年，cB埃普什杰因提出了一种较为简要的地貌形态成因分类，她主张在大的成因种类中只列出三项，即侵蚀构造地形、构造剥蚀地形和剥蚀堆积地形；同期，He波多别多夫为悃提出的地貌分类，基本是直接从形态入手，并试图对各类形态给出定义。国内地貌分类研究较早，但在50年代此前长期处在停滞状态。50年代后来， 有关前苏联地貌分类的专著大量传入国内，加之国内经济建设的需要和中国自然 区划工作的开展，在地貌分类问题上进行了较多的讨论，其中有代表性的地貌分 类方案重要有两个：(1)1956年，周廷儒、旌雅风和陈述彭等先生在中国地形 区划草案中，基本采用形态指标将全国划分为平原、盆地、高原、丘陵、中山、 高山6大类型。(2)1958年，沈玉昌为配合中国地貌区划工作，提出以“成因” 为地貌分类原则的分类系统，针对中国陆地地貌类型，一方面划分出5大类，即构 造地貌、侵蚀剥蚀的构造地貌、侵蚀剥蚀地貌、堆积地貌和火山地貌。大类之下 分为类型，类型下进一步划分出亚型(沈玉昌，1958：1961；1982)。1964年出 版的中华人民共和国自然地图集的“中国地貌图”按照内、外营力将中国划 分为难积平原、剥蚀平原和高原、剥蚀台原和山地三大类，再按外营力划分出45 类二级类型(国家大地图集编撰委员会，1964)。此后，1987年出版的“中国1：100 万地貌图制图规范”中采用的是形态与成因相结合的措施，以纵向17种形态和 横向10种成因组合而成的形态成因类型(1：100万中国地貌图编委会，1980；中 国科学院地理研究所，1987)。1993年，陈志明先生主编的中国及其毗邻地区 地貌图(1：400万)采用多层体现的方式，按照构造地貌进行分类。1994年， 李炳元主编的中国1：400万地貌图在中国15幅1：100万地貌图分类系统的 基本上，划分出7个基本形态，按照中国地势特性，划分出5级海拔级别，组合 出28种基本地貌类型，其成因按照内外营力结合分为15种类型(中国科学院地理研究所，1994)。总的来说，有关地貌制图分类系统，多数学者还是环绕一定的形态主体，从 不同方面去深化对各类成因条件的结识。不同形态级别的地貌实体，相应着它们 的成因系列关系，虽然是以形态为主的划分方案，也没有放弃各类成园条件对各兰州大学研究生学位论文形态特性影响的区域分析。由于任何地貌类型均有一定的成因，形态自身反映着 成因，而成因又控制着形态，一般状况下形态与成因是一致的。固然，也有这样 的状况，相似的形态也许有不同的成因，如采用多指标的成因限定，不同成因的 相似形态将会辨别开来。只有定形、定性与定量的密切结合，对地表形态的研究 才有也许深化，其研究成果在生产中的应用才具有重要意义。从地貌制图的角度 来说，接受形态成因的分类思想应是最佳的指引原则(苏时雨等，1999)。第三节论文的研究思路和拟解决的问题老式的地貌制图措施一般是通过地貌标绘图来制作。制作1：100万地貌图， 一般选择1：10万或1：25万地形图为工作底图，过渡比例尺为1：50万，最后形 成1：100万地貌类型图。这种措施数据精度较高，同步在不拟定界线的地区，一 般采用野外实地踏勘的措施，但工作量大，周期长。随着遥感和地理信息系统技 术的发展，大量需要在野外完毕的地貌制图工作可在室内完毕，并可建立相应的 地貌数据库，从而为开展全国宏观生态与环境规划治理提供重要的科学基本数 据。现今，遥感数字地貌制图已成为国内外地貌制图的主流，它是以遥感影像为 重要信息源，整合多元数据为基本，借助于专家的野外地貌知识，采用基于GIS 技术的分类编码系统和地貌信息提取措施，在对制图区域地貌特性整体研究的基 础上，对地貌类型进行分类与制图的过程。目前，地貌制图以遥感卫星影像为基本数据源，以出版了的或草图形式的各 类比例尺的地貌图为参照，其制图环节为：先配准并镶嵌ETM+数据，扫描各类地 貌图，并用大比例尺的矢量数据进行配准，形成数字栅格图(DRG)，使影像和 图件拥有相似的投影，将1：25万的DEM转换成等高线，在ArcMap中加入E1M+、DRG和DEM，采用目视解译的方式来修改和完毕1：100万地貌类型图。本次研究的重要目的是：(1)在总结前人研究地貌分类与制图的基本上，借 助于遥感与地理信息系统技术和措施；(2)以l：100万地貌图兰州幅为例，摸索 遥感地貌制图流程；(3)以兰州幅遥感地貌制图为基本，讨论遥感地貌制图的几 个核心技术问题，涉及DEM上自动计算起伏度的最佳记录窗口、遥感影像地貌 界线划分的比例尺拟定、地貌界线与DEM等高线关系以及遥感地貌自动化制图 等，为编制全国1：100万地貌图提供应用理论基本和措施。兰州大学研究生学磕论文第二章兰州幅地貌特性第一节研究区的基本地貌特性11区域地理概况兰州幅地处国内西北，跨越内蒙、甘肃、宁夏、青海和陕西等五个省(区) 的部分地区。从经纬度来看，本图幅位于北纬36。至40。，东经102。至108。 之间，东西长达500多公里，南北跨越400多公里(图21)。图幅总面积为20 多万平方公里。纵观全图幅，其地理概况有如下特点：高原地貌是其主体，其海 拔所有在1000米以上，大部分在1000至1500米之间，另一方面是t500至米。 地势最高处位于图幅西南部的冷龙岭，海拔4843米；最低点在图幅东北部的河 套黄河谷地，海拔1014米左右。高原上地貌类型复杂多样，重要有湖成地貌、 流水地貌、风成地貌、干燥地貌和黄土地貌等。风成地貌重要分布在图幅的北部， 其面积约占全图幅前置分之三左右，是图幅中面积最大的类型，国内出名的巴丹 吉林沙漠、腾格里沙漠和毛乌素沙地就坐落在这里。大沙漠的东南是黄土地貌， 这里沟壑交错，其间有塬、墚、墚峁和峁等黄土地貌形态，通称陇西、陇东和宁 南黄土高原。山地地貌重要集中在图幅的西南部，雄伟的祁连山脉呈北西西一南 东东向，自西伸入本图幅。这里山势险峻，群峰起伏，海拔大多高达4000米以 上。从山顶至山脚，垂直分布有冰川、冰缘、流水和干燥地貌。乌稍岭以东，山 势渐低。余脉东延，与宁南、陇西黄土高原连成一体。贺兰山和桌子山呈南北向 矗立在鄂尔多斯高原和阿拉善高原之间，构成高原中的脊梁。黄河从图幅的西南 角流入，从东北部流出，全长800多公里，形成了一系列串珠状的河谷平原，比 较大的有兰州河谷平原和靖远河谷平原等。除了西南部、南部的山地和黄土高原， 其河谷比较发育之外，其他大部分地区，地表径流很少，甚至没有地表径流(钟德才，1987)。本图幅地处中纬度，并且远离海洋，深居内陆，属中纬度干旱或半干旱气候。 因图幅范畴很大，气候的东西变化和南北差别比较明显，地势的巨大差别，更加 深了气候条件的不同。根据各地区气候的差别性及其在地貌形成中的作用，本区 可划分出下列六种气候地貌类型区：干燥作用地貌区、风成作用地貌区、黄土地 貌区、流水作用地貌区、冰川作用地貌区和冰缘作用地貌区(钟德才，1987)。兰州大学研究生学位论文图2-I研究区ETM影像Fig2-1 ETM image ofresearch area12地貌构造特性与地质构造条件121地貌构造特性 高原地貌景观是图幅内的主体，区内地面海拔高度均在1000米以上，并且较为平缓，多数为起伏不大的丘陵和平坦的平原，地势整体上西南高、东北低。因此，大部分水系从西南流向东北。干燥地貌和风成地貌在区内广泛分布，类型 复杂，形态多样。图幅东南部地势也比较高，重要为黄土丘陵，海拔1500至 米。区内黄土地貌较为典型，不仅分布广、起伏度大并且土层厚度也非常大。本 区地貌物质成分重要由沙粒、砂页岩和黄土构成。其中，腾格里沙漠、巴丹吉林 沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙地均由中细沙构成；几条出名的山脉，如祁连山、 贺兰山、桌子山等，大部分由砂岩构成：鄂尔多斯高原和阿拉善高原的某些平原 丘陵，重要由砂页岩构成。本区的另一明显特点是：在图幅的西南部和中部，山 地成明显的弧形构造排列。从东北至西南，第一列是麦垛山、眼山、烟筒山、窑山、云雾山；第二列是长岭山、红山、大草墩山、小洞山、香山、米宝山、墩山； 第三列是毛毛山、老虎山、大峁槐山、屈吴山、西华山、南华山、六盘山；第四 列为冷龙岭、喜鹊岭、朝阳山等(钟德才，1987)。122地质构造条件地质构造是地貌发育的基本，地貌的平面分布与垂向起伏，受地质构造的严兰州大学研究生学位论文格控制。本图幅重要由两个一级大地构造单元构成。图幅的西南部属于祁连褶皱 系，其她广大地区属中朝准地台。祁连褶皱系是一种自震旦纪以来至三叠纪末， 长期活动的构造单元，呈北西向延伸，其东南段伸入本图幅，并明显的提成下列 四个二级构造单元：河西走廊边沿拗陷构造带、北祁连地向斜构造带、中祁连地 背斜构造带和南祁连地向斜。中朝准地台占据了本图幅大部分地区，长期以来是 一种相对稳定的地区，但其发展是不平衡的，有些地区属于长期隆起区，如桌子 山和贺兰山以西的广大阿拉善高原地区；有些地区前期为拗陷区，后期为隆起区， 如鄂尔多斯高原、桌子山、贺兰山、六盘山等地区。根据其构造特点，中朝准地 台在本图幅范畴内，可进一步分为三个二级构造单元：阿拉善台隆、鄂尔多斯台 缘褶皱带和鄂尔多斯台拗。上述地质构造的基本特点，是本图幅宏观地貌形成的 重要基本，也是导致图幅复杂多样的地貌格局的决定性因素之一。根据构造运动 与地貌的关系，本区又可划分为(断)陷拗陷平原和隆起的山地丘陵平原两大类 构造地貌类型(钟德才，1987)。第二节地貌制图的既有研究成果及数据资料21研究成果，解放前，与本图幅范畴有关的研究论文和图件多是有关地质方面的。1937年 杨钟健和卡美年对甘肃皋兰、永登的新生代地质作了研究，并编制了地质图。关 于地貌方面的论著为数不多，有1947年陈梦熊的甘肃中部之地文。解放后， 国家为了开发西北，整治黄河中游的水土流失河题，进行了大量的考察研究工作， 编写出版了许多论著，如1956年陈梦熊的祁连山东段之山系；1957年刘增乾 的祁连山东段地形纲要；1953年黄秉维的陕甘黄土区域土壤侵蚀因素和方 式；1958年罗来兴等编写的黄河中游黄土区域沟道流域侵蚀地貌及其对水土 保持关系论丛，潘德杨的银川平原及其附近的第四纪地质与地貌，王德基的兰州地区地貌类型区划；1959年中国科学院高山冰雪运用研究队的祁连山 现代冰川考察报告；1964年谭见安的内蒙古阿拉善荒漠的地方类型；1965 年刘东生的中国黄土堆积等等。70年代和80年代，编制出版了科学性比较高的多种比例尺地形图、地质地 貌图。如中国科学院地理研究所主持，中国t：100万地貌图编辑委员会主编的中 国1：100万地貌图J一48(兰州)；中国科学院地理研究所和国家筹划委员会编制 的1：400万中国地貌图：1：100万青海地貌图；张宗祜主编的中国黄土高原1：50 万地貌类型图；内蒙古自治区资源系列地图编辑委员会主编的内蒙古资源系列地 图(1：100万地貌类型图)：宁夏地质局研究队编制的宁夏自治区l：50万地貌类 型图，以及陕西师大地理系编制的陕西省l：50万地貌类型图。为我们编制本图 提供了可靠的科学根据(图22)。兰州大学研究生学位论文图2-2研究区已出版的部分地貌图Fig22 Historic geomorphologic maps ofresearch area22基本数据源本次数字地貌制图工作选用1990年的TM和的ETM多光谱遥感数 据(7、4、2波段合成，均以夏季为主)作为提取原始地貌信息的基本资料。原 始影像在ERDAS85软件的支持下，已通过几何校正、图像融合等预解决，其空 间辨别率为30米，影像质量较高，完全可以满足l：100万地貌制图的需要。此 外，为了保证分幅解译后全国范畴内各图幅的接边解决，遥感影像的范畴比原则 的分幅图框向左右和上下各扩大了5km。辅助数据重要有：1：25万DEM数据(本数据为国家基本地理信息中心制作 的全国原则数字高程数据，数据采样格网大小为100米，数据格式为ArcGIS的 鲥d格式)、l：25万地形数据(要素重要涉及：等高线、水系、居民点等，格式 为ArcGIS的coverage格式)、1：50万地质图(coverage格式)、比例尺不一致的 扫描数字图DRG(重要有：中国l：400万地貌图、中国l：100万地貌图J一48、 中国黄土高原1：50万地貌类型图、内蒙古资源系列地图和宁夏自治区1：50万地 貌类型图，数据均为img格式)、已出版的纸质图(涉及中国1：100万地貌图J一48 和中国1：400万地貌图)以及各类文字资料等。在数据预解决中，为了既能与全国l：100万地貌制图坐标系统相一致，又能充足保证本研究区的数据资料变形较小，本次工作将多种类型的矢量数据、扫描兰州大学研究生学位论文图件和遥感影像等都要统-N同一坐标系统中。其投影系统的具体参数如下：Transverse MereatorFalSe Easting：500000000000 False Northing：0000000Central Meridian：l 05000000Scale Factor：1000000 Latitude Of Origin：0000000GCS WGS 1984Datum：D WGS 1984Prime Meridian：0第三节研究区内地貌分类系统地貌分类是地貌制图豹基本，是地貌制图学研究中的重要理论问题之一。到 目前为止，国内外研究者已经提出了众多的分类方案。由于人们结识的角度和程 度不同，因此地貌分类系统也会不同。前面已经简介目前的地貌分类系统大体上 可分为按形态、按成因、按形态成因、按多指标综合等多种方式，每一种分类系 统均有自己突出的优势之处，而要建立一种包罗万象的统一的分类方案来反映整 个地貌则非常困难，目前也没有统一的地貌分类系统。本次研究重要以中国科学院地理研究所主持编订的“中国1：100万地貌制图 规范”(科学出版社，1987年)以及中国科学院地理研究所李炳元研究员主编的 “中国1：400万地貌图”(科学出版社，1994年)的分类系统为基本，结合“中 国1：100万地貌图J_48”的地貌分类方案(表2-I)，采用形态和成因相结合的 分类原则。在基本地貌形态上，重要是运用DEM计算出的海拔和地势起伏度相结 合划分出山地、平原等基本地貌形态类型共8类(表2-2)。在基本地貌成因类型上重要借用“中国1：100万地貌制图规范(1987年)” 的陆地地貌成因分类方案，将全国共划分出15种成因类型。而根据兰州幅1：100 万地貌图(j-48)，该研究区所涉及的成因类型共七大类，分别为：干燥地貌、 风成地貌、黄土地貌、流水地貌、湖成地貌、冰川地貌和冰缘地貌。将基本地貌 形态类型与基本地貌成因类型相结合，并参照兰州幅1：100万地貌图分类系统， 综合表2一l和表22，可得出该研究区内的基本地貌类型分类系统(表23)。兰州大学研究生学位论文表2-1研究区l：100万地貌分类系统(引自兰州幅1：100万地貌类型图)Tab21 Geomorphologic classification of 1：1000，000 in research area成因八形态类型平原(1)台地(2)丘陵(3)中山(5)高山(6)干燥作用丘陵干燥地貌(A) 干燥作用平原(A3) 干燥作用台地(A2)干燥作用中山(A5)(A3)风成地貌(E)风积平原(E1)风积丘陵(E3)黄土覆盖的中山 黄土地貌(H)黄土平原(a1)黄土台地(H2)黄土丘陵(H3)(H5)侵蚀剥蚀小起伏 侵蚀冲积平原(FI：)侵蚀侵蚀中山(F51)洪积剥蚀洪积冲积平原(FIs)剥蚀剥蚀侵蚀剥蚀中起伏流水地貌(F)台地网洪积平原(FI)台地丘陵中山(F52)(F2t)丘陵河谷平原(FIs)(F2a)(F3)侵蚀剥蚀大起伏(F32)中山(Fr)湖滩(LI，。) 湖成地貌(L)湖积冲积平原(LIn)冰川作用的冰川地貌(G)大起伏高山(G63)冰缘作用的中 起伏高山(P62)冰缘地貌(P)冰缘作用的大起伏高山(P63)表2-2研究区基本地貌形态类型Tab2-2 Basic geomorphologic shape types ofthe research自_髓塞拔高度起伏度中海拔10003500m高海拔35005000m平原(一般30m)中海拔台地丘陵(200m)中海拔丘陵 小起伏山地f200500m)小起伏中山中起伏山地(500-1000m1中起伏中山中起伏高山 大起伏山地(1000-2500m1大起伏中山大起伏高山12兰州大学研究生学位论文表2-3研究区内地貌分类系统The geomorphologic classification ofthe research area表2-3一I研究区内流水地貌分类系统 流水地貌海 成次级坡度起伏度次级成因形态类型名称拔 因形态坡向河道河道河道河床河床江心洲江心洲冲积低的低河漫滩河漫滩高的高河漫滩平原低阶地河流低阶地冲积洪积冲积洪积平原平坦的平坦的洪积平原洪积洪积扇倾斜的倾斜的洪积平原河谷河谷平原流冲积高阶地平坦的平坦的河流高阶地中台地洪积高的起伏的起伏的洪积高台地 海高的平坦的平坦的侵蚀剥蚀高台地 拔平缓的侵蚀剥蚀中海拔平缓低丘陵水低的缓的侵蚀剥蚀中海拔缓低丘陵丘陵缓的侵蚀剥蚀中海拔缓高丘陵高的陡的侵蚀剥蚀中海拔陡高丘陵平缓的侵蚀剥蚀小起伏平缓中山小起伏侵蚀剥蚀缓的侵蚀剥蚀小起伏缓中山山地陡的侵蚀剥蚀小起伏陡中山中起伏缓的侵蚀剥蚀中起伏缓中山山地陡的侵蚀剥蚀中起伏陡中山大起伏缓的侵蚀剥蚀大起伏缓中山山地陡的侵蚀剥蚀大起伏陡中山兰州大学研究生学位论文表2-3一II研究区内干燥地貌分类系统干燥地貌海 成次级坡度起伏度次级成因形态类型名称拔 因形态坡向干燥洪积平原平坦的平坦的干燥洪积平原 洪积倾斜的倾斜的干燥洪积平原起伏的起伏的干燥洪积平原平原干燥剥蚀平原平坦的平坦的干燥剥蚀平原剥蚀倾斜的倾斜的干燥剿蚀平原起伏的起伏的干燥剥蚀平原 干燥洪积低台地 平坦的平坦的干燥洪积低台地 低的倾斜的倾斜的干燥洪积低台地起伏的起伏的干燥洪积低台地 洪积干燥洪积高台地平坦的平坦的干燥洪积高台地干高的倾斜的倾斜的干燥洪积高台地台地中起伏的起伏的干燥洪积高台地海干燥剥蚀低台地拔低的平坦的平坦的干燥剥蚀低台地燥倾斜的倾斜的干燥剥蚀低台地剥蚀干燥剥蚀高台地高的平坦的平坦的干燥剥蚀高台地 倾斜的倾斜的干燥剥蚀高台地 平缓的干燥作用的中海拔平缓低丘陵低的缓的干燥作用的中海拔缓低丘陵丘陵平缓的干燥作用的中海拔平缓高丘陵 高的缓的干燥作用的中海拔缓高丘陵陡的干燥作用的中海拔陡高丘陵侵蚀剥蚀平缓的干燥作用的小起伏平缓中山小起伏缓的干燥作用的小起伏缓中山山地陡的干燥作用的小起伏陡中山中起伏缓的干燥作用的中起伏缓中山山地陡的干燥作用的中起伏陡中山14兰州大学研究生学位论文表2-3一HI研究区内风成地貌分类系统 风成地貌海 成次级坡度起伏度次级成因形态类型名称拔 因形态坡向平沙地平沙地风积波状沙地波状沙地平原洼地风蚀洼地风蚀波状平原风蚀波状平原固定沙丘固定沙丘半固定沙丘半固定沙丘新月形新月形沙丘风积格状格状沙丘流动沙丘梁窝状梁窝状沙丘 丘陵风复合型复合型穹状沙丘中穹状海新月形新月形沙垄 沙垄拔风蚀复合型复合型沙垄成高的风蚀高丘陵 链状链状沙山复合型复合型链状沙山链状复合型链小起伏复合型链垄状星状沙山侵蚀剥蚀垄状星状山地综合型综合型星链状沙山 星链状综合型综合型星垄状沙山 垄状兰州大学研究生学位论文表2-3一IV研究区内黄土地貌分类系统黄土地貌海 成次级坡度起伏度次级成因形态类型名称拔 因形态坡向冲积扇山前黄土平原涧黄土涧平原堆积坪黄土坪平地山间黄土平地黄土塬塬平坦的平坦黄土塬倾斜的倾斜黄土塬 台地黄土低台塬黄台塬黄土高台塬中 墚塬黄土墚塬海低的低黄土斜墚拔斜墚高的高黄土斜墚 土 侵蚀剥蚀低的低黄土峁粱丘陵峁粱高的高黄土峁梁低的低黄土峁峁高的高黄土峁小起伏缓的黄土覆盖的小起伏缓中山山地陡的黄土覆盖的小起伏陡中山中起伏缓的黄土覆盖的中起伏缓中山山地陡的黄土覆盖的中起伏陡中山16兰州大学研究生学位论文表2-3一V研究区内冰川地貌分类系统 冰川地貌成 次级次级坡度起伏度海拔形态类型名称因成因形态坡向中起伏侵冰川作用的中起伏陡中山 中海拔陡的山地冰蚀冰川作用的中起伏陡高山大起伏川剥高海拔陡的冰