梁 朋 田勤儉 蘇 鵬 王 林 李文巧 胡朝忠

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利用DEM技術自動提取龍門山南段青衣江階地面的研究1

梁 朋 田勤儉 蘇 鵬 王 林 李文巧 胡朝忠

（中國地震局地震預測重點實驗室，中國地震局地震預測研究所，北京100036）

河流階地面是一種時間性、連續(xù)性非常高的層狀地貌面，利用跨斷層地區(qū)的河流階地變形可以定量地判別一個地區(qū)的斷層活動性。青衣江橫跨龍門山斷裂帶南段是一條區(qū)域性大河，由于龍門山南段構造活動強烈且河流階地被侵蝕程度嚴重，為了在室內更好、更快地解譯青衣江河流階地，使野外調查工作更具有針對性，本文在龍門山南段青衣江流域小關子至飛仙村一段，采用航測遙感技術制作的2m分辨率DEM和1/5萬數(shù)字高程模型，基于ArcGIS和MATLAB平臺進行了階地面提取和聚類分析，以模擬野外測量階地的流程，試圖通過計算機提取，快速獲取該地區(qū)更多的殘余地貌面，建立起較為完整的河流階地縱剖面。研究結果表明：野外測量數(shù)據(jù)與計算機自動提取結果相似度較高，具有較好的一致性；在完整的階地剖面中發(fā)現(xiàn)了蘆山盆地內部階地具有疑似拱曲現(xiàn)象；在大川-雙石斷裂附近階地有翹起現(xiàn)象，推測蘆山盆地西緣階地拱曲是由大川-雙石斷裂東側的一條未知斷層引起的，大川-雙石斷裂附近階地的翹起現(xiàn)象可能是在斷層逆沖推覆過程中形成的，同時結合區(qū)域年代歷史數(shù)據(jù)，推測該地區(qū)（蘆山盆地至大川-雙石斷裂）至少在晚更新世曾發(fā)生過構造活動。

河流階地 計算機提取 青衣江 GIS DEM

引言

層狀地貌面包括夷平面、剝蝕面和河流階地，層狀地貌面記錄了地區(qū)地貌的演化歷程，因此可以用殘存的層狀地貌面來反演地區(qū)的構造活動、氣候活動等內外動力演化的過程（潘保田等，2000；黃映聰，2006）。層狀地貌面廣泛存在，而且具有年代的意義，一個層狀地貌面就代表一個時代，是地貌學上的“地層”標志（崔之久等，1996）。這種特點不僅可以指示比較大范圍內的構造活動強弱，而且還大大拓展了研究地區(qū)構造活動的時間尺度。

伴隨著斷層的活動，地表上的河流階地會隨之發(fā)生變形。用河流階地作為標志物來獲取斷層位移量和運動模式是一種重要的研究手段。在過去的幾十年里，許多學者用河流階地來研究活動斷層，如：楊景春等（1998）通過研究河流階地的發(fā)育及變形情況來反映祁連山北麓的新構造演化特征；Scharer等（2006）用河流階地研究喀什地區(qū)的活動滑脫褶皺；Hubert等（2007）利用階地變形討論了南天山斷彎褶皺的活動機制；田勤儉等（2009）研究了汶川地區(qū)的階地與地震的關系，并以此為基礎探討了汶川地震的復發(fā)周期。

當前識別河流階地的主要方法，首先是在室內遙感圖像上完成目視解譯和劃定靶區(qū)，然后再進行野外實地調查。對具有代表性的河流階地采集年齡樣品或者根據(jù)階地沉積結構、礫石風化圈的風化情況、厚度，以及拔河高度等來判定河流階地的級次（李勇等，2005；張世民等，2010）。而且大多只是采用低級河流階地來研究地區(qū)的構造活動（李濤等，2011；李康等，2013），產生這種困境的主要原因是受限于高級層狀地貌面的獲?。▽訝畹孛裁娴哪甏涂臻g參數(shù)）（張軍龍等，2013）。因此，如何構建完整的層狀地貌面已成為構造地貌研究中急待解決的問題。

隨著高分遙感技術（InSAR、LiDAR等）的發(fā)展，精確高效獲取精細地貌形態(tài)有了新的解決方案。例如：劉靜等（2013）和陳濤等（2014）基于海原斷裂帶LiDAR掃描實驗項目，展示了LiDAR高分辨率遙感在微構造地貌研究中的潛力。如何利用高分辨率數(shù)據(jù)獲取目標信息，Dr?gu?等（2006）、Qin等（2009）和Mulder等（2011）相繼開展了很多利用DEM提取典型地貌特征的研究，但是利用高分辨率的遙感影像和DEM提取河流階地的研究目前還很少。龍門山構造帶南段的蘆山地區(qū)，其構造活動強烈而且地貌面被嚴重侵蝕，階地發(fā)育較差，階地面較小，DEM高程-像元值曲線不能完整地分辨出各級階地（宮會玲等，2008）。同時階地面被大量沖溝、尤其是高階地切割。張軍龍等（2013）認為，階地剖面線是確定階地面級別的一種方法，其中確定剖面線的位置是關鍵，而在切割較為嚴重的地區(qū)，誤差會增大。

本文的研究區(qū)位于龍門山斷裂帶南段，該段構造活動強烈而且地貌面被嚴重侵蝕，河流階地發(fā)育較差，晚第四紀遺跡不易保存，但階地變形對研究該地區(qū)斷裂活動形態(tài)具有非常大的幫助。為了在室內更好更快地完成解譯河流階地及輔助野外工作，使野外工作更具有針對性，本文選取橫穿龍門山斷裂帶南段的一條區(qū)域性大河——青衣江，試圖通過一種新的方法對中高分辨率DEM進行處理，獲取青衣江的小關子—飛仙村段河流階地的分布圖和階地縱剖面圖，并通過計算機提取的階地縱剖面圖識別該地區(qū)的階地變形特征。

1 龍門山南段地質概況

2013年4月蘆山地區(qū)發(fā)生了7.0級地震，這是繼汶川8.0級大地震后在龍門山斷裂帶上發(fā)生的又一次地震。許多學者對這次地震的成因給出了不同的解釋，例如：徐錫偉等（2013）根據(jù)地表破裂、余震空間分布和震源機制解，推斷蘆山地震由地下隱伏斷層引起；李傳友等（2013）通過對蘆山地震重災區(qū)的調查并未發(fā)現(xiàn)地表破裂帶，由此認為地震的發(fā)震構造是蘆山盆地下面的龍門山山前滑脫帶，而新開店斷裂和大川-雙石斷裂的微弱活動是滑脫帶運動引起的；Chen等（2013；2014）通過對蘆山地震重災區(qū)的調查及古地震的考察后認為，龍門山斷裂帶南段的活動性與中段存在顯著差異，其晚第四紀活動可能已向東側盆地前展。蘆山地震和汶川地震雖然發(fā)生在同一構造帶上，但二者的震源破裂單元并非一體，汶川地震的發(fā)震構造為中央-前山斷裂系，蘆山地震的發(fā)震構造主要與前山-山前斷裂密切相關, 而與中央斷裂關系不明顯。

龍門山斷裂帶位于四川盆地西緣，走向為北東-南西方向，長約500km，處于中國東西部構造地貌陡變帶上。它分隔了松潘-甘孜造山帶和揚子克拉通，東北端與秦嶺斷裂帶交匯，西南端與鮮水河斷裂帶相交。在龍門山南段，龍門山斷裂帶主要由后山隴東-耿達斷裂、中央鹽井-五龍斷裂、前山大川-雙石斷裂和山前隱伏斷裂組成。龍門山后山帶主要為變質巖系和雜巖體構成的沖斷掩覆體，顯示為厚皮沖斷構造，表現(xiàn)為密集的、緊閉的構造巖片；而龍門山前山帶由北東向展布的短軸背斜、向斜和逆沖斷層組合而成，顯示為疊瓦式推覆體和飛來峰構造，表現(xiàn)為構造巖片（Burchfiel等，1995）。在龍門山南段第四紀盆地和地層不發(fā)育，存在一系列北東向的斷層帶和弧形沖斷層束，如圖1所示（按正北方向逆時針旋轉45°繪制）。許多學者對該段的斷裂活動年代及特征進行了研究。例如：楊曉平等（1999）利用探槽中地層的錯斷和地層測年技術分析后認為，中央斷裂五龍斷裂在錯斷距今9萬年左右的沖積層后，被距今7.85萬年的坡積層覆蓋，剖面上地層的垂直位移為0.73m，大川-雙石斷裂錯斷了距今5.74萬年以來的沖積層，垂直位移為1.74m。董紹鵬等（2008）通過地質填圖、3D掃描儀等技術推測，大邑斷裂為全新世活動的盲斷層。張岳橋等（2010）和陳立春等（2013）認為，隴東-耿達斷裂所穿過的T2階地并未被錯斷，T2形成以來該斷裂活動不明顯；五龍地區(qū)T3階地面上存在斷層槽谷，疑似為由鹽井-五龍斷裂活動所致；在大川-雙石斷裂上，斷層谷地明顯，T1階地未被錯斷。

青衣江是穿過龍門山南段的一條區(qū)域性大河，流向為北東-南西向和北西-南東向，從上游河流形態(tài)特征上看，它可能受控于龍門山斷裂帶內的推覆和褶皺活動（賈營營等，2010）。自中更新世以來，在青衣江流域至少發(fā)育了6個階地，其主要受構造的制約，階地類型主要表現(xiàn)為基座階地（唐熊等，2009）。青衣江流域的地貌在西部主要表現(xiàn)為中高山區(qū)；在東部主要表現(xiàn)為盆地和褶皺；東部和西部的高差在4000m左右（圖2）。

2 河流階地的自動識別與提取

2.1 階地提取的原則和假設

原始河流階地一般有以下特點：①坡度??；②起伏??；③在較長距離內，每一級河流階地的拔河高度變化范圍不大。在地貌的演化過程中，階地的前緣剝蝕比沉積強，而階地的后緣更多的是由沉積作用形成的。同一級階地在不同地區(qū)的階地面沉積或侵蝕的速率也不一定相同，從而導致了同一級階地面頂部高度發(fā)生波動。雖然利用DEM提取階地面頂部高程時會忽略階地的同沉積不一致的問題，但是從另一個角度看，該方法卻有著巨大的優(yōu)勢，因為目前還沒有哪一種方法能確定階地基座是不是規(guī)則的（Demoulin等，2007）。

階地面識別主要是利用地表的坡度和曲率。在坡度發(fā)生改變的地方，其曲率也會發(fā)生變化；坡度變化越快的地方，其曲率變化也越大（圖3）。當然，也可采用地表粗糙度等地貌指數(shù)來描述，這些指數(shù)雖然含義不同，但是其目的都是為了獲取較為平滑的地表表面。采用曲率變化的主要目的為：一是去除溝谷、山脊上的低坡度平面；二是為相鄰的階地提供一個界限。例如：當針對某個地區(qū)的坡度設置過大時，而相鄰階地接觸較緊密且階地間隔較為平緩時，兩級階地可能被劃分為同一級，但是曲率在邊界的地方會變化很大。

為了獲取準確的階地縱剖面，筆者假設在不受斷層強烈影響的一段范圍內，階地的拔河高度是相似的且沒有級躍，其目的是為了消除在進行階地級次劃分時產生的影響。

2.2 采用的數(shù)據(jù)

利用DEM提取河流階地時，最重要的是確認DEM分辨率的高低。而針對不同地區(qū)階地的發(fā)育情況，對DEM分辨率的要求可以有所區(qū)別。

由于沿青衣江在小關子至靈關一段，階地發(fā)育較差，所以在進行階地自動提取時，對該段DEM分辨率要求較高。當中低分辨率DEM和遙感影像達不到要求時，可采用航空攝影測量獲取的高精度的DEM和遙感圖像，這對識別活動構造是至關重要的（陳桂華等，2006）?？紤]到航空攝影測量技術在我國已經(jīng)發(fā)展多年，其與衛(wèi)星遙感影像相比，航拍影像有更高的清晰度和分辨率，且實時性和自主性更強的特點，所以在本項目實施外業(yè)數(shù)據(jù)采集時，采用的是POS輔助航空攝影方案。該方案以運12為航空平臺，搭載了國產SWDC-4真彩數(shù)碼航空攝影儀用以獲取航片。

由于數(shù)字航攝相機的GPS天線相位中心、IMU幾何中心及相機的投影中心不重合，為了獲取航片中含有的偏心角和偏心線元素分量偏移值，還需要布設檢校場以獲取數(shù)字航攝相機與POS之間的安置關系。另外為了獲取飛機移動站的坐標值，在地面還布設了多套GPS基站，并采用GPS載波相位測量差分定位技術來推算飛機移動站的軌跡。在進行室內數(shù)據(jù)處理時，基于RFM、多基線、多重匹配技術提取高精度DEM和航空遙感影像，并要求在WGS84坐標系中DEM分辨率為2m，航空遙感影像分辨率為0.2m，GPS校檢得到DEM最大高程誤差為2m。

由于禾林村至飛仙村（尤其是在思延鄉(xiāng)一帶）一段階地較為發(fā)育，所以在進行階地自動提取時，對該段的DEM數(shù)據(jù)分辨率要求較低。筆者利用1:50000數(shù)字地形圖插值生成DEM，得到的DEM分辨率為10m，由于1:50000地形圖等高距為10m，所以兩根等高線之間的插值高度誤差為m級?；跊]有控制點的地形圖插值結果可能會對一、二級階地提取結果影響較大，但對拔河幾十米的高級階地提取結果影響卻很小。

2.3 數(shù)據(jù)預處理

沒有“匯”（洼地）的數(shù)字高程模型DEM（即無凹陷點DEM）是獲取真實河流剖面的關鍵。如果存在“匯”，則可能會生成錯誤的河流剖面。為了獲取真實的現(xiàn)今的河流剖面，采用DEM填洼是非常好的方法（Schaüble，2000）。

2.4 河流階地提取

2.4.1 河流階地范圍的定義

首先要做的是確定提取河流階地的范圍，因為如果范圍選取的過大，會把其他河道的階地包括進去；如果范圍選取的過小，階地又不能被完整地識別出來。由于龍門山南段河流階地大部分為基座階地或侵蝕階地，其上部河流相的沉積物較少，因此筆者采取流域限定的方法來限制河流階地的范圍。具體方法為先獲取青衣江的整體流域范圍，然后再提取青衣江的次級流域范圍?？紤]到青衣江主河道的階地通常出現(xiàn)在主河道與支流交叉的部位，并且沿支流方向在支流的上游一段距離內保存的非常完整（Demoulin等，2007），所以筆者在支流下游設置了一定范圍的緩沖區(qū)，因為緩沖區(qū)內的階地也同樣為主河道的階地。基于DEM解譯和野外考察的要求，最終確定緩沖區(qū)的設置范圍為300m，河流階地的提取范圍為“青衣江整體流域—青衣江次級流域+支流緩沖區(qū)部分”，具體如圖4所示。

2.4.2 疑似河流階地面的獲取

青衣江河流階地在不同的地方其發(fā)育和被侵蝕的程度是不同的，其主要表現(xiàn)為：在山前地區(qū)河流階地較為發(fā)育，并且侵蝕程度較低；而在青衣江進入山區(qū)后，河流階地發(fā)育范圍較小，被侵蝕的程度很高。所以在識別不同地區(qū)河流階地的時候，筆者根據(jù)青衣江不同段的標志階地的特征設置了不同的參數(shù)值。具體方法為：在山前地區(qū)河流階地的坡度范圍上限取8°，曲率絕對值的范圍上限取0.3；在山區(qū)河流階地的坡度范圍上限取13°，曲率絕對值的范圍上限取0.5。同時在ArcGIS中提取DEM的坡度和表面曲率，然后進行柵格疊加用以獲取符合上述條件的柵格范圍，最終轉換為矢量多邊形以獲取階地面的面積。由于在柵格疊加過程中會產生很多小圖斑，而這些小圖斑有相當一部分位于山脊或沖溝中，它對階地等級的歸類有非常大的影響，為此筆者對小于5pixel×5 pixel的小圖斑進行了刪除。

2.4.3 河流階地噪音的去除和階地級次的劃定

（1）首先定義每個階地面的代表高度即階地面的平均高度，這主要是針對DEM無法獲取基巖頂面高度的情況，同時根據(jù)青衣江河流階地的實際情況對階地面進行網(wǎng)格化劃分，以防止河道突變引起的階地整體分級誤差。

（2）然后將階地面垂直投影到青衣江河道上，其投影距離即是每一個階地面到河道的最近距離。

（3）將河道劃分成段，每段長度相同，具體的長度大小根據(jù)實際需求定義，本文中每段河道的長度定義為400m，這樣可建立400m長度的“地區(qū)階地綜合剖面”。

（4）在每一個假定的“地區(qū)階地綜合剖面”中，會有很多高程相近的階地面，利用MATLAB中的層次聚類函數(shù)，可將這些高程相近的面視為同一面進行合并。層次聚類法通過對數(shù)據(jù)集按照某種方法進行層次分解，直到滿足某種條件為止，符合條件的被分為一類。在對每一個綜合剖面內部階地進行合并時，其限定條件為階地面之間的高差。本文將設置為10m，經(jīng)過按以上方法合并之后，可以確定每個“地區(qū)階地綜合剖面”內階地的級數(shù)，這樣可減少在下一步操作中各級別階地可能存在的重疊性。

（5）在每一個“地區(qū)階地綜合剖面”中會有很多級階地，這時的階地剖面可能是不完整的或稱之為有“噪音”（如圖5所示），所以需要對每個“地區(qū)階地綜合剖面”的階地級別進行修正。筆者采用的修正方法為，首先將每個“地區(qū)階地綜合剖面”投影到一個統(tǒng)一的縱軸上，然后利用MATLAB中的Kmeans聚類函數(shù)，找到每個“地區(qū)階地綜合剖面”的各級階地對應整個河段的階地級別和高度。由于使用Kmeans聚類函數(shù)需要設置初始的分類級別，為此筆者設置了以下兩個條件：一是疑似階地面的高程-面積曲線；二是在進行Kmeans計算時設置了不同的階地分類，并計算每種分類中各級別中心與該級別內階地面的距離之和，繪制“分級級別-距離和”曲線。對于同一個“地區(qū)階地綜合剖面”內有兩個或多個同一級別的疑似階地面時，筆者采用面積占優(yōu)評估法進行評估，因為DEM的高程是地表的高程，盡管可以忽略沉積、侵蝕作用的不一致，但是受地表起伏變化的影響還是很大的，這時僅僅考慮高程的相似性是不合理的，因此筆者認為面積越大，成為階地的可能性也越大。其中又可分為兩種情況，一是其中一個階地面的面積占絕對優(yōu)勢（例如面積>5000m2），并且是其余階地面積的幾倍，這時可以采用該階地面的高程作為該“地區(qū)階地綜合剖面”T的高程；二是階地面積不是特別大時，可采用下式進行處理，以淡化小的噪音點的影響。

（6）圖6為完成上述階地提取的具體流程。

3 結果驗證及誤差分析

筆者沿青衣江實測了5條階地橫剖面，用以驗證利用計算機提取的階地結果是否可信，具體數(shù)據(jù)如表1所示。采用野外實測階地橫剖面與計算機提取的階地橫剖面進行對比，評估的標準是兩者的相似度，其公式為：

表1 計算機提取的階地結果與野外實測的階地結果對比Table 1 Comparison of automated data and field measurement

從表1可以看出，野外實測的5條階地剖面與計算機提取的剖面相似度都在97%以上；T1—T6每級階地的野外測量結果與計算機提取的結果相比，其相似度與階地的新老有關；由于低級別階地拔河較低，提取階地面高度時對數(shù)據(jù)要求精度較高，所以提取的第一、二級階地面高度與野外測量的階地面高度相比，其相似度較低，而高級別階地的相似度較高。

根據(jù)提取的階地數(shù)據(jù)分布結果、河流階地拔河縱剖面和野外驗證結果，筆者對出現(xiàn)誤差的原因進行了分析。

（1）地面凹凸不平，低級階地受人工改造嚴重。例如：一、二級階地大多為村莊所在地，房屋等人造建筑物很多，在利用遙感圖像合成DEM時會造成階地面的高度增加或降低。

（2）由于受長期耕種和填洼等生產活動影響，相鄰階地之間的界線不明顯。例如：由于受DEM分辨率的限制，一、二級階地之間的階地坎在某些地方變得不明顯，相鄰低級別階地面混合在了一起。這一現(xiàn)象從圖7C中可以看到，有些地方相鄰兩級的階地界線過于整齊，這是因為坡度和曲率兩個地貌因子未將兩級分開，在網(wǎng)格化后出現(xiàn)的結果；還有圖7C中橢圓處一、二級階地邊界較為平整，這也是將連在一起的大塊階地網(wǎng)格成小塊階地的后果；同時這種網(wǎng)格化也會把低級別階地的后緣誤分到上一級階地中，如圖7C的橢圓處將二級階地后緣分到了三級階地。這種誤差一般只出現(xiàn)在低級別階地中。

（3）河流高程獲取的準確性，對一、二級階地影響很大。影響河流高程準確性的因素主要有三個：一是提取河流時產生的誤差，例如提取的河道與真實河道有誤差；二是河道上存在人工河壩等建筑，河道上如果存在水壩，水壩上游一側的河面水位會上升，而水壩下游一側的河面水位會下降，這會導致在河壩上游一段缺失低級河流階地或階地的拔河高度突然降低；三是填洼后河流會出現(xiàn)一些陡降，造成階地提取錯誤，如圖7B中的橢圓處，而這些陡降是裂點還是DEM本身誤差還需進一步查證。

（4）階地面高程的準確性。在提取階地的過程中，通常以每一個階地面的平均高程代表其真實高程，但是階地的不規(guī)則性以及后期受到的改造，都會使同一級階地面的坡度、高程等完全不一致，所以會造成階地面在一定的范圍內波動。

（5）采用坡度和曲率提取的疑似階地面，不僅包含真正的階地面，還有因巖性、構造、溝谷等原因產生的低坡度平坦地面，其中溝谷平坦的底部在處理步驟中已經(jīng)除去，而巖性、構造產生的“假階地”會混淆在分析的數(shù)據(jù)之中。

4 結果與討論

由上述步驟可得到如圖7所示的青衣江三段的河流階地分布，以及如圖8所示的青衣江階地拔河縱剖面曲線圖。下面筆者試圖通過野外測量獲得的5條河流階地橫剖面來驗證分類和分級的結果。

從圖7可以明顯地看出，一、二級別的階地面較發(fā)育，而其他級別的階地由于受破壞程度較大，其殘余的階地面較??；在剛穿過峽谷或是河流發(fā)生拐彎的地方，階地面保存較大。

在青衣江的三江口有另外兩條支流匯入，造成河流流向由北西轉為北東向，在位于石仙山背斜西翼（新開店斷裂上）的山腳處（見圖4），三級和三級以上河流階地剖面發(fā)生了陡降（圖8）。筆者推測這可能是河流匯流后形成的，由于此處水量的增大造成三江口下游的原始河道比上游河道的河拔要低，在形成階地后會造成下游階地與上游階地之間形成拐點；另一個原因是北東向河流階地接近新開店斷裂且局部有隆升，造成這里的三級階地僅在局部發(fā)育。

青衣江河三級和三級以上河流階地在大川-雙石斷裂附近有翹起現(xiàn)象，疑似為大川-雙石斷裂逆沖推覆過程中由拖曳而形成，其進入了階地不發(fā)育的深切峽谷地段（圖4、圖8）。這里的地層為堅硬的白堊紀-古近紀礫巖層。

在蘆山盆地西緣近峽谷地區(qū)只存在高級階地，而低級階地不發(fā)育。當河流達到銅頭村一帶（圖7B）時，才會出現(xiàn)低級階地，蘆山盆地西部階地疑似有拱曲的現(xiàn)象（圖8）。拱曲量從低級階地到高級階地依次增加，分別為T3-15m、T4-22m、T5-30m、T6-36m。根據(jù)該地區(qū)的峽谷和階地變形特征，推測雙石-大川主斷裂下盤、蘆山盆地西緣存在一逆沖斷裂，該斷裂和雙石-大川斷裂之間的夾塊快速抬升，導致了深切峽谷的形成和階地的變形。根據(jù)唐熊等（2009）對洪雅陽坪的階地測年結果以及戴宗明（2012）對青藏高原東部四姑娘山周邊階地的總結，筆者粗略地估計T3階地的年齡范圍在50—97ka左右；由于DEM分辨率和誤差的原因以及T1和T2階地的變形未知，所以筆者推測該地區(qū)至少在晚更新世以來有過活動；而利用唐熊等（2009）的階地測年結果，反映出的變形速率為0.135—0.30mm/a，這與李勇等（2006）推測的大邑斷裂的逆沖速率為0.13—0.24mm/a接近。蘆山地震震中的投影位于蘆山盆地內部，這里是斷層的延伸與地表的交界處，同時也位于新開店斷裂和大邑斷裂之間（房立華等，2013；徐錫偉等，2013），而本文給出的階地變形在蘆山地震震中西南一點，盡管還不能很好地驗證階地變形由蘆山發(fā)震構造引起，但是卻表明在該地區(qū)確實發(fā)生了一些構造變形，時間至少在晚更新世。

5 結語

綜上所述，筆者通過DEM技術自動提取了河流階地面的信息，得到了以下幾點認識：

（1）形成河流階地的原因復雜，河流階地的形態(tài)特征隨著時間的流逝而被修改，尤其是后期的人工改造導致了對河流階地的準確定量化提取十分困難，這也是地貌學研究中的綜合性方法與GIS定量方法互不兼容的一個表現(xiàn)。

（2）在提取河流階地時，對于坡度、曲率等參數(shù)的設定還是比較主觀的，需要人為對研究地區(qū)進行一定的綜合研判，而全自動化的河流階地提取還需要進一步的研究。

（3）根據(jù)階地分布圖、階地拔河縱剖面以及野外結果驗證，說明采用DEM提取階地的方法是可行的。雖然其提取的階地有一定的誤差，但是該方法能大大降低野外工作量，提前預知研究區(qū)域的各級別階地分布，使野外工作更具針對性。

致謝：感謝中科院地理所秦承志研究員在階地提取方法研究中給予的寶貴建議，感謝審稿專家提供的寶貴修改意見。

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An Automated Method to Extract Fluvial Terraces of Qingyi River on the Southern Longmenshan

Liang Peng, Tian Qinjian, Su Peng, Wang Lin, Li Wenqiao and Hu Chaozhong

(Institute of earthquake Science, CEA, Beijing 100036, China)

River terrace is a kind of timeliness and continuous landforms and when crossing a fault they can be used effectively to identify the regional tectonic activity. Qingyi river is a regional river across the southern Longmenshan, because of the influence of fault activity and erosion, there retain a few of terraces. In order to identify fluvial terrace quickly and reduce the workload in the field, we utilized ArcGIS and MATLAB platform to extract terrace based on 2m DEM derived from aerial remote sensing technology and 1:50,000 digital elevation model, and then we carried out clustering analysis, field measuring simulation, Finally we obtained more local residual terraces through the computer quickly, and generated a more complete longitudinal profile of river terraces. Our field measurements confirmed high similarity and consistency with computer automatic extraction. In the complete terrace profile, we found a suspected arch phenomenon in Lushan basin and tilt of terrace around Dachuan-Shuangshi fault. We speculate thrust-nappe generate the tilt around Dachuan-shuangshi fault and an undiscovered fault on the east of Dachuan-shuangshi fault lead to the arch phenomenon in Lushan basin. Combining ages of terraces near this region, we infer this region has experienced tectonic activity since late Pleistocene.

Fluvial terraces; Computer extraction; Qingyi river; GIS; DEM

中國地震局地震預測研究所基本科研業(yè)務費專項“蘆山地震發(fā)震構造及區(qū)域地震危險性研究”（2013IES010101）、中國地震局地震預測研究所基本科研業(yè)務費專項“龍門山斷裂帶南段斷裂活動、古地震與地震構造研究”（2014IES010104）和科技部國際合作計劃項目“板內強震發(fā)生模型與天地一體化監(jiān)測預測技術”（2012DFR20440）、“高分遙感地震監(jiān)測與應急應用示范系統(tǒng)”（31-Y30B09-9001-13/15）共同資助

2014-09-11

梁朋，男，生于1988年。2012年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學地理信息系統(tǒng)專業(yè)，現(xiàn)為中國地震局地震預測所研究生。主要從事構造地貌研究。E-mail：lipe834357@sina.com