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分水嶺

(地理科學術語)

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分水嶺,拼音是fēn shuǐ lǐnɡ,是指分隔相鄰兩個流域的山嶺高地;也比喻不同事物的主要分界
在自然界中,分水嶺較多的是山嶺、高原。分水嶺的脊線叫分水線,是相鄰流域的界線,一般為分水嶺最高點的連線。按形態分為兩類:對稱和不對稱分水嶺。對稱分水嶺的分水線位於分水嶺中央,兩側斜坡的坡踩、長度一致。不對稱分水嶺的分水線偏於分水嶺的一側,兩側斜坡不對稱。在自然界中,對稱分水嶺極為罕見,廣泛發育的是不對稱分水嶺。
中文名
分水嶺
外文名
drainage divide
拼    音
fēn shuǐ lǐnɡ
形成因素
地質構造巖性因素
實    例
大分水嶺

分水嶺解釋

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分水嶺 :
①兩個流域分界的山脊或高原。也叫分水線。
②比喻不同事物的主要分界。

分水嶺類型

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例如位於位於陝西西安境內的長江和黃河水系的分水嶺就是一種對稱分水嶺。保護分水嶺植被是流域開發重要組成部分。

分水嶺形成

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分水嶺 分水嶺
1、在年輕的褶皺山區,剝蝕作用還沒有完全改變原始的山形,不對稱的褶皺兩翼必然引起分水嶺的不對稱。在長期剝蝕區,巖性的差別或斷層的影響,也常造成分水嶺兩側的不對稱。在單斜構造地區,單面山形成的分水嶺經常是一坡陡、一坡緩。
2、相鄰流域河流基準面位置的高低及其距分水嶺的遠近。它們直接決定着河流的比降,以及河流的侵蝕能力和山坡的剝蝕速度。一般地説,在分水嶺與兩側河流基準面距離相等時,河流基準面位置低的一側的河流侵蝕和山坡剝蝕能力都強於高的一側,因而低側山坡較陡,高側山坡較緩。同樣,在分水嶺兩側的河流基準面高度相等時,則河流基準面距分水嶺近的一側坡度大,另一側坡度小。此外,分水嶺兩側降水不均也有影響。雨量多的一側,河流流量大,地表徑流豐富,河流的侵蝕作用或山坡的剝蝕作用都強於另一側,因而地形較陡。

分水嶺遷移現象

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分水嶺 分水嶺
分水嶺由侵蝕後退快的一側移向侵蝕後退較緩的一側的現象。多發生在不對稱分水嶺地區。隨着時間的推移,侵蝕速度快的一側,河流通過溯源侵蝕側向侵蝕率先伸入分水嶺,使分水嶺不斷破壞和降低,同時將分水線移向坡度較緩、河流侵蝕能力較弱的一側,導致分水嶺位置的遷移。
分水嶺遷移有3種情況:
1、平行河流間分水嶺遷移,侵蝕能力大的河流通過側向侵蝕將分水嶺移向另一側。
2、相背河流間分水嶺遷移,兩條流向相背河流間的分水嶺遷移往往是通過溯源侵蝕方式進行的。
3、垂向河流間分水嶺遷移,兩條流向相互垂直河流間的分水嶺遷移是溯源侵蝕和側向侵蝕共同作用的結果。

分水嶺發生移動

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分水嶺 分水嶺
分水線隨時間發生移動的分水嶺,稱為不穩定分水嶺;分水線在相當長時期內不因河流侵蝕而發生移動的分水嶺,稱為穩定分水嶺。一般地説,不穩定分水嶺的形態顯著,範圍狹窄,且多受切割破壞,河流的溯源侵蝕已達分水線地帶。穩定分水嶺上則有一定寬度的平緩地面,離分水線相當距離處才有平行小溝進行侵蝕,沿小溝頂連線以上的分水嶺地帶為“無侵蝕帶”。無侵蝕帶的存在與否,是識別穩定分水嶺與不穩定分水嶺的重要標誌。
分水嶺遷移是在地質時間尺度上進行的,又稱分水嶺緩慢遷移。由於河流襲奪、河牀加積或其他非河流因素(如冰川作用風力作用地殼運動),在短時間內引起河流改道導致分水嶺的遷移,稱為分水嶺快速遷移。

分水嶺典型例子

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大分水嶺
大分水嶺是澳大利亞東部新南威爾士州以北山脈和高原的總稱,位於新南威爾士州以北與海岸線大致平行,自約克角半島至維多利亞州,綿延約 3 000公里,寬約 160公里~320公里。它的最高峯科修斯科山海拔2 230米,是全國的最高點。在此以西發源的河流注入卡奔塔利亞灣和印度洋,以東發源的河流注入太平洋的珊瑚海和塔斯曼海。
大分水嶺南北走向,縱貫澳大利亞東部,它的北部處於熱帶氣候區,中部處於副熱帶氣候區,南部地處温帶氣候區。這綿長的大山系像一座天然屏障,擋住了太平洋吹來的暖濕空氣,使山地東西兩坡的降水量差別很大,生長的植物也迥然不同。東坡地勢較陡,沿海有狹長平原,降水充分,生長着各種類型的森林。西坡地勢緩斜,向西逐漸展開為中部平原,這裏降水較少,長年乾旱,呈現一片草原與矮小灌叢的景象。
大分水嶺南段悉尼西郊的藍山是一處著名的觀光勝地。大分水嶺的主峯科休斯科峯又稱大雪山,這裏有一處巨大的水利工程,被稱為世界奇蹟之一。大雪山水利工程就是建築大小水壩,控制融化的雪水。在大雪山水利工程的施工範圍內共建造了16座大小水壩,7所水利發電廠,為人類開創了變荒漠為綠洲的奇蹟。
秦嶺分水嶺
分水嶺石碑 分水嶺石碑
秦嶺位於中國中部的東西走向的古老褶皺斷層山脈。西起甘肅省南部,經陝西省西南部到河南省西部。為黃河支流渭河與長江支流嘉陵江、漢江的分水嶺。長1100千米。甘肅境內的秦嶺西段山勢較低,山峯海拔2000米左右。叢山之間夾有成縣、徽縣、兩當盆地。嘉陵江上游以東的東秦嶺山脈走向為正東西向 ,褶皺緊密 、山體碩大 ,谷地窄小 ,平均海拔 2000 ~ 3000米左右 。主峯太白山海拔3767米,為中國東部超過3000米的少數山峯之一,山頂有古冰川遺蹟。
秦嶺北部渭河平原,其間有大斷裂,為北仰南傾的斷塊構造。主脊偏居北側,北坡陡而短,南坡緩而長。水系不對稱。山間多橫谷,為南北交通要道。寶成鐵路沿嘉陵江河谷穿過山地。秦嶺山地是中國地理上的南北分界線。對氣流運行有明顯的阻滯作用。夏季濕潤的海洋性氣流不易深入西北,使北方氣候乾燥;冬季阻滯寒冷空氣的南侵,使漢中盆地、四川盆地少受冷空氣的侵襲。因此,秦嶺成為亞熱帶與暖温帶的分界線。秦嶺以南河流不凍、植被以常綠闊葉林為主,土壤多酸性 。以北為黃土高原,1月均温0℃以下,河流凍結,植物以落葉闊葉樹為主 ,土壤富鈣質 。

分水嶺分割方法

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分水嶺分割方法,是一種基於拓撲理論的數學形態學的分割方法,其基本思想是把圖像看作是測地學上的拓撲地貌,圖像中每一點像素的灰度值表示該點的海拔高度,每一個局部極小值及其影響區域稱為集水盆,而集水盆的邊界則形成分水嶺。分水嶺的概念和形成可以通過模擬浸入過程來説明。在每一個局部極小值表面,刺穿一個小孔,然後把整個模型慢慢浸入水中,隨着浸入的加深,每一個局部極小值的影響域慢慢向外擴展,在兩個集水盆匯合處構築大壩,即形成分水嶺。
分水嶺算法一般和區域生長法或聚類分析法相結合。

分水嶺描繪方法

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分水嶺是將流體(通常是水)彙集到公共出水口使其集中排放的上坡區域。它可以是較大分水嶺的一部分,也可包含被稱為自然子流域的較小分水嶺。分水嶺之間的邊界被稱作流域分界線。出水口或傾瀉點是表面上水的流出點。它是分水嶺邊界上的最低點。
描繪分水嶺
通過計算流向,並在分水嶺工具中使用 DEM,可以由 DEM 描繪分水嶺。
要確定匯流區域,必須首先使用流向工具創建表示流向的柵格。
然後,需要給出匯水區的位置。源位置可能是水壩或河水位標之類的要素,您需要針對它決定匯流區域特徵。您也可以使用流量閾值。當使用閾值於定義分水嶺時,分水嶺的傾瀉點將是根據流量推導出的河流網絡交匯點。因此,必須指定流量柵格,同時指定構成河流的最小像元數目(閾值)。
輸出是分水嶺柵格。 [1] 

分水嶺計算過程

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分水嶺的計算過程是一個迭代標註過程。分水嶺比較經典的計算方法是L. Vincent提出的。在該算法中,分水嶺計算分兩個步驟,一個是排序過程,一個是淹沒過程。首先對每個像素的灰度級進行從低到高排序,然後在從低到高實現淹沒過程中,對每一個局部極小值在h階高度的影響域採用先進先出(FIFO)結構進行判斷及標註。
分水嶺變換得到的是輸入圖像的集水盆圖像,集水盆之間的邊界點,即為分水嶺。顯然,分水嶺表示的是輸入圖像極大值點。因此,為得到圖像的邊緣信息,通常把梯度圖像作為輸入圖像,即
g(x,y)=grad(f(x,y))={[f(x,y)-f(x-1,y)]2[f(x,y)-f(x,y-1)]2}0.5
式中,f(x,y)表示原始圖像,grad{.}表示梯度運算。
分水嶺算法對微弱邊緣具有良好的響應,圖像中的噪聲、物體表面細微的灰度變化,都會產生過度分割的現象。但同時應當看出,分水嶺算法對微弱邊緣具有良好的響應,是得到封閉連續邊緣的保證的。另外,分水嶺算法所得到的封閉的集水盆,為分析圖像的區域特徵提供了可能。
為消除分水嶺算法產生的過度分割,通常可以採用兩種處理方法,一是利用先驗知識去除無關邊緣信息。二是修改梯度函數使得集水盆只響應想要探測的目標。
為降低分水嶺算法產生的過度分割,通常要對梯度函數進行修改,一個簡單的方法是對梯度圖像進行閾值處理,以消除灰度的微小變化產生的過度分割。即
g(x,y)=max(grad(f(x,y)),gθ)
式中,gθ表示閾值。
程序可採用方法:用閾值限制梯度圖像以達到消除灰度值的微小變化產生的過度分割,獲得適量的區域,再對這些區域的邊緣點的灰度級進行從低到高排序,然後在從低到高實現淹沒的過程,梯度圖像用Sobel算子計算獲得。對梯度圖像進行閾值處理時,選取合適的閾值對最終分割的圖像有很大影響,因此閾值的選取是圖像分割效果好壞的一個關鍵。缺點:實際圖像中可能含有微弱的邊緣,灰度變化的數值差別不是特別明顯,選取閾值過大可能會消去這些微弱邊緣。
參考資料