黄土高原“千沟万壑”的地貌形态,在多尺度空间上表现出显著自相似性,具有“局部无规则,宏观有规律”的纹理特征。现有针对黄土高原的纹理分析通常以宏观统计特征为主,对黄土高原多尺度纹理特征及结构特征的研究相对缺乏。因此,本研究以黄土高原为研究区,以统计特征结合结构特征的角度切入,在理论上,明确提出黄土高原地形纹理的概念模型,提出不同尺度下黄土典型地貌单元特征组合形成的地形纹理,以及黄土坡面坡度特征形成的地形纹理。在方法上,提出GLCM结合累加距离匹配函数(SDMF)的黄土高原地形纹理分析框架,用以提取不同尺度下地形纹理的统计及结构特征。在应用上,使用本文方法,实现了对黄土高原典型小流域内的侵蚀沟和梯田的提取,以及在宏观尺度下对黄土典型地貌的纹理特征量化与识别。本研究力图发展数字地形分析新方法。本文主要内容及研究成果如下:(1)理论上,明确黄土高原地形纹理的概念模型。明确地形纹理及黄土高原地形纹理的基本概念,除宏观形态地形纹理外,提出黄土典型地貌单元(黄土塬、梁、峁等)特征组合形成的地形纹理,以及黄土坡面坡度特征形成的地形纹理,并对其进行自然纹理(随机特征)及近似规则纹理(结构特征)的特征分析,阐述黄土高原地形纹理的基本特征、划分体系、数据表达。(2)方法上,提出GLCM结合SDMF的黄土高原地形纹理分析框架。通过多尺度纹理分析,明确GLCM能够对地形纹理进行统计特征量化,但对结构特征的量化能力不足。因此,提出基于SDMF的结构特征计算方法。具体为SDMF规则度及第一主周期,并对其进行多方向和归一化处理扩展,以适应多种情况。在特征空间内,SDMF特征能够通过显著峰的计算,判定纹理基元在一定尺度下的空间尺寸、空间分布规则程度,从而作为黄土高原地形纹理的结构特征量化指标。结合GLCM,形成对黄土高原地形纹理的分析框架。(3)面向微观尺度,对黄土高原典型小流域进行纹理特征分析及典型地貌提取。黄土典型小流域的侵蚀沟区域具有显著的随机纹理特征,梯田则具有显著的近似规则纹理特征,采用GLCM方法结合SDMF规则度,并顾及地形特征,能够有效表征侵蚀沟及梯田的区域。通过棋盘分割与多尺度分割的叠置分析,优化梯田提取的边界。在识别实验中,以安塞、长武、绥德的三个样区进行测试,侵蚀沟的提取平均精度为85.78%,梯田提取平均精度为86.36%。(4)面向宏观尺度,对黄土高原典型样区进行特征量化及识别。基于GLCM进行特征参数的量化分析,包括分析量化级数、方向参数对DEM数据的地形纹理的影响,并使用几何中心外扩法进行GLCM的适宜窗口分析。研究表明,GLCM对比度是最具区分性和有效性的特征,64级灰度级是稳定且不同类别差异性显著的量化值。同时,基于SDMF方法,对峁状及梁状丘陵沟壑区进行量化分析。使用正负地形表征归一化SDMF特征计算规则度,能够对两者进行量化及识别,梁状丘陵沟壑区的平均规则度(0.64)要大于峁状丘陵丘陵沟壑区(0.48)。基于以上量化分析,构建全局特征、局部形态、局部结构的三层量化识别模型,对黄土高原的7类典型地貌进行识别,其平均识别率为81.83%。本文明确提出黄土高原地形纹理的概念模型,初步探索出对黄土高原地形纹理结构特征及统计特征的分析框架。研究表明,该分析框架能够应用于多尺度的黄土典型地貌的提取与识别,并发展了黄土高原数字地形分析的新方法。