流域构造地貌分析方法与软件实现：基于MATLAB平台开发的开源工具箱TecGeoTools v1.0

构造运动和气候变化共同塑造了造山带的地形地貌，河流水系作为重要的地貌单元，记录了地貌演化的关键信息。开展流域地形分析、计算地貌特征参数，是从地形地貌特征中提取构造或气候信息的基础，也是构造地貌领域的研究前沿。21世纪以来，随着数学物理模型的引入和计算机技术的发展，国内外学者基于各种软件平台，相继开发了多种地貌分析的功能模块。然而，现有的各类开源工具箱是基于不同平台和环境开发的功能独立的模块，用户往往需要在不同软件平台或者开发环境间切换，甚至还需要编写大量程序脚本进行数据预处理和格式转换。有鉴于此，我们基于MATLAB软件平台和前人开发的函数库TopoToolbox、Topographic Analysis Kit、Transient-profiler和RiverRroAnalysis，开发了开源工具箱TecGeoTools v1.0。该工具箱集DEM数据预处理、河流高程剖面分析、流域面状要素分析三大功能模块于一体，几乎涵盖了构造地貌领域内目前所有开源程序的功能，并设计了友好的可视化操作与参数配置界面。其中，DEM数据预处理模块实现从DEM中提取流向、流量和河网等数据，河流高程剖面分析包括了河流选取、纵剖面分析、古河道投影、隆升历史模拟功能，流域面状要素分析包括了流域提取与参数统计、面积-高程积分（HI）、河流交汇角计算和廊带剖面提取。我们以山西地堑系太原盆地西侧的文峪河流域为案例，展示利用本研究开发的工具箱进行流域构造地貌分析的全过程。首先进行DEM数据处理（平滑、河网提取、流域划分），选择河道并分析其高程剖面和坡度-面积对数图，识别河道裂点，利用古河道投影估算最小下切深度；计算流域陡峭系数ksn和χ值；提取汇入主干道的所有子流域，分析子流域HI指数和河流交汇角，研究流域内部地貌发育成熟度；利用坡度与ksn值的统计关系，拟合侵蚀系数，从而反演流域构造隆升历史，发现文峪河流域在早更新世与早上新世存在两期隆升加速。本研究开发的工具箱从底层逻辑到界面设计的程序代码完全开源，并将不断更新，为构造地貌的定量化研究提供了自动化和高效性的技术支撑。