采样尺度和地形因子对土壤养分空间变异规律影响的研究

由于我国疆域辽阔且地形分布复杂,因此研究土壤养分的空间变化,对精准农业有着重要的意义。本文探索2种采样尺度以及地形因子对土壤养分含量空间分布的影响,通过研究分析,得出在小范围区域内,适当增加采样尺寸,可以减少采样工作量,并准确地预测整个区域的土壤速效钾含量。而在实验研究区域内,对每种养分含量而言,加入地形因子后进行空间插值预测,养分含量分布的结果更为精细。     

CUDA环境下地形因子的并行计算

为了满足栅格数据空间分析的高性能计算需求,本文以坡度计算为例,提出在CUDA环境下将串行地形因子算法进行并行优化的方法:根据地形因子计算过程中无数据相关性,适合进行数据并行计算的特点,将CPU上可以并行执行的计算任务通过CUDA并行处理机制映射到GPU线程块上,从而提高计算效率。试验测试了不同栅格规模下串行算法和并行算法的执行时间差异,测试结果表明,并行地形因子算法的性能明显优于串行算法,在网格规模为12800×11200时,获得最高串-并加速比24.39。     

巴马县地形因子与土地利用空间分布关系研究

选取广西喀斯特地区代表之一巴马县,利用土地利用现状图和DEM,从中提取出研究区的高程、坡度、坡向数据。利用ArcGIS的空间分析功能,分别对高程、坡度、坡向和土地利用数据进行叠加处理,得到在不同高程、坡度、坡向下的土地利用分布情况,并利用SPSS软件对土地利用类型与地形因子进行相关分析。     

基于DEM地形因子的水土流失分析

研究地形因子对水土流失造成的影响,可为区域水土保持工作提供参考.本文以广西百色市、河池市、贺州市、防城港市为研究区域,以ArcGIS平台为技术支持,基于数字高程模型数据,选取坡度、剖面曲率、地表粗糙度、沟壑密度4个指标,进行空间叠加分析,得到研究区基于所选地形因子的水土流失强度分级图及水土流失面积,得出如下结论:1)基...     

基于BP网络的复合地形因子提取研究

针对复合地形因子现有提取方法过程叠加繁琐、计算量大等问题,利用BP神经网络自适应性好、泛化能力强的优势创建了复合地形因子提取的BP神经网络法。以黄土高原DEM为数据源,选取复合地形复杂度指标为研究对象,采用控制变量法优选网络结构,结合Levenberg-Marquardt算法改进网络收敛速度与精度,优化样本库以克服过拟合问题,获取了综合性能最优泛化模型。实验结果表明,BP神经网络法较传统方法功效显著,拟合优度达到0.99,命中率达到99.98%,均方差为2.91×10^-5,残差最大绝对值为0.16,平均绝对百分比误差为2.95%,模型提取10次结果标准差最大值为0.14;BP网络用于复合地形因子提取有效可行,为快速提取复合地形因子提供了新途径。     

日照时间的地形影响与空间尺度效应

在广泛总结前人研究的基础上,提出了一个改进的、基于DEM数据的、起伏地形条件下的日照时间计算模型,在以往计算模型的基础上引入地球曲率修正因子Q,提高了模型的计算精度。并在此基础上,计算了全国6个典型地貌类型区,在春秋分日、夏至日和冬至日,两个空间分辨率下(500m和1km)地面日照时间的空间分布。应用数理统计、数学模拟和比较分析的研究方法,对模型修正前后计算所得的地面日照时间数据进行了对比分析,并对所得地面日照时间从不同地貌类型和不同空间尺度两个方面进行了地形与空间尺度效应研究。阐明了区域日照时间随地形地貌和空间分辨率变化的规律,对应用中计算地面日照时间的DEM空间分辨率选择具有指导意义。     

基于Matlab的三维数字地形模拟及空间分析

利用MATLAB强大的可视化能力及丰富的图像处理工具,以凤台县中心城区为例,实现三维地形模拟和空间分析,包括空间建模、图像配准、叠加影像、坡度坡向及剖面分析等.     

基于空间景观格局的耕地图斑地形因子自动化提取工艺

耕地图斑地形因子提取采用人机交互的方式,但是提取过程复杂,需要较高的技术要求与操作经验。面对大型数据库建设与分析,半自动化处理方式不能满足效率与质量的要求。本文基于空间景观格局的耕地图斑地形因子自动化提取工艺,立足于空间景观格局原理,利用Python和GDAL开发建立耕地图斑地形因子自动化提取技术。实践表明,该方法效率高,能为建设土地利用综合数据库提供技术支持。     

顾及空间特征的地形特征点提取方法

针对传统地形特征点提取方法未能全面顾及地形特征点空间特征的问题,该文提出一种顾及空间特征的地形特征点提取方法.该方法在系统分析地形特征点的空间分布差异性、空间耦合性、层次等级性的基础上,采用均值变点法确定适宜阈值,利用成熟的水文分析法提取沟谷线和山脊线.在此基础上,通过窗口分析、矢量分析等方法实现对山顶点、鞍部点、脊线源点、脊线交点、径流源点、径流节点、流域出水口点的有效提取和分级.以福建省九龙江支流吕凤溪流域30m空间分辨率数字高程模型进行实验.从目视解译、地形模型对比、分级适宜性3个角度对提取结果进行评价,同时分析了空间分辨率对地形特征点提取的影响.实验结果表明,所提方法能有效保证地形特征点提取结果的准确性,空间分辨率对地形特征点提取结果的总数目、最高级别和分级数目以及空间位置具有重要影响.     

DEM地形复杂因子的确定及与地形描述精度的关系

以相邻地形单元正法向量的夹角作为判断准则,提出了地形复杂因子的概念,用来量化描述DEM地形复杂度,并推导出栅格DEM和不规则三角网DEM地形复杂因子的计算公式。利用高斯合成曲面模拟不同的栅格DEM地形,研究地形复杂因子ECF与平均高程-h对DEM地形描述精度RMSEEt的影响。利用线性回归方法对模拟结果进行统计分析,得到栅格DEM地形描述精度RMSEEt与地形复杂因子ECF和平均高程h-之间的线性关系。该结果可以根据地形复杂程度推算DEM地形描述精度,而且可为DEM生产和误差研究提供可靠的理论依据。     

基于DEM的水土流失分析

数字高程模型（DEM）是地理信息系统地理数据库中最为重要的空间信息资料和赖以进行地形分析的核心数据。数字地形模型从已知3维坐标的散乱点和已知高程的等高线出发,构筑地形表面,以数字的形式表示实际地形特征的空间分布,从而建立起相关区域内任一点的地形情况。利用数字高程模型进行宏观地形因子和微观地形因子的分析,直观地显示研究区域的地貌形态,为水土流失监测、分析、治理提供了重要的科学依据。     

徐州市土壤水分与降雨的时空相关性分析

以徐州市为例,以TM影像为主要信息源,利用ERDAS IMAGINE遥感图像处理软件,将1987年,1995年及2000年徐州市的遥感图像进行一系列的校正与降噪处理,SAVI植被指数的提取,波段的合成与非监督分类,最后与降雨数据相结合,对徐州市的土壤水分与降雨的时空相关性进行分析。这种土壤水分与降雨的时空相关性分析,可以通过降雨数据,预测一段时期内的土壤中水分的变化,有利于对城市小气候的变化、泥石流灾害的预测,也有利于城市的生态建设。     

水环境参数定量遥感反演空间尺度误差分析

对地观测技术的快速发展为水环境定量遥感监测提供了多源遥感数据的有利支撑,然而多源数据空间尺度差异引起的遥感数据和定量产品的不一致性严重制约了水环境科学研究和业务化应用。针对多源遥感数据的空间尺度转换和尺度误差问题,本文提出一种模拟遥感成像过程点扩散函数(PSF)的多源遥感数据空间尺度转换方法。以高空间分辨率GF-1卫星16m遥感数据为基础,模拟了常用的内陆水环境监测卫星Landsat TM/ETM+/OLI(30m)、Terra/Aqua MODIS(250m、500m、1000m)数据,系统研究了高动态浑浊水体(以鄱阳湖悬浮颗粒物监测为例)多源定量遥感监测的空间尺度误差,并对比分析了常用的多源数据尺度转换方法(基于遥感反射率数据平均法和基于悬浮颗粒物产品平均法)的有效性。结果表明,基于点扩散函数的空间尺度转换方法与传统方法具有较高的相关性,基于遥感反射率数据平均法的水环境定量遥感产品的误差水平低于基于悬浮颗粒物产品平均法;相对于南海等相对平稳水体的低空间尺度误差水平(0.5%),在高动态浑浊的内陆或近岸水环境遥感监测中,由空间尺度变化引起的产品误差可达±5%左右。因此,在高精度水环境定量遥感发展应用的需求和多源多尺度遥感数据协同的背景下,本文研究对于提高多源遥感监测产品的一致性和应用能力具有重要理论和现实意义。     

不同空间尺度DEM地形信息容量综合对比研究

DEM包含了大量地形信息,是进行地形分析的基本数据。由于DEM数据的多尺度因素,加之地形、地貌特征具有宏观性与区域分异性的特点,不同尺度下的DEM地形信息容量具有较大的差异。本研究选取黄土高原地区的绥德、佳县、富县和宜君县四个实验样区,以Arc view/GIS软件为技术平台,提取了基于DEM数据的地形因子,并运用比较分析与数理统计的方法,对地形因子的提取结果进行了分析,获取了单一值因子的量化表达模型,确定了DEM地形信息容量与分辨率、地域及比例尺之间的量化相关关系,并在此基础上分析了DEM地形信息容量在不同空间尺度上的分异规律。     

空间权重矩阵对空间自相关的影响分析——以我国肾综合征出血热疾病为例

应用空间自相关统计方法,分析了2008年我国肾综合征出血热（HFRS）发病率的空间分布。采用多种权重度量计算了全局和局部两种相关性指数,分析了自相关数值对空间权重矩阵的依赖性。分析结果表明：①空间距离矩阵比空间邻接矩阵能更好地度量HFRS的空间分布;②使用空间距离矩阵时,当距离阈值500km〈δ〈800km时,全国发病率数据显示出显著的空间自相关性;③从局域上看,吉林省高值显著聚集,新疆、西藏、青海、广西和海南省自身低值被高值包围聚集显著。     

滦河流域土壤侵蚀强度时空变化分析

滦河流域从1990年就被列为国家级水土流失重点防治区,国家在水土流失治理方面进行了大力投入。进入21世纪,通过大规模的治理,流域水土流失得到了有效遏止,生态环境明显好转。与此同时,国家在该区域开展了多次土壤侵蚀遥感调查,调查结果在时间上形成序列,客观反映了流域的水土流失状况及其变化趋势。在历次土壤侵蚀调查结果的基础上,对滦河流域从1984～2008年近三个年代的土壤侵蚀时空变化进行分析,确定了流域内水土流失强度在空间和等级的变化情况。     

半方差函数与Moran’s I在土壤微量元素空间分布研究中的应用——以寿光市为例

利用半方差函数与Moran’s I两种空间分析方法,研究了山东省寿光市土壤中微量元素的空间分布特征,以探讨不同空间分析方法的差异性与准确性。结果表明,无论表层土壤还是深层土壤,半方差函数分析得到的土壤微量元素的空间相关距离大约为20~60 km,而空间自相关图获得的正自相关距离为20~25km,负自相关距离为25~55 km。除深层土壤中的Zn元素外,其他元素均达到了显著的自相关水平。空间自相关方法对土壤微量元素空间相关性的判断要优于半方差函数法。     

基于地统计学的黄土高原地貌分异规律研究

地统计分析是研究区域化变量的重要手段,以陕北黄土高原为研究区域,采用数字地形分析结合地统计学的方法进行地形空间分异规律研究.选取神木、绥德、延川、甘泉、宜君、长武、淳化7个样区,从变程、偏基台值、块金值3个指标,分析了黄土高原地区高程、坡度、剖面曲率和平面曲率在空间上的分异规律.结果表明,高程的块金值变化与地形粗糙度存...     

基础地理空间数据库的尺度与时态问题的探讨

结合宁波市基础地理信息系统的实际,指出了当前基础地理空间数据在为社会公众提供应用服务及其自身的数据库管理和数据更新等方面面临的多尺度问题和时态性问题,探讨了解决这些问题的方法,并提出了一些可行性建议。     

墒情遥感监测指数对比分析与灌区应用研究

以人民胜利渠灌区为研究区,在小麦拔节至成熟期利用MODIS数据逐旬构建PDI、VCI、VSWI和TVDI墒情遥感监测指数,与实测土壤含水量数据进行相关性分析,对比筛选适用于灌区的监测指数,并基于HJ卫星数据将最优指数应用于人民胜利渠灌区土壤墒情监测。结果表明:小麦拔节至成熟期,TVDI指数与实测土壤含水量的相关性最好,表现最为稳定,更适用于灌区土壤墒情监测;基于HJ卫星数据的TVDI土壤墒情监测模型能够快速有效地实现灌区土壤墒情遥感监测。