基于遥感影像识别的戈壁分类体系研究

戈壁是中国西北干旱地区的一种主要地表景观类型。由于戈壁所处地带自然条件恶劣,人烟稀少,不便于实地调查研究的开展,所以目前关于戈壁的研究资料非常少,就现有为数不多的研究来看,现有戈壁类型划分存在交叉问题,难以将戈壁分清,且分类没有从全局考虑。为了促进戈壁研究的规范化,本文首先对戈壁进行明确定义,然后从戈壁分布的气候区、动力条件、地貌特征、地表物质组成、植被、水文与土壤等7个方面,对戈壁内涵进行界定。同时,本文在参照现有戈壁分类基础上,从戈壁的形成原因、地表物质组成与植被盖度角度,分三级建立了一套既考虑戈壁区生态保护与利用,又易于遥感影像识别的戈壁分类体系,对每一级每一类戈壁在影像上表现的特征以及通过遥感影像如何提取进行了较为详细的阐述。     

沙漠编目技术规范的初步设计

本文在阐释沙漠编目的意义与目的的基础上,从沙漠编目的目标、关键概念、资料来源、编码规范和编目内容等方面对沙漠编目规范提出了初步的设想,并尝试性地按照沙漠（沙地、戈壁）大类、所处自然地带、所在行政区域和编号这4部分的组成原则,用字母和阿拉伯数字相结合的表达方式,首次提出了中国主要沙漠、沙地和戈壁编码一览表,以期为中国沙漠、沙地、和戈壁编目工作的开展奠定一定基础。     

基于决策树的戈壁信息提取研究

 戈壁是我国西北干旱地区的一种主要地表景观类型。由于戈壁所处地带自然条件恶劣,人烟稀少不便于实地调查研究的开展,所以目前关于戈壁的研究资料非常少。本文以戈壁典型分布区内蒙古自治区额济纳旗为例,以Landsat TM遥感影像以及30 m DEM作为基本数据源,首先借助DEM数据,在GIS中,提取出非戈壁分布区,然后,在分析不同典型地物光谱特征基础上,建立基于知识的决策树信息提取模型,利用该模型实现了侵蚀型戈壁与堆积型戈壁信息的自动提取,戈壁信息提取总体精度达到91.57%,研究为使用遥感影像快速获取戈壁信息提供了技术支持。     

试论戈壁面及指相意义

戈壁是荒漠景观的基本类型之一。从沉积相和沉积环境的角度出发，将戈壁定义为干旱大气与砾石堆积体和裸露基岩表面相互作用的界面，由这个面覆盖的区域称作戈壁。在干旱大气环境下，砾石堆积体或基岩表面经历了机械风化作用、盐分风化和盐分微地貌作用、风力作用及荒漠漆发育等外力作用，使其与其它地区的砾石堆积体或基岩表面出现本质的不同。戈壁面特有的地质、地貌特征指示了干旱气候的存在，其中记录的有效信息可为研究干旱区气候、环境变化及新构造运动提供新的途径。     

基于EMD的空间信息剖分一体化编目模型研究

针对目前空间信息编目多样、缺乏全球统一编目体系的现状,借鉴地理空间信息分类框架,结合地图分幅拓展球面剖分理论,提出了基于EMD的空间信息剖分一体化编目模型.在此基础上,设计了统一剖分编目中间件,搭建了全球空间信息统一剖分编目数据的管理框架.基于EMD的空间信息剖分一体化编目模型为实现空间数据的全球化、层次化和规范化管理奠定了理论基础.     

莫高窟窟顶戈壁防护带阻截和输导功能研究

多风信条件下, 沙砾质戈壁与鸣沙山进行着往复式的能量交换及物质运动。部分沙物质在砾石的保护下, 形成阻沙。部分沙物质在跃移沙粒的激化下形成戈壁风沙流并对洞窟产生危害。戈壁风沙流是造成沙砾质戈壁从稳定向不稳定状态演化的主要动力因素; 而上风向沙源的供给状况又是决定砾石床面阻沙和导沙的主要因素。基于此, 戈壁防护带应首先控制来自鸣沙山的沙源, 采取以阻断或减少外来沙源, 通过固定和覆盖沙砾质戈壁地表以及增加下垫面粗糙度等, 来造成一种既利于沙子堆积的条件, 又能促进形成天然戈壁输沙场, 从而为偏东风反向搬运创造一个适宜场。因此, 如何因势利导, 使窟顶流场与风沙地貌达到一种动力平衡, 是莫高窟综合防护体系成功与否的关键之一。这与以往单风向或双风向条件下所探讨的防护体系效应有着本质的区别。     

戈壁表层沉积物地球化学元素组成及其沉积意义

作为干旱、半干旱区的一类重要荒漠景观,戈壁在中国分布面积较广,其独特的物质组成和沉积特征对解释它的物源和发生过程有重要的意义.本文通过筛分处理对戈壁表层不同粒径沉积物地球化学元素组成进行了分析.结果表明:各类戈壁表层沉积物的主要元素组成特征基本相似,但不同粒级沉积物主要元素的含量略有差异.与UCC的平均化学组成相比,戈壁表层沉积物中主要元素除Si基本与UCC保持一致外,其余各主要元素均在不同程度上表现出了富集和淋失特征,微量元素在两大类型戈壁中随沉积物粒径的变化与主要元素基本一致.在极端干旱的气候条件下戈壁表层沉积物缺少有效的化学风化过程,基本处在未受或较弱的大陆化学风化的初、中级阶段.各个粒级的沉积物在经历侵蚀和风化过程中较好的继承关系表明,戈壁砾石层下伏的细粒沉积层不是外源搬运沉淀,而是局地岩屑通过就地风化和成壤作用形成.     

国土空间规划的土地利用分类方案研究

“统一用地分类,系统整合土地利用现状分类、城市用地分类,形成空间规划用地分类标准”是新时期国家推进空间规划和统一规划基础的重要任务之一。在梳理总结国内外土地利用分类体系演化特点和解析中国现行土地利用分类体系存在问题的基础上,结合空间规划和不同部门对用地分类的要求,通过历史继承、部门融合和综合集成,提出既希望服务空间规划、又能满足部门行业需求的基础性土地利用分类方案。研究表明：20世纪20年代以来国内外土地利用分类体系的演化进程大致以1960年和1985年为界分为前、中、后三个不同时期;中国现行的土地利用/覆被分类体系在分类方法、分类主体、分类层级、类型构成、类型命名以及适用的数据采集方式和精度等方面存在着巨大差异,不同体系的成果数据相互之间缺乏可比性;研究建立的空间规划土地利用分类方案由7个一级类型、27个二级类型、79个三级类型构成,与中国现行的分类体系相比,该分类除了在林地三级类型、建设用地部分三级类型吸纳了现行林地分类体系和城市用地分类体系中的合理成分外,对耕地的三级类型、园地的三级类型、草地的二级和三级类型、水域的二级类型等做了重大改进和调整。     

中国戈壁综合自然区划研究

中国戈壁广泛分布于北方的干旱与极干旱区域,直至目前尚未系统地开展戈壁分区研究。本文在综合分析戈壁特征与形成发生机制关系后认为,我国戈壁的最主要特征是地表砾质覆盖;表层具孔状漆漠结皮,其下具棕红色紧实层及石膏层;植物覆盖度极低,生长旱生极旱生灌木—半灌木。戈壁形成发生的区域仅限于干燥度4以上的干旱、极干旱区域。根据戈壁特征及发生条件的区域分异,选取干温指标、区域地质地貌建造指标、地表物质成因形态指标,将中国戈壁分布区划分为温性干旱极干旱戈壁区、暖性干旱极干旱戈壁区和青藏高原北部亚寒干旱极干旱戈壁区3个一级区(区),其下按区域地质地貌建造特征划分出9个二级区(地区),再按戈壁地表物质成因与形态差异划分出19个三级区(亚地区)。还可根据土壤和植被的地域分异进一步划分出若干个四级区(小区)。     

5 ka BP以来阿尔金山北缘冲洪积扇沉积环境变化和戈壁动力过程初步研究

中国西北干旱区有大面积的戈壁地貌,但对其形成过程的研究不多。阿尔金山北缘的沉积物记录着临近戈壁地貌的发育过程。选择甘肃敦煌南湖绿洲附近的山水沟剖面作为研究对象,在独立的光释光测年基础上,通过对比分析粒度特征、磁化率和有机碳同位素值变化,探讨5 ka BP以来阿尔金山北缘戈壁沉积动力过程及其环境控制因素。结果表明：戈壁发育进程具有波动性,戈壁沉积动力在百（千）年时间尺度上受到环境因素制约,在2.67～3.57 ka BP和1.65～1.95 ka BP干热气候条件下,沉积物搬运动力较弱,戈壁发育受限;在4.27～4.84 ka BP时期水量较大,戈壁发育范围较广,属于扩张阶段。这一结果初步揭示了戈壁地貌演化与气候环境变化的联系。     

基于数字图像的中国西北地区戈壁表面砾石形貌特征研究

中国戈壁面积约66.08万km²,超过了流动沙丘和半固定沙丘的面积之和,但目前对戈壁沉积特征的研究程度相对较低。本文采用ImageJ软件,对中国西北地区戈壁原位无干扰的表面数字图像进行量算,获取了砾石覆盖度、粒径、磨圆度和形状比率等形貌参数。结果表明：中国西北地区戈壁表面的砾石覆盖度介于31.5%～84.6%,以中覆盖度为主,70%的戈壁属于空气动力学稳定表面;90%以上的戈壁表面砾石平均粒径为细砾和中砾。不同区域戈壁表面砾石磨圆度的平均值介于0.50～0.76,形状比率变化范围在1.38～2.46。戈壁表面砾石形貌特征与其成因类型密切相关：以剥蚀（侵蚀）-洪积作用为主形成的戈壁,砾石粒径较粗、形态比率较大、磨圆度低、覆盖度较高;以冲洪积为主形成的戈壁,砾石粒径和形态比率变小,磨圆度变好而覆盖度降低。砾石形貌特征可为追溯戈壁物源区和反演沉积物的搬运堆积过程提供参考。     

基于倾斜摄影技术的戈壁灌丛沙丘形态反演及其对粉尘释放研究的意义

灌丛沙丘是广泛分布于西北干旱区的风沙地貌。戈壁上发育的灌丛沙丘在戈壁沙尘释放和固沙能力方面具有重要的指示意义和应用价值。本研究采用倾斜摄影技术对戈壁上的灌丛沙丘形态特征进行观测和提取,并分析沉积物特征,计算戈壁灌丛沙丘的固沙能力,为沙尘释放研究提供依据。结果表明:(1)戈壁上发育的灌丛沙丘有明显的空间分布格局,即主要分布在干河床的两侧和地势低洼地区。(2)戈壁灌丛沙丘在形态上和其他地表灌丛沙丘类似,但沙丘的长度、宽度、底面积、体积等小得多,而且参数之间具有明显的相关关系。(3)沉积物的累积概率曲线表现为三段式,跃移组分的粒度范围(50~700 μm)明显与以往研究不同。沙丘内部和表层的粉沙和黏土含量分别为4.47%和5.24%,从而说明灌丛沙丘能够捕获戈壁上释放的粉尘物质。(4)戈壁地区单个灌丛沙丘的粉尘释放量约0.05~0.08 m³,固沙能力最大可达18.71 m³。     

人工卵石床面风沙流粒度特征

沉积物粒径分布对风沙沉积物的起动、输送和沉降过程十分重要。不同粒径的风沙沉积物空气动力学特征不同,从而导致其起动机理、输送过程和沉降模式不同。因此,粒度可以作为风沙沉积过程的指示器。戈壁是西北地区的一种重要地貌景观,戈壁风沙流是风沙物理研究的内容之一,但目前研究较少,特别是对戈壁风沙流粒度分布的研究,几乎没有报道。本文利用人工卵石床面模拟戈壁地表,对0.25、0.5、1 m和2 m高度的风沙流粒度特征进行观测,结果表明：沙源、地表状况、风程效应等影响沙粒粒径随高度的变化。沙源近,平均粒径随高度先减小后增加;沙源远,平均粒径随高度增加减小。戈壁表面的不同区域,沙粒粒径级配不同：随高度增加,粗砂,中砂含量降低,细砂、极细砂和粉砂含量增加;随距离增加,中砂含量降低,细砂、极细砂和粉砂含量增加。平均粒径越大,分选越好,偏度越趋于正偏,峰度越趋于变宽。偏度、峰度随分选系数增加而增加。峰度随偏度增加而增加。     

基于主成分分析法的戈壁地表砾石粒径遥感估测模型研究

戈壁地表砾石粒径与遥感多光谱数据、植被指数及地学因子存在相关关系,但这些因子间可能存在着多重相关性,如利用这些因子直接建模估测戈壁地表砾石粒径,则可能出现病态模型。利用主成分分析法筛选因子,既可保留多个相关因子的主要信息,又可避免因子间共线性的问题,达到降维、简化模型的效果。因此,本文以新疆哈密市境内山前洪积扇戈壁地表砾石为研究对象,以2010年Landsat TM遥感影像及30 m分辨率DEM为基本数据源,采用主成分分析法,从选择的43个遥感及地学因子（主要包括影像各波段信息、DEM、NDVI、 GEMI,影像经K-T变换得到SBI、GVI、WVI三个分量,通过纹理分析得到的各个波段的均值、方差、信息熵、相关性及对比度等纹理因子,以及利用DEM提取的粗糙度等）中,筛选提取其主成分。结果表明,第一主成分至第五主成分的累计贡献率达98.0%,以前5个主成分作为自变量,借助SPSS软件中的多元回归分析功能,建立戈壁地表砾石粒径估测的回归模型,模型经方差分析及相关性检验,达到显著相关水平。基于建立的估测模型,进行了戈壁地表砾石粒径估测,经验证,实测值与估算值紧密相关。研究可帮助我们了解戈壁的特征,为戈壁区改造利用,认识沙粒迁移、沙漠扩展提供技术支持。     

兰新高铁烟墩风区戈壁近地表风沙流跃移质垂直分布特性

跃移质作为风沙流的主体,其近地表垂直分布规律是风沙物理学的重要研究内容,对防沙工程具有重要的指导意义。受研究条件与观测仪器限制,戈壁特别是极端大风区近地表风沙流结构特性研究较为薄弱。利用多梯度风蚀传感器与阶梯式集沙仪对兰新高铁烟墩风区戈壁近地表风沙流跃移质的垂直分布特性进行了观测研究。结果表明：兰新高铁烟墩风区戈壁沙粒发生跃移运动的2 m高临界风速达12 m·s^-1;戈壁近地表风沙流具有明显的阵性特征,沙粒跃移发生的时间比例在50%以下,与平均风速成正相关关系,与风速脉动强度无显著相关关系;2 m高阵风7级风速下,戈壁跃移沙粒主要集中于地表50 cm范围内,近地表风沙流结构呈"象鼻效应",跃移质最大质量通量出现在地表2.5~5 cm高度处,沙粒最大跃移高度可达2 m,且沙粒跃移高度随2 m高风速的增加呈指数规律递增。因此,兰新高铁烟墩风区2 m高阻沙栅栏不足以完全阻截戈壁风沙流,是造成烟墩风区兰新高铁轨道积沙的重要原因之一。