叶尔羌河流域植被指数与地貌状况耦合度研究

针对叶尔羌河流域这一生态脆弱区,基于像元二分法利用MODIS NDVI数据计算该研究区典型正常年份2016年6—9月生长季植被指数(植被覆盖度),分析探讨了该流域植被覆盖度与土地利用/覆盖状况及高程、坡度、坡向等地貌状况主要要素之间的耦合关联关系。结果表明:叶尔羌河下游地区地形起伏较小,植被覆盖状况和土地利用/覆盖类型均具有明显的地带状与分层分布特征,植被覆盖度仅与距离水源地的远近相关性显著,与高程、坡度等其他地貌因子无明显相关性;而叶尔羌河中上游地区植被覆盖状况复杂,植被覆盖度与高程、坡度和坡向三因子总体耦合度较高。高程对植被覆盖状况的影响尤为显著,具有明显的垂直地带性;同时,随着高程增加,坡度对植被覆盖度的影响则表现出一定的垂直周期地带变化特性,以及随着坡向的变化植被覆盖度呈现出由阴坡、半阴坡较高(4 000m以下地区)按"顺时针"向阳坡、半阳坡较高(4 000m以上地区)逐渐转移。     

面向森林植被的星载大光斑激光雷达回波仿真

利用星载激光雷达的大光斑全波形数据估测植被结构参数、监测森林生态已受到广泛关注。为了更准确地理解森林植被的结构参数和光学特性对激光雷达回波波形的影响,利用实测森林植被数据提取植被空间分布的统计规律,考虑地形坡度变化和植被冠层反射特性的影响,生成参数化的森林植被空间轮廓反射模型,结合星载激光雷达的回波理论,建立了面向植被的星载激光雷达波形仿真器。由大兴安岭地区的实测植被数据提取的统计规律生成的森林目标仿真波形与地球科学激光测高仪系统（Geoscience Laser Altimeter System,GLAS）真实回波波形具有较好的一致性,平均相关系数R2达到0.91。通过波形仿真分析发现,光斑尺寸减小有利于大坡度地形的森林信息反演,研究成果对中国未来研制星载激光雷达载荷的系统参数设计具有参考意义。     

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。     

顾及“保真性”原则的双向滚动球变换DDM多尺度表达算法

在分析符合"安全性"要求的数字水深模型(DDM)正向滚动球变换应用局限的基础上,根据高保真DDM多尺度表达评价标准中对水深值准确性、严密有序性及地形信息等级嵌套性的要求,从顾及"保真性"原则的DDM多尺度表达需要出发,提出一种基于双向滚动球变换的DDM多尺度表达算法。分析了海底地貌特征点在DDM双向滚动球变换过程中的变化趋势,根据DDM正向滚动球变换的尺度依赖特性,计算出了一定尺度下海底地貌的横向分布范围与纵向分布高度,建立了DDM多尺度表达中细部(骨架)地貌的判定准则。通过保留给定尺度下DDM中的骨架地貌,使海底地形的整体变化趋势得到了保持,满足了DDM多尺度表达对水深值准确性的要求;论证了DDM单值曲面等距离面变换的水深序同构特性,通过对给定尺度下的细部地貌进行DDM双向滚动球变换的等距离面提取,使海底地形的局部起伏形态得到了保持,满足了DDM多尺度表达对水深值严密有序性的要求;从满足DDM多尺度表达对地形信息等级嵌套性的要求出发,分析了DDM双向滚动球变换中尺度因子与地形信息等级单元逻辑包含关系的不相关性,论证了任意尺度因子条件下具有的相应等级地形信息范围的一致性。试验结果表明该算法克服了DDM正向滚动球变换存在的无法保留负向骨架地貌和保持海底局部地形起伏形态等不足,可有效保留DDM中骨架地貌并综合细部地貌,满足顾及"保真性"原则的DDM多尺度表达要求。     

顾及地貌形态特征的精细斜坡单元高效分区划分

针对现有方法广域范围复杂地貌类型斜坡单元精细划分效率低的问题，该文提出一种顾及地貌形态特征的精细斜坡单元分区划分方法。首先通过典型地貌形态特征对广域范围进行分区，然后基于水文原理和A^T最低成本搜索算法精准提取各分区内的斜坡单元，最后根据坡向圆方差对分区内的斜坡单元进行优化。采用四川省全域30 m分辨率的数字高程模型(DEM)数据进行实验，根据地形起伏度和海拔高度将整个区域按6类地貌形态进行分区优化，在保持全域范围斜坡单元内部坡向均质性的同时，相较于常用的正反向DEM水文法划分效率提升了70.31%。与基于格网单元的滑坡易发性评价进行对比，基于该文所提取斜坡单元的滑坡易发性评价在精度上有4%以上的提升。     

针对SAIL冠层模型的土壤背景反射率修正

提出一种基于SAIL模型的地表反射率修正方案,有效减小地形起伏的影响。通过引入太阳直射光的方向-方向反射与大气散射的半球-方向反射,遵循光路可逆原理对地表反射率进行几何修正,同时考虑地表自身热辐射对入瞳辐射的影响从而修正地表反射率,发展适用于SAIL模型的地表反射率修正模型。利用长常高速部分路段的实测植被理化参数及光谱信息对地形修正后的SAIL模型模拟精度进行对比分析,结果表明地形修正后SAIL模型有效提高SAIL模型模拟的植被冠层光谱精度,修正后SAIL模型可为后续南方地区定量遥感的应用提供更精确的数据支持。     

基于RS与GIS技术的泸定县植被空间分布分析

以四川省泸定县为分析研究区域,综合运用遥感图像处理技术与GIS空间分析技术,用ETM+遥感影像获取归一化植被指数(NDVI)信息并反演植被覆盖度,用地形图等高线生成数字高程模型(DEM)并提取地形因子。借助叠合分析法,讨论植被覆盖度与海拔高度、坡度、坡度变率、坡向、坡向变率5种地形因子的空间关系,得到泸定县关于地形因子的各等级植被空间分布特征。分析对地植物学中高山峡谷地区植被的地形格局分布规律研究与生态环境的评价与改良都具有重要的参考价值。     

基于高差显著性变化分析方法的地形起伏度研究

地形起伏度也称为地势起伏度,是区域地貌分析研究和地貌类型划分的重要参考指标。本文利用广东省第一次全国地理国情普查生产的DEM数据成果,以乐昌市为例,对广东省区域地貌形态进行研究分析。通过动态调整圆形分析模板窗口,利用高差显著性变化分析方法,求得乐昌市地形起伏度的最佳统计单元,统计单元面积为0.75km~2。在综合考虑乐昌市的最大地形起伏的情况下,采用统一的地貌分类标准将乐昌市的地形起伏度划分为5级,在此基础上,制作生成了乐昌市的地形起伏度分级图,并对乐昌市的地貌形态进行了简单划分。论文采用了大比例尺数字高程模型,对区域地貌形态的划分也更为细致,将为地形起伏度在地理国情普查统计分析中的应用提供参考。     

以交叉累积剩余熵为准则的星载激光测高仪大光斑波形数据与地形匹配法

提出了一种基于交叉累积剩余熵的星载激光测高仪大光斑波形数据与地形匹配方法。根据星载激光测高仪大光斑回波波形信号包含地形结构信息的特性,将激光回波波形数据和数字表面模型(DSM)投影到统计特征空间,建立数据的统计特征向量,消除数据间维度差异,以交叉累积剩余熵为相似性测度匹配波形数据与地形的统计特征。试验结果表明,本方法能够较好地实现激光回波波形数据与地形的匹配,匹配精度达到一个像素以内。     

台湾地区地貌形态的分析研究

数字高程模型(DEM)是地貌解译有力的辅助工具,同时也是对地形地貌分析研究进行量化表达的一个重要手段。在前人研究的方法上通过对研究区台湾地区的SRTM-DEM数据的处理,运用GIS空间分析和统计方法进行地形分析,并在此基础上完成对地形起伏度、坡度、坡向、高程等地形因子相关的拓展分析。根据分析结果对该地区的地貌形态特征进行总结。     

规则格网DEM地形综合方法分析

针对当前丰富多样的DEM地形综合模型,分类阐述其综合原理、关键技术及优缺点,以黄土丘陵1：1万DEM为基础,对其地形综合效果进行对比分析。研究结果表明：现有的DEM地形综合模型各有优缺点;不同综合模型综合后的地形,高程数值随着综合尺度的增加,存在显著差异,而且不同综合模型对流域边界的综合处理也存在显著差异,没有形成客观有效的流域边界描述;当前困扰DEM地形综合的关键问题,是缺乏不同尺度下地形综合质量的客观评价标准,致使现有综合模型地形综合结果和DEM格网分辨率之间没有建立本应存在的内在联系,有待进一步深入研究。     

数字地形分析与地形三维可视化表达研究

数字地形分析是基于数字高程模型(DEM)进行地形分析的一种数字分析技术,是常规纸质地图分析、DEM应用范围的拓广和延伸。地形的可视化表达是地形地貌、景观建模、地形分析等领域的基本技术手段之一,通过和地形分析技术的有机结合,可使地形的表达更加逼真形象。本文简要论述了数字地形分析的基本内容和原理,总结归纳了地形三维可视化表达的相关模型。     

Terrain complexity and reduction of topographic data

Digital terrain data are useful for a variety of applications in mapping and spatial analysis. Most available terrain data are organized in a raster format, among them being the most extensively-used Digital Elevation Models (DEM) of the U.S. Geological Survey. A common problem with DEM for spatial analysis at the landscape scale is that the raster encoding of topography is subject to data redundancy and, as such, data volumes may become prohibitively large. To improve efficiency in both data storage and information processing, the redundancy of the terrain data must be minimized by eliminating unnecessary elements. To what extent a set of terrain data can be reduced for improving storage and processing efficiency depends on the complexity of the terrain. In general, data elements for simpler, smoother surfaces can be substantially reduced without losing critical topographic information. For complex terrains, more data elements should be retained if the topography is to be adequately represented. In this paper, we present a measure of terrain complexity based on the behavior of selected data elements in representing the characteristics of a surface. The index of terrain complexity is derived from an estimated parameter which denotes the relationship between terrain representation (percentage surface representation) and relative data volume (percentage DEM elements). The index can be used to assess the required volume of topographic data and determine the appropriate level of data reduction. Two quadrangles of distinct topographic characteristics were examined to illustrate the efficacy of the developed methodology.     

重力地形改正的计算模型研究

为了比较分析地形改正两种模型间的差异及不同地形对地形改正的影响,采用我国4类不同地形的DTM数据,分别使用质量棱柱地形模型和质量线地形模型计算这4个区域的地形改正误差,发现由这2种模型计算得到的地形改正量间的差异很小;研究了平地、丘陵、山地和高山4种地形对地形改正误差的影响,地形改正误差与地形起伏变化强相关;考虑到3阶...     

机载激光雷达测深数据处理与应用

机载激光雷达测深系统(ALB)是除声呐测深系统之外最可靠的遥感水深测量系统。随着ALB的商业化,越来越多的研究机构能够获取到水体全回波数据,对水体全回波数据的处理方法也越来越多。本文首先介绍ALB测量原理的基础上,对全波数据的预处理和波峰搜索算法进行概述,并对这些处理方法的优缺点进行总结。考虑到激光脉冲和水面、水体以及水底的作用是个复杂的过程,所以文章接着分析了影响ALB测深精度的主要因素(水深、水质和水下底质反射率),并在最后总结归纳了ALB系统在水下地物分类中的最新应用现状和未来应用的发展趋势。     

互相关函数法在海底微地形测量中的应用研究

根据主动式水下测距原理,采用超声波换能器向模拟海底微地形发射超声波。由于超声回波信号与参考信号具有强互相关的特性,求出两者的互相关系数以及最大互相关系数对应的采样点位置,从而获得超声波传播时间。通过试验研究表明,采用互相关方法应用于海底微地形测量具有较高的测量精度,能够满足水下微地形高程测量的需要。     

地形效应校正的遥感地热异常提取

在山地复杂地形条件下,利用热红外遥感获得的地表温度分布显著受到地形的影响,真实的地热异常信息往往难以识别,热红外遥感应用于山区地热勘探受到极大限制。以广东龙川地热勘查区为研究区,初步探讨了山地环境中如何抑制地形效应,以有效提取地热异常。首先,基于Landsat ETM+遥感数据反演地表温度,分析坡向和坡度两个地形因子与地表温度的关系;然后,在此基础上,将研究区的地表温度按坡向分成3个子区(阳坡、过渡坡和阴坡),根据阳坡地表温度与坡向的线性拟合关系将其校正到水平坡度上;最后,结合地质构造分布和地表覆被情况,在3个子区识别了4处地热异常,并与已知地热点进行比较验证。结果表明:坡向分区和阳坡坡度校正能够有效抑制地形效应,提高遥感地热异常识别精度,为山区地热资源的预测评价提供新思路。     

基于DEM的地形分类方法研究

坡度是描述地表形态的基本指标。利用ArcGIS软件对已有的1∶10 000 DEM数据进行坡度分析,能够正确高效地识别地形特征,确定对应图幅所属的地形类别。研究成果已正式应用于河北省第一次全国地理国情普查和其他测绘地理信息管理工作。     

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。