基于CASS和ArcGIS的新月形沙丘属性参数提取

在塔克拉玛干沙漠腹地选取新月形沙丘演变监测区,运用华测X90 GNSS接收机RTK工作模式,获取精度达毫米级的沙丘表面高时空分辨率三维坐标,应用地藉成图软件CASS 9.0和地理信息数据分析软件ArcGIS 10.0对三维坐标数据进行处理,提取新月形沙丘的坡长、坡角、高度、宽度、脊线长度、两翼距离和夹角、体积、表面积和投影面积、坡度坡向等属性信息数据,多期监测数据叠加分析,求算沙丘侵蚀堆积量、移动速度和移动方向等沙丘演变信息。结果表明：在第1次和第2次监测期间,代表性新月形沙丘处于堆积增大状态,堆积量51.4 m³,移动速度16.0 m·a^-1左右,移动方向226°45',沙丘移动方向与主风向NE一致。基于CASS和ArcGIS的新月形沙丘属性参数提取,是量化研究沙丘形态演变过程和位置迁移动态、明确沙丘演变中各属性参数间数值关系的有效途径。     

塔克拉玛干沙漠腹地垄间地上覆沙丘形态的空间变化特征及其成因

垄间地是塔克拉玛干沙漠中的一种典型下垫面,发育有众多尺度小、形态简单的沙丘,而这些沙丘的分布及其形态的空间变化和成因,至今研究较少。基于Google Earth影像和实地观测,研究了塔克拉玛干沙漠腹地垄间地上覆沙丘在主导风向上的分布格局和形态特征,并分析了其成因。结果表明:(1)垄间地分布有沙片、新月形沙丘、新月形沙丘链和线性沙丘,但新月形沙丘分布最广泛、数量最多,沙丘数量次之,在整个垄间地都有分布,新月形沙丘链集中分布在沙垄背风坡脚,而线性沙丘则主要分布在沙垄迎风坡脚;(2)垄间地上覆沙丘具有明显的空间分布格局,沿主风向,沙丘密度和覆盖度呈上风向下风向中部,而新月形沙丘的长度、宽度、底面积、两翼开展度等形态示量参数,从沙垄落沙坡脚到垄间地中部偏迎风坡各参数呈现不同程度下降,沙丘呈逆向演变,随着靠近沙垄迎风坡脚各参数逐渐增大,沙丘又转为正向发育;(3)沙丘的空间分布和形态差异源于地表风动力和沙源供给的空间分异。沙垄背风坡脚风动力相对较弱,沙源丰富,沙丘密度高,新月形沙丘形态发育成熟度高;沙垄背风坡脚到垄间地近迎风坡脚,气流摆脱沙垄风影影响,风速逐渐增大,地表粗沙覆盖,沙源供给相对减少,沙丘物质收支失衡,形态趋于逆向演变;从垄间到沙垄迎风坡脚,受沙垄阻挡,风速降低,地表沙物质相对较细,地表沙源供给相对较充足,沙丘物质收支状况改善,沙丘形态有所恢复。     

元谋干热河谷冲沟区植被对微地形的响应

微地形是影响植被分布格局及多样性的重要因素。在元谋干热河谷冲沟区采集了1 236组"土壤-坡度-坡向-植被盖度-物种多样性"数据,运用统计学方法研究了坡度和坡向这两个地形因子对干热河谷植被盖度及其多样性的影响。结果表明:在元谋干热河谷冲沟区,植被盖度呈现出随坡度增大而减小的趋势,变性土区域活跃性冲沟坡面上有无植被生长的临界坡度是50°,而燥红土区域稳定性冲沟的临界坡度为65°;受人类活动影响强烈的沟坡区植被生长的临界坡度是45°,影响较轻微的近自然状态沟坡区的临界坡度是65°;植被盖度分布和植被种类的优势方向同为东北向,平均盖度为40%,西北向为28%,西南为20%,东南为21%;植被种类东北向平均为1.8,西北向为1.4.西南向为1.0,东南向为0.5。研究元谋干热河谷典型立地条件下植被对冲沟微地形条件的响应,可以为本区生态恢复提供科学指导。     

近40a来若尔盖盆地沙丘时空变化

在野外考察基础上对1966年地形图和1977年、1994年、2001年、2006年遥感影像进行目视解译,并以沙丘面积增加/减少数量、沙丘面积年均增长率、沙丘分布重心等指标来分析1966—2006年间沙丘时空变化。结果显示,沙丘扩张,分布重心向东南偏移。沙丘扩张主要源于沙源扩展,包括河漫滩与江心洲出露面积增加、草地退化沙质土壤出露、湖泊干涸湖底裸露、沼泽疏干。气象数据与人文统计数据分析表明,沙源扩展与近年来气温升高、降水减少、人口增长、牲畜增加有关。沙丘分布重心向东南偏移是因为起沙风主导风向为西风、北风及西北风。     

疏勒河上游流域地面坡谱特征

坡谱是以某项坡面因子为自变量,其对应的地面面积为因变量所构成的统计图表或模型。坡谱用微观的地形因子反映宏观的地貌特征的空间分异。以ASTER GDEM V002作为基础数据,利用Arc GIS中数字地形分析工具,提取了疏勒河上游流域的地面坡度、坡向、坡度变率、坡向变率,并分别进行了面积统计,绘制了坡谱曲线。结果显示:研究区以陡坡、斜坡为主,二者占总面积的74.16%,陡坡主要分布在疏勒南山、托来南山,斜坡则主要分布在山脉与盆地的过渡地带。在疏勒河盆地和昌马盆地,坡度变率较小,而坡向变率则较大。疏勒河上游流域地面坡谱反映出研究区地面起伏大,地形破碎。坡度变率、坡向变率对山脊线、疏勒河沟沿线具有重要的指示作用。     

粘性泥石流沟口回淤实验研究

泥石流在堆积区进行堆积时,常在沟口形成回淤并造成灾害.为了探讨泥石流在沟口回淤的发展过程、影响因素及其预测,开展了4组107次泥石流连续堆积和4组共21次单次堆积实验.实验结果表明,粘性泥石流在沟口回淤的发展过程中,累积回淤长度与泥石流累积总量呈线性正相关,相对累积回淤坡度与泥石流累积总量呈对数负相关,根据相对累积回淤坡度的变化将粘性泥石流沟口回淤的发展过程分为三个阶段;在泥石流总量相同的情况下,回淤长度随泥石流重度增大而呈线性增大,随堆积区坡度增大而呈线性减小,随流通区坡度增大而成对数减小.相对回淤坡度随泥石流重度的增大呈线性减小,随堆积区坡度增大而呈线性增大,随流通区坡度增大而呈线性增大;在泥石流总量不同的情况下,随泥石流总量的增大,其沟口回淤长度随之呈线性增大,而相对回淤坡度随之呈线性减小;在粘性泥石流沟口回淤发展过程及其影响因素分析的基础上,采用多元线性回归的方法,建立了粘性泥石流在连续堆积及单次堆积情况下沟口回淤的经验预测公式.     

回涡沙丘的形态特征与表面物质组成

在沙丘分类系统中,回涡沙丘是一种重要的有障沙丘形态,系运移风沙流在障碍物前遇阻堆积而成。野外测量表明,回涡沙丘具有与新月形沙丘相似的外观,其迎风坡坡度一般在2°～18°之间,背风坡坡度较陡为21°～31°。回涡沙丘高度及其与障碍物距离受障碍物高度的控制,障碍物越高则回涡沙丘也越高,沙丘离障碍物也越远,沙丘高度、沙丘与障碍物距离分别与障碍物高度线性相关。粒度特征反映了局地沙源特征,粗细颗粒均可在风力作用下形成障前堆积形态。同一地区回涡沙丘与新月形沙丘表面物质的粒度参数对比表明,由于障碍物前回旋涡流的影响,回涡沙丘表面物质经历了更为强烈的风力分选过程,物质组成更细,分选更好,更趋于正偏和窄峰态。     

用坡面增量系数进行区域地势评价的尝试--以江西省泰和县为例

选择山地、丘陵、河谷平原等层状地形构造特征突出的江西省泰和县为例,基于Arc/Info和Arcview等GIS软件的空间分析功能,使用25 m×25m的DEM数据源建立了数字坡度模型,并与乡级行政区划图进行叠加分析,计算出以乡(镇)为单位的地表坡面面积增量.进而根据坡地的坡度越陡其地表面积增量越大的原理,将坡面面积增量与其投影面积的比定义为坡面增量系数(Increment Coefficient if Slope Area,ICSA),以ICSA为量化指标,探讨了区域地势评价的方法.     

腾格里沙漠东南缘横向沙丘粒度变化及其与坡面形态的关系

腾格里沙漠东南缘的横向沙丘因断面形态不同可分为凸形和凹形两种类型。横向沙丘丘顶至落沙坡为风沙堆积区, 沙粒沿滑落面作重力下滑时, 较粗颗粒先到坡脚, 背风坡的沉积物下粗上细。沙丘迎风坡则因断面形态不同而影响沙丘表面过程。其中, 凸形沙丘迎风坡为高饱和风沙流环境, 下部有大量蚀余粗颗粒, 上部发生加积, 故下粗上细; 而凹形沙丘的迎风坡则为低饱和风沙流环境, 表面普遍风蚀, 前积纹层出露表面, 沉积物下粗上细, 实际上是背风坡沉积物重力分异结果的重现。沙丘高度与平均粒径和分选参数之间具有良好的一致性。风成床面作为一种地形, 对风沙地貌表面过程产生了重要影响, 这是风沙地貌尚须努力开拓的领域之一。     

室内人工降雨条件下黄土侵蚀坡面的变异特征研究

基于室内人工降雨试验条件下获取的黄土坡面侵蚀的九期DEM数据，计算出不同演化时期黄土坡面的坡度、坡向及沟道网络，利用等分坡度直方图、等分坡向玫瑰花图和沟道分级网络对坡面侵蚀变异特征进行研究，并初步分析了该变异特征与黄土坡面侵蚀和演化过程之间的关系。结果表明：在黄土坡面侵蚀过程中，该坡面的坡度离散程度在逐步增加后基本保持稳定；其主导坡向总体呈现逐步有序化的变化特征，由多个主导坡向逐步演化为与该坡面主干沟道总体走向基本一致的一个主导坡向；其沟道网络逐步发育成典型树状网络并基本保持稳定，且形成了完整和严密的沟道等级结构。上述侵蚀坡面变异特征在一定程度上反映出该坡面在发育初期侵蚀较为强烈但在后期强度有所减弱。本研究是对黄土侵蚀坡面变异特征的初步探索，对未来进一步揭示黄土坡面的侵蚀机理和演化规律具有重要理论意义。     

腾格里沙漠东南缘不同发育阶段横向沙丘粒度特征

选取了腾格里沙漠东南缘风沙观测场内经人工平整后流动沙地上出现的新生横向沙丘和观测场外围未经人工干预的原始横向沙丘,采集了其表层的沉积物进行试验分析,探讨了不同发育阶段沙丘之间和沙丘表层不同部位之间沉积物粒度组成的空间差异及其所反映的近地层风沙运动过程.结果表明:腾格里沙漠东南缘横向沙丘以细沙为主(53.87%),其次为中沙(42.57%),粗沙和极细沙含量很少;新生沙丘表层沙粒的平均粒径(1.98 Φ)略大于原始沙丘(2.16 Φ),而分选性都很好.两类沙丘的偏度都表现为近对称,峰度都表现为中等类型;由于沙丘所处发育阶段和尺度不同,即使在同一种风能环境下,两类沙丘及其表层不同部位沙粒的粒径分布也存在明显差异.     

拉萨河下游河谷风沙源分布特征及其成因

根据IKONOS和Qu ick B ird影像解译和实地调查,对拉萨河下游河谷区风沙源分布特征、沙源粒度特征、植被特征以及人类活动的作用进行了探讨。结果表明,受大中小尺度风场的影响,风沙源地沿河谷两侧呈小面积零星分布在多个地貌部位;河流冲积物是最主要的沙源,沙源粒径90%以上分布在0.25 mm以下,以细沙、极细沙和粘粒成分为主,平均含量占60.69%,易于发生风沙活动;风沙活动是影响沙生植被的主导因素,植物种类和盖度能很好反映沙源地的稳定程度;特别在流动沙地和半流动沙地上,植被演替朝着有利于风沙活动发展的方向进行,是风沙活动的主要驱动因素之一,也是风沙活动不断加剧的产物。尽管自然因素是该区域风沙活动的主要成因,人类活动对其发展起到了强化作用。     

沙丘沙休止角影响因素实验研究

休止角是沙丘沙重要的组合特性,是控制沙丘形态的重要因素之一。根据现有观测资料,从风沙物理学角度,定性分析了其主要影响因素;通过设计实验方案,选择不同材料,对不同状态下的沙丘沙休止角进行了实验,从机理上证实了各因素对休止角的影响过程。结果表明,粉体沙丘沙的休止角大小的主要影响因子是颗粒之间分子力;粒径并不是影响沙丘沙休止角大小的直接因素,而是通过砂砾的球形度、表面粗糙度间接来影响沙丘沙休止角的大小,且其球形度起主要影响作用;平均粒径相同,不同颗粒配级的沙丘沙休止角的大小也不一样,且随着颗粒配级不均匀程度的增大,休止角增大;沙砾的质地影响沙丘沙的休止角大小,如果矿物成分完全相异,即使两者级配一致,休止角大小也会有很大的差异;含水量对沙丘沙休止角的影响强于其他因素,但并不是简单直接的正比关系,而是呈先增大后减小的关系。     

新疆策勒绿洲-沙漠过渡带地表沙物质理化性质空间差异

植被盖度、地形等会对荒漠区风沙土壤理化性质产生影响.对策勒自流沙前沿沿主风向到绿洲边缘的柽柳沙堆顶部、流动沙丘顶部、裸露平沙地3种地貌部位表面沙物质理化性质分析,结果表明:流动沙丘顶部沙物质平均粒径3.47～2.6 Φ,明显粗于裸露平沙地和柽柳沙堆顶部沙粒,从流沙前沿到绿洲边缘沙物质有细化趋势,流沙前沿平沙地上沙粒平均粒径比绿洲边缘裸露平沙地沙粒平均粒径粗0.44 Φ;在空间上沙物质分选系数差异不大,分选性都为中等偏上-中等;平沙地和流动沙丘顶部沙粒偏度为-0.06～0.06,相对于平均值分布近对称.柽柳沙堆顶部沙粒偏度分布在0.05～0.25,大都属于极细偏;流动沙丘顶部和平沙地沙粒都表现为中等峰态,柽柳沙堆顶部沙粒大多表现为窄峰态.柽柳沙堆顶部大部分沙物质pH为酸性,其余地貌部位沙粒都表现为碱性,3种地貌单元含盐量与地形高低关系较密切.不同地貌部位地表沙物质总盐量表现为:柽柳沙堆顶部 > 裸露平沙地 > 流动沙丘顶部,流动沙丘顶部沙粒含盐量最少,越靠近绿洲柽柳沙堆顶部沙粒总盐量愈高.     

不同气候带的河道与沙丘分布格局及其类型划分

风水交互作用是干旱区常见的地貌现象和重要的地表过程,干旱区河流通过提供物源和场所控制沙漠分布的格局,沙漠分布与风沙活动制约河道发育和泥沙输移,在不同时空尺度表现不一,但关于二者交互作用的分类处于探索阶段,尚未形成分类体系,尤其在地貌格局分类上多为定性描述。因此,自西向东选择位于3个气候带的中国西部克里雅河、中部毛不拉格孔兑以及东部西拉木伦河,利用遥感影像解译获取河道与沙丘信息,探讨近源沙丘的分布与河型之间的组合关系。结果表明：河型、河流流向与风向之间的关系、水文以及距离河道的远近影响河道与沙丘组合的地貌格局;在河道-沙丘尺度上,划分为弯曲河道-对称式边滩沙丘、顺直河道-边滩沙丘、分汊河道-心滩式沙丘、网状河道-格状镶嵌式沙丘4种类型。     

窟野河流域河岸沙丘地貌格局及变化

风水交互作用是黄土高原北部风蚀水蚀交错带特殊的侵蚀营力，并致该区土壤侵蚀强度加重。以毛乌素沙地窟野河流域作为研究区，基于影像解译及数理统计方法，研究河道与沙丘交互地貌过程。结果表明：（1）窟野河“三河夹沙”区沙地以河流为中心呈现出对称条带状格局分布，距离河流，依次呈现出流动沙丘、固定半固定沙丘、丘陵沟壑区的空间格局；（2）典型河段河道与沙丘空间格局呈现出河道穿越流动沙丘、河道两侧斑块状沙丘镶嵌分布、两河交汇处流动沙丘分布等3种格局；（3）河道弯曲系数与河道两侧沙丘活动性的变化之间呈现出一定的对应关系。     

黑河流域中游沙漠风能环境与风沙地貌

在黑河流域中游,沙漠分布在绿洲附近或绿洲之间。近年来,由于气候变化和人类活动的影响,该地区的生态与环境恶化。目前,虽然对该地区的生态与环境等问题进行了大量的研究,但关于绿洲及沙漠风能环境的研究较少。本文利用自动气象站的风资料、环境减灾卫星影像（HJ-1A/B）和Google Earth高清影像,对黑河流域中游沙漠的风能环境与风沙地貌进行探讨。结果表明：黑河流域中游沙漠的北部为高风能环境（>400）,中部为中风能环境（200～400）,南部为低风能环境（<200）;合成输沙势方向总体为东南方向,但在不同区域有所差异;方向变率在北部和中部属于中等变率,南部属于低变率。内陆河流域下游的冲积-洪积物是该地区沙漠形成的物质基础。风能环境与风况对风沙地貌沙丘的形成起着重要作用,但沙源供应对沙丘形态特征的作用不可忽略,在相同的风况下,新月形沙丘（链）、格状沙丘和金字塔沙丘可能共同存在,造成这种格局的主要原因在于沙源的供应程度,按新月形沙丘（链）—格状沙丘—金字塔沙丘顺序,沙源供应逐渐增加。研究区的沙丘类型包括新月形沙丘链、格状沙丘、灌丛沙丘、沙垄、金字塔沙丘、线形沙丘等。     

晚更新世末期南海北部陆架的古地理探讨

根据地球物理综合调查,沉积物的粒度、矿物成分、石英砂粒扫描电镜分析,14T测年,以及微体古生物等成果,表明南海北部外陆架地区在更新世末期,冬半年气候干寒,东北风强劲,风沙活动强烈,砂丘广布,为干寒多风沙的自然环境。     

黄河源区玛多盆地沙漠化土地粒度特征

为探讨黄河源区玛多盆地风沙沉积物分异特征,采集玛多盆地不同沙漠化程度、不同地貌部位、不同动力条件的沉积物样品进行粒度分析。结果表明：（1）玛多盆地沉积物随沙漠化程度增加,平均粒径增大,粗颗粒组分增多,分选性变好,偏度向负偏靠拢,峰态逐渐转向平坦,频率分布曲线也由双峰态转变为单峰态。（2）流动沙丘以中沙和细沙组分为主,分选性好,偏度近对称,峰度为中等尖锐。各个沙丘不同地貌部位沉积物粒度参数分异受风向改变的影响,变化规律不明显。流动沙丘沉积物相较于流动沙地沉积物的粒径更粗,分选性更好,可能是沙丘形成过程中风对沉积物颗粒的再次分选所致。（3）河流阶地剖面沉积物的主要粒级为中沙和细沙,分选中等偏差,偏度为正偏,峰尖锐,河流阶地沉积物的粒度组成与周围风成作用形成的流动沙丘（地）的粒度组成高度相似,极有可能是当地风沙活动的主要物源。