地貌分带下基于ICESat-2与GF-1的珊瑚礁水深遥感优化反演方法

研究以中国南海西沙群岛华光礁西部剖面为试验区,采用高分一号（GF-1）遥感影像及“冰、云和陆地高程2号”（ICESat-2）星载激光测高数据,基于珊瑚礁地貌分带建模优选策略构建了试验区25 m以浅水深遥感反演模型,并将模型外推应用至西沙群岛有实地调查水深数据的珊瑚礁剖面研究区。建模结果显示,礁坡和深潟湖地貌采用波段比值二项式回归模型,礁坪、浅潟湖和点礁地貌均采用多波段比值回归模型,可以使得地貌单元内基于GF-1影像的水深遥感反演达到最优效果。模型反演水深数据与实地调查水深数据相关系数为0.95;实地调查水深数据与ICESat-2深水区数据综合验证结果显示,模型均方根误差为1.34 m,平均绝对误差为1.08 m,平均相对误差为17.10%。研究表明,本文提出的基于地貌的主被动遥感水深反演模型显著改进了珊瑚礁区中分辨率遥感水深反演模型的精度,可为大范围珊瑚礁区高精度的水深反演提供方法支持。     

南海西沙海域甘泉海台的阶梯状地形

通过多波束水深资料,研究了南海西沙海域甘泉海台地形特征。甘泉海台顶面平坦,坡度通常＜1°,但存在3级阶梯状地形,水深范围介于550~700 m,这3级阶梯状地形总体向南西倾斜。在600~850 m水深范围内,甘泉海台普遍发育水下阶地,识别出的水下阶地多达5级,其中西侧阶地发育程度优于东侧。初步认为：甘泉海台顶部和周缘阶梯状地形是冰期―间冰期旋回尺度上全球海平面变化和南海地壳沉降共同作用的结果,这２个因素可能也控制着南海其他珊瑚礁的发育演化。在850~1 300 m水深范围内,甘泉海台周缘存在倒石堆状地形,推测主要是珊瑚礁碎屑从礁顶搬运沉积的产物,甘泉海台西北侧比东南侧倒石堆地形更加发育的现象估计与甘泉海台顶面向南西倾斜直接相关。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙丘剖面特征

在库姆塔格沙漠羽毛状沙丘分布区选取典型地段作为观测区,运用全站仪测量了观测区羽毛状沙丘地形特征。结果如下：（1） 构成羽毛状沙丘羽轴的沙垄由首尾相连的变形的新月形沙丘构成,其走向为N55°E;新月形沙丘的平均高度为17.65 m,西北翼角的平均长度为72 m,均长于东南翼角。（2） 沙垄的纵断面（SW→NE）表现出明显的波动性,波长在50～100 m之间,波高在10～25 m之间。（3） 沙垄的平均宽度为127.69 m,平均坡度为12.59°;西北坡平均坡长为71.74 m,平均坡度为11.65°,东南坡平均坡长为59.05 m,平均坡度为13.52°。（4） 羽毛状沙丘的“羽枝”部分是由地形平缓的穹状大沙波首尾相连构成,并未像遥感影像一样呈现出明暗相间的羽毛状图案。大沙波的平均宽度为641.34 m,其纵断面相对平缓,2个波峰之间的距离在400 m左右,波峰高度为1～3 m,平均坡长为322.37 m,平均坡度为1.28°,仅为沙垄的10%。     

南极中山锚地与普里兹湾顶地形地貌特征

本文使用中山锚地选址测绘资料及考察记录,对中山锚地现代地形地貌特征进行了分析。基于中山站附近海湾海底地形复杂多变,水深变化大的特点,将研究区域主要分为水下岸坡、海底峡谷和台地3个大的地貌单元,且对海底冲刷沟槽、水下低丘、洼地等次一级地貌类型发育进行了分析。同时指出位居台地上的中山锚地发育有裂隙带,此裂隙带横跨台地,长约3.8km,宽约80m,可能会在特定条件下,如地震、冰崩等,形成因海底斜坡失稳而向深海滑塌的地质灾害。     

青藏高原东部发育冰川临界海拔的影响因素研究

基于冰川-气候模型,青藏高原东部的布尔汗布达山北坡、布尔汗布达山南坡、达里加山、拉脊山、贡嘎山东坡、贡嘎山西坡和海子山发育冰川临界海拔与物质平衡线高度的差值(Δh)分别为89 m、85 m、4 m、24 m、16 m、29 m和8 m。研究区5个山体地形、气候和地势的对比分析表明,研究区不同山体间Δh的差异受控于山体平衡线高度（ELA）处的年降水量和ELA以上区域的坡度,布尔汗布达山ELA处极低的降水使得其Δh最大,达里加山ELA处较为丰沛的降水和较为平缓的坡度使得其Δh最小。气候是影响冰川发育最重要的因素,应进一步探寻气候波动下山体发育冰川临界海拔的变化规律。     

基于图像阈值法的森林雪灾损失遥感估测——以云南省为例

雪灾是森林生态系统的严重生态干扰之一, 会严重影响林木生长并降低生态系统功能。利用2000-2011年SPOT NDVI长时间序列影像数据, 基于SG滤波函数进行时序重建, 采用灾后同期影像的图像阈值法, 以常年多灾的云南省2008 年雪灾为例, 进行雪灾森林植被受损评估。评估结果与全国灾情月报中的云南省雪灾范围基本一致, 全省森林雪灾受损面积达12.09%, 主要分布在滇西北的迪庆州、怒江州。对森林雪灾受损程度分析表明, 全省重度受灾县7 个, 中度受灾县13 个, 轻度受灾县45 个。对海拔、坡度、坡向、坡位等地形条件的叠加分析表明, 海拔3300~4000 m、坡度5~15°、处于东坡或东北坡中坡位的森林植被受损最严重。本研究有助于实现森林雪灾损失的快速评估, 对有效规避次生灾害、开展灾后恢复重建规划具有重要意义。     

2009—2017年南沙群岛珊瑚礁砾洲演变

通过对南沙群岛永暑礁、西门礁和安达礁3个砾洲结合现场实测数字高度模型（DEM）的遥感影像分析，重建了2011（2009）、2013、2015、2017年4个时段的砾洲DEM，分析揭示出珊瑚礁砾洲不同时段的地形地貌特征及其演变过程。结果显示：2009—2017年间，安达礁砾洲以侵蚀为主，砾洲不断缩小，平均高度、面积和体积呈下降趋势；2011—2017年间，永暑礁砾洲以水平和垂直加积为主，砾洲不断扩大增高，平均高度、面积和体积呈增长趋势；西门礁砾洲以水平加积为主，面积呈增大趋势，而平均高度呈下降趋势，体积变化趋势不明显。2011—2017年间，永暑礁和西门礁砾洲呈现向东或东南礁坪内侧潟湖方向的移动，而安达礁砾洲2009—2017年间则向西北方向礁坪外侧移动，移动距离明显大于永暑礁和西门礁砾洲。3个砾洲的演变主要受季风浪和台风浪的控制，表现为砾洲缩减向礁坪外侧迁移和砾洲扩展向礁坪内侧潟湖迁移的2种不同演变模式，这与砾洲各自所在礁坪在珊瑚环礁中的位置，以及礁坪形态造成的礁坪水动力环境的差异有关。南沙群岛珊瑚礁砾洲地貌的演变为深入研究南海珊瑚礁灰沙岛地貌发育演化及动力机制提供了重要的科学基础。     

芦山地震重灾区地形因子分析

地形条件与山地灾害的发育密切相关,是山地灾害危险性评价的重要因子.以四川省芦山县“4·20”7.0级强烈地震灾区的芦山、宝兴、天全3县为研究区,应用GIS技术计算研究区坡度、地形位指数与地形起伏度,通过流域水文分析方法实现宝兴县子流域划分并提取沟床纵比降,分析灾区地形因子特征,结合灾后崩塌滑坡遥感解译结果,探讨次生山地灾害分布与地形因子的关系.结果表明,研究区坡度大于25°的面积占区域总面积的73.89％,地形位指数大于0.4的区域面积占总面积的85.92％,起伏度大于500 m的占87.41％,各地形因子面积比率最大的区段分别为坡度35°～40°、地形位指数0.648 ～0.666、起伏度500～1 000 m;宝兴县子流域沟床纵比降数值集中于100‰ ～ 300‰范围内.坡度30°～50°的区域为崩塌滑坡的高发地段;崩塌滑坡的优势地形位处于地形位指数0.228～0.246和0.34～0.61之间的区域;起伏度在500～1 000m的区域为崩塌滑坡的集中分布区.研究结果可为灾害评估及灾后恢复重建提供参考依据.     

生物天敌暴发导致珊瑚礁退化的高分遥感监测与分析——以南海太平岛为例

珊瑚生物天敌黑皮海绵、长棘海星在世界范围内暴发严重威胁珊瑚礁生态健康,然而目前珊瑚礁领域尚缺乏生物天敌暴发后对珊瑚礁地貌类型影响的定量研究。文章利用太平岛珊瑚生物天敌黑皮海绵、长棘海星2次暴发事件前后,覆盖太平岛2016—2022年的26期Sentinel-2遥感影像,结合高分辨率GF-2 (PMS)遥感影像和卫星遥感影像地理信息系统Google Earth平台中的数据,开展中国南海太平岛珊瑚礁地貌类型遥感影像分类实验,对密集珊瑚沉积区、稀疏珊瑚沉积区、珊瑚丛生区、沙坪、浅礁前斜坡等珊瑚礁地貌类型演变进行特征分析。结果表明：1）结合专家解译知识和支持向量机（Support Vector Machine, SVM）分类算法开展的太平岛珊瑚礁地貌类型分类,最高总体精度和Kappa系数分别为96.46%和0.94。2）在2种珊瑚生物天敌暴发期间,太平岛的珊瑚礁丛生区、密集珊瑚沉积区、稀疏珊瑚沉积区等珊瑚礁地貌类型面积有显著下降;黑皮海绵暴发后对密集珊瑚沉积区影响最大,其面积减少72.92%;长棘海星暴发后对珊瑚丛生区影响最大,其面积减少59.17%。3) 2016—2022年,太平岛珊瑚礁退...     

不同地形校正模型计算地形复杂山区地表反射率的对比

地表反射率对定量遥感有重要意义,其在复杂地形区会受到地形条件影响。地形校正可以减小或消除山区遥感影像中地形因素影响。以梵净山区为研究区,利用Landsat-5 TM影像、DEM及坡度、坡向数据,采用10种地形校正模型进行比较实验,以发现其在反演地表反射率时存在的问题,并为选择适合地形复杂山区地表反射率反演的地形校正模型及相关研究提供参考。结果显示:1.SCS+C、Minnaert、b、Teillet-回归、VECA、C模型地形校正效果较好,可用于反演山区的地表反射率,但是当坡度为0°时,Minnaert、Teillet-回归、VECA模型存在问题;2.Cosine-b、Cosine、SCS和Cosine-C模型存在过度校正现象,Cosine和SCS模型甚至可能出现反射率大于1的异常值,不宜选择;3.在通过采样获得经验参数的情况下,Minnaert模型对样点选取较为敏感,而SCS+C和b模型对样点选取的敏感性较低。在较大范围的地形复杂山区反演地表反射率时,SCS+C和b模型更合适。此外,从DEM数据、大气校正模型、地表覆被类型方面分别探讨了其对地表反射率的影响并提出了改进建议。     

海南岛珊瑚岸礁的特征

本文分析了海南岛珊瑚岸礁的成礁环境,论述了本岛岸礁的结构特征,进而划分了岸礁类型,最后探讨岸礁发育与海平面变化的关系。     

Geomorphic evidence of major sea-level fluctuations during marine isotope substage-5e, Cape Cuvier, Western Australia

A detailed geomorphologic and morphostratigraphic investigation of raised marine terraces at Cape Cuvier, Western Australia, reveals two morphologically distinct units. A lower, well-developed accretional reef terrace between 3 and 5.5 m above MLWS (mean low-water springs; hereafter denoted as “+”) represents an extended interval of stable sea level. An upper erosional terrace and incipient coralgal rim between + 8.5 to 10.5 m represents a brief sea-level stillstand at this higher elevation. These features suggest the lower and upper terraces developed during discrete sea-level events. In an attempt to better define the timing of emplacement of each marine unit, 20 coral samples collected along vertical and lateral reef growth axis from both terraces were analysed with U-series dating. Unfortunately, all coral samples exhibited elevated δ²³⁴U_initial values, suggesting that pervasive uptake of ²³⁴U-enriched uranium and ²³⁰Th thorium had occurred. Despite the shortcomings of absolute dating, a succession of events can be resolved though morphostratigraphic relationships. Comparison of the facies relationships, coral growth, and morphostratigraphic features between the lower and upper terraces indicates that an early to mid MIS 5e stillstand at + 3 to 5 m was followed by a late rise to + 8.5 to 10.5 m. This agrees with an emerging global view of MIS 5e sea-level history derived from stable carbonate platforms, rejecting the hypothesis that these higher sea-level benchmarks are an artefact of localized tectonic processes.     

Sediment Facies of a Low-Energy, Meso-Tidal, Fringing Reef, Singapore

Pulau (P.) Semakau comprises a narrow, low-lying island, surrounded by a wide fringing coral reef of late-Holocene age. The modern reef flat comprises a gently sloping surface related to modern mean low water neap tide level. Six sediment facies are recognised below the line of high water of which three, adjacent to the island, are composed of terrigenous minerals and rock fragments and three are autochthonous carbonates sediments developed since local sea-level still stand (c. 6,500 years BP). The fringing reefs of P. Semakau and Singapore differ from many of the reef forms recorded from Peninsular Malaysia waters and the Gulf of Thailand. The Singapore reefs have wide, well-developed intertidal reef flats, lack lagoons and reef crests, and have a very steep reef slope. In contrast to most other fringing reefs of the region, the Singapore reefs have developed in a low wave energy, meso-tidal environment lacking strong environmental gradients.     

Supervised landform classification of Northeast Honshu from DEM-derived thematic maps

This paper proposes a quantitative method to classify landforms using four morphometric parameters from DEM-derived thematic raster maps of slope and topographic openness. Because the different surficial processes and stages in the evolution of slopes create landscapes with different shapes, these parameters may lead to a genetic interpretation of topography. The raster maps of slope and topographic openness were constructed for Northeast Honshu, Japan, from 50-m DEMs. The mean and standard deviation of morphometric parameters within a 3050 m by 3050 m moving window on the raster maps were calculated. The results for some training areas show that constructional/depositional and erosional landforms with different relief have different morphometric characteristics. A supervised landform classification for Northeast Honshu using the knowledge from the training areas revealed a ladder geomorphological structure composed of high mountains, ranges and volcanoes. The close relationship between the ladder geomorphological structure and volcano distribution indicates that the structure reflects the magmatic plumbing system from the upper mantle to the crust of the Northeast Honshu arc.     

华南末次冰期盛期最低海面问题

本文从陆架残留砂、水下海滩岩、陆架残留地貌、海底岩芯、珊瑚礁沉积间断、陆域侵蚀沉积反映等方面，综合考虑海面下降、陆架均衡沉降、构造活动、海流潮流波浪的再造作用等多种因素，认为华南末次冰期盛期的最低海南可能是－８０ｍ左右。     

徐闻县西部珊瑚礁的分布与保护

雷州半岛属热带北缘季风气候,沿岸海洋属热带海洋,生长浅水造礁石珊瑚,但只有雷州半岛西南部沿岸形成珊瑚礁,是中国大陆(不含岛屿)沿岸唯一的礁区.主要为岸礁,有个别为斑礁.徐闻县西部沿岸有16段珊瑚礁,初步统计总长约37.5 km,面积30.1 km2.由于人类不当的开发导致珊瑚不断死亡,珊瑚礁生态退化.现已成立的珊瑚礁自然保护区,应予加强管理.海水养殖珍珠与珊瑚礁自然保护事业是可以协调发展的.     

西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及其海平面指示意义

以西沙群岛琛航岛珊瑚礁钻孔为材料，通过高精度铀系测年技术测定了全新世底界的年代；同时利用MAT-253同位素质谱仪和电感耦合等离子体质谱仪测定了0~20 m层段δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数，以U-Th年龄为基础，结合δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数均在16~17 m之间明显降低这一特点，得到琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间为距今7 900 a前，不整合于晚更新世的珊瑚礁体（年代老于110 ka）之上，全新世礁体的厚度为16.7 m。考虑研究区域新构造活动相对稳定，以及南海现代珊瑚礁的礁坪面与大潮低潮面基本一致，琛科2井的钻孔井位高于现代礁坪约2.9 m，推测其起始发育时的位置在现代海平面大潮低潮面之下约13.8 m，即西沙群岛海域7 900 a前的海平面在现代海平面以下约13.8 m，近7 900 a以来海平面上升了至少13.8 m。这一结果为理解全新世南海珊瑚礁的发育历史及海平面变化提供了新的信息。     

地形信息对确定DEM适宜分辨率的影响

分辨率会直接影响基于栅格数字高程模型（DEM）的数字地形分析结果,因此在实际应用中,需要选择适宜的DEM分辨率。目前采取的基本方法,基于某种地形信息定量刻画尺度效应曲线,从而确定DEM适宜分辨率,但对于采用不同地形信息时所产生的影响尚缺乏研究。本文针对该方法中通常采用的坡度、剖面曲率、水平曲率等3 种地形信息,每种地形信息提取时,分别使用两种不同的常用算法,在3 个不同地形特征的研究区中,逐一计算其在不同分辨率下的局部方差均值,以刻画尺度效应曲线,确定相应的DEM适宜分辨率,并进行对比分析。结果表明：① 采用剖面曲率或水平曲率所得适宜分辨率结果基本相同,但采用坡度所得出的适宜分辨率结果则有明显差别,后者所得的适宜分辨率更粗;② 采用不同地形信息时,越是在平缓地形为主的研究区,所得的适宜分辨率结果越相近,在复合地形特征的研究区所得到的适宜分辨率区间均明显较宽;③ 地形属性计算时所用的算法对适宜分辨率结果的影响不明显。     

月表地貌起伏形态分异特征及分级标准研究

月球地貌是月球表面发生的地质和地貌过程的结果,月球地貌单元的划分和等级分类体系的构建是月球地貌学研究的基础,也是月球地貌图制图的基础和关键科学问题。地貌学是研究形态和成因的科学,高程和起伏度是最基本的地貌指标。本文基于LOLA（Lunar Orbiter Laser Altimeter） DEM数据以及LOLA和SELENE TC（Terrain Camera）融合的DEM数据（SLDEM2015,文中简称SLDEM）,利用均值变点法确定月表起伏度计算的最佳窗口,并以起伏度100 m、200 m、300 m、700 m、1500 m及2500 m为阈值将月球表面分为微起伏平原（< 100 m）、微起伏台地[100 m, 200 m）、微小起伏丘陵[200 m, 300 m）、小起伏山地[300 m, 700 m）、中起伏山地[700 m, 1500 m）、大起伏山地[1500 m, 2500 m）及极大起伏山地（≥ 2500 m）地貌7个类型。划分结果显示：微起伏平原主要分布在月海平原区域、部分有玄武岩充填的撞击盆地的盆底区域以及撞击坑坑底区域;微起伏台地主要分布在月海和月陆区域的交界区域;微小起伏丘陵主要分布在月溪和皱脊等构造单元区域;小起伏山地主要分布在撞击坑中央峰及坑底断裂区域;中起伏山地主要分布在撞击坑坑底和坑壁过渡区域、撞击坑坑壁和坑缘过渡区域、撞击盆地盆底与盆壁过渡区域以及盆壁与盆缘过渡区域;大起伏和极大起伏山地主要分布在撞击坑坑壁区域及撞击盆地盆壁区域。本文确定的月表起伏度分级标准可以对月表数字地貌分类体系的构建和月球地貌图集的编研提供定量标准和重要参考。