结合MNF变换与灰值形态学的三江平原多光谱、多时相MODIS遥感影像分类

通过对影像进行光谱特征分析,及对各种植被类型进行物候特征分析,选用以NDVI数据为主的多波段、多时相的MODIS影像数据进行最小噪声分离MNF变换,然后进行灰值形态学滤波,运用阈值分割法提取旱地,并运用自组织特征映射SOM神经网络聚类模型分离湿地和水田。实验结果与现有的研究成果相比,精度有较大提高。     

土壤数据对分布式流域水文模型模拟效果的影响

基于空间半分布式的SWAT模型和全分布式的WetSpa Extension模型,分析了高分辨率的SoLIM数字土壤数据和美国SSURGO传统土壤数据对流域径流空间分布式模拟和总量模拟的影响.结果显示:利用不同土壤数据得到的产水模拟结果在空间上差别明显,但模拟径流总量的差别随着模拟面积的增大而逐渐减小.根据实验结果,对于...     

坡位的分类及其空间分布信息的定量化

综合分析了目前不同的坡位分类系统,提出了坡位的二级分类系统.为了能够进一步定量描述自然界中普遍存在的坡位间的渐变现象,针对现有的坡位空间渐变信息定量化方法中忽视空间位置信息等不足之处,介绍了基于典型位置相似度的模糊推理方法.以东北平缓地形条件的实验小区为例,本方法被用于提取本文给出的11类坡位问的定量渐变信息.结果表明,本文所介绍的坡位分类系统以及坡位空间分布信息定量化方法是合理的和有效的.     

简化数字地形分析软件(SimDTA)及其应用——以嫩江流域鹤山农场区的坡位模糊分类为例

为了在精细尺度下定量刻画地形特征,给地理建模提供更准确的定量地形参数,克服当今应用领域中常用商业软件的局限性,本研究讨论了面向栅格DEM的"简化数字地形分析软件"(SimDTA 1.0版本)。SimDTA实现了诸多计算局域和区域地形属性、定量描述地形部位信息的现有算法,以及新建算法。例如,针对一个实际的应用问题--坡位模糊分类,采用以坡位典型位置作为原型的新思路,在SimDTA中,实现了一个新的坡位模糊分类方法,能够克服现有其他方法忽略空间位置信息等问题。这一坡位模糊分类方法和SimDTA中实现的其他功能相结合,形成了一套完整的坡位模糊分类流程。本文通过在东北嫩江流域一个小区的实际应用和讨论来体现SimDTA的有效性和实用性。     

基于栅格DEM的多流向算法述评

基于栅格DEM的流向算法是数字地形分析的重要研究内容之一。在分布式水文模型、土壤侵蚀等领域中,当需要获取与流向直接相关的水文参数(如汇流面积、地形指数等)的详细空间分布时,多流向算法(MFD)明显优于单流向算法(SFD)。根据所采用的水流分配策略,将现有MFD分为四类:(1)固定水流分配权重的MFD;(2)水流分配权重随汇流面积变化的MFD;(3)水流分配权重随局域地形特征变化的MFD;(4)基于局域形态单元的MFD。从模型合理性、算法复杂度和易用性、对DEM误差的敏感性等方面进行的分析表明,水流分配权重随局域地形特征变化的MFD优于其他三类MFD。目前对MFD采用人造DEM数据集的直接定量评价研究还十分不足,文章以一个例子来体现直接定量评价MFD的可行性及有效性,同时也定量反映出水流分配权重随局域地形特征变化的MFD具有更低的计算误差。目前通用的针对流向算法的DEM洼地平区预处理算法多针对SFD而设计,不适合MFD的实际应用,本文对适用于MFD的DEM预处理算法所应具有的特征也进行了讨论。     

知识驱动下的水文模型参数智能化设置方法

水文模型的参数设置涉及专业领域的知识和繁琐的操作步骤,是水文建模面临的一大难题,在一定程度上限制了模型的应用和推广。基于知识驱动的方法,将水文模型参数设置知识分为参数提取知识和取值范围知识两类,分别对其进行形式化表达和自动推理,初步实现了水文模型参数智能化设置;结合Web Service、工作流和参数自动率定等技术,研发了水文智能建模原型系统;最后,以TOPMODEL模型的参数设置为例,对知识驱动方法进行了验证。结果表明,知识驱动的方法能在保证模拟精度的前提下有效简化水文模型的参数设置流程,降低水文建模难度。     

东北黑土漫岗区长坡面坡耕地侵蚀产沙沿程变化

Characteristics of soil erosion change along a long slope in the gentle hilly areas in black soil region in Northeast China are discussed. A simplified slope model based on seg-ments was used to analyze the runoff data and soil erosion data observed between 2003 and 2004 over 10 field plots with different slope length in Heshan Farm,Heilongjiang Province. We found that soil erosion rate over long slopes in the black soil region changed alternatively along the slope and creates alternative zones of intensive erosion and week erosion.The exact place of each zone is different for different rainfall conditions. In a year with less and mild precipitation,rill cannot happen within the top 50 m,while in a year with large and inten-sive precipitation,rill can be formed starting even at 15 m from the top of the slope.     

流域土壤侵蚀关键源区的效益评价

土壤关键源区是指流域内对侵蚀产沙量起决定性作用的区域,控制了关键区域的土壤侵蚀就能有效降低流域的侵蚀量,因此,在关键源区识别的基础上评价基于关键源区的水土流失治理的有效性是流域管理的关键问题.SWAT模型是流域关键源区识别的重要工具,但现有的基于SWAT模型的关键源区识别研究,鲜有对于关键源区水土流失治理效益的评价.本文以黄土高原丘陵沟壑区典型小流域羊道沟流域为例,基于SWAT模型模拟流域内的土壤侵蚀过程,根据HRUs土壤侵蚀模数的排序,将产沙量排在前20％的HRU提取为关键源区.在所提取的关键源区上设置合理的水土保持措施,再基于模型模拟评价水保措施的减沙效果.研究结果表明,SWAT模型能较好地模拟流域的产流产沙过程,所提取的关键源区集中分布在坡度较陡的沟坡和坡耕地.覆盖流域内20％面积的关键源区,其产沙贡献量达到44％.覆盖关键源区的水土保持措施的单位面积减沙量(24115 t km-2 y-1)要显著高于全流域治理的单位面积减沙量(20290 t km-2 y-1),说明基于关键源区布设水土保持措施,能有效提高流域土壤侵蚀控制效率.因此,在关键源区识别的基础上合理布设水土保持措施,是一种有效的流域治理方法.     

整合已有土壤样点的数字土壤制图补样方案

我国多数地区经过两次土壤普查以及科研工作者的野外调查, 积累了一定数量的土壤样点“( 已有样点”)。本文在充分整合已有样点的基础上, 提出了逐次、高效地设计补充样点的方案, 它包括3 个步骤:首先, 确定已有样点集的空间代表范围“( 可推测范围”);然后, 将已有样点集不能代表范围内的每一个栅格都看作一个候选样点, 计算每一个候选样点的可扩推范围, 选择可扩推范围最大的点作为第一个补充样点;最后, 基于已有样点和补充样点更新样点集的空间代表范围图。重复以上过程, 直至新样点集的空间代表范围能够覆盖整个研究区。该方法在充分利用已有样点资源的基础上, 不仅能够确定补充样点的数量、位置, 而且能够给定补充样点的重要性次序, 在采样资源有限的情况下, 为采样者合理地选择样点提供了重要依据。     

流域最佳管理措施空间配置优化研究进展

最佳管理措施(BMPs)是保护流域水环境免受农业生产活动导致的污染的一系列措施。在进行流域尺度BMPs空间配置时,一方面要考虑BMPs的生态环境效益,另一方面要考虑农业经济效益,因此流域管理决策者需要对这些措施进行空间配置优化。最佳管理措施空间配置优化(简称BMPs空间优化)是基于专家经验或者利用优化算法而得出的方案,并通过流域模型和经济模型评价其环境和经济效益,最后选择效益最优的方案,这也是当前农业非点源污染和水环境保护研究的前沿和热点。本文在介绍BMPs及其评价模型的基础上,对当前BMPs空间优化研究中的两种方法进行了剖析,对当前国内外BMPs空间优化研究现状进行了回顾和总结,最后,指出了BMPs空间优化研究中现存的问题,指出了今后BMPs空间优化研究的方向。