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。     

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.     

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。     

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.     

模糊坡位信息在精细土壤属性空间推测中的应用

坡位的空间渐变特征影响着小流域及坡面尺度上的土壤、水文、地貌等现象和过程,因此对精细尺度下的地理建模(如土壤空间信息推理)有重要作用。虽然目前已有多种模糊坡位信息定量提取方法,但所得到的模糊坡位信息还缺乏实际应用。本文以精细尺度下的土壤属性空间分布推测为例,对此展开探索。应用模型假设:(1)在小流域内,地形因素主导着土壤属性空间分布的变化;(2)典型坡位上对应分布着典型的土壤属性值,土壤属性与坡位之间存在协同变化关系。据此建立以模糊坡位信息对各类典型坡位上土壤样点属性值的加权平均模型,推测土壤属性的空间分布。模型应用于黑龙江省嫩江流域一个地形平缓的小区(面积约60 km²),通过一个以坡位典型位置作为原型的模糊坡位定量方法提取5类坡位(山脊、坡肩、背坡、坡脚、沟谷)的空间渐变信息,对土壤表层有机质含量的空间分布进行推测。推测结果通过研究区70个土壤采样点进行评价,以推测结果与评价样点集之间的相关系数、平均绝对误差、均方根误差作为定量评价指标,与使用常用地形属性的多元线性回归模型推测结果进行对比。评价结果表明,仅使用极少建模点的加权平均模型的推测结果优于多元线性回归模型的推测结果。     

基于典型点的目的性采样设计方法及其在土壤制图中的应用

鉴于经典采样和空间采样存在的局限性,提出了一种旨在寻找典型点的目的性采样设计方法。该方法通过分析与目标地理要素空间分布具有协同变化关系的环境因子,提取地理要素空间变化的典型模式,进而在典型模式上布设样点,即可获得典型点,从而减少所需样本量。以位于黑龙江鹤山农场的2个研究区为例,分别选择土壤厚度和表层有机质2个土壤属性,通过对土壤属性空间变化的4个协同环境因子进行模糊c均值聚类,获得对应土壤属性空间变化模式的环境因子组合;根据其模糊隶属度结果设计典型点并进行采样,最后结合典型点的属性值与环境因子组合模糊隶属度结果,采用加权平均模型得到土壤属性空间分布图,反映了土壤属性随地形变化的连续性分布。基于独立野外验证点,选择了4个评价指标对所得属性图进行定量评价。结果表明：2个研究区验证点集的预测值和观测值一致性指数均较高,可见本研究提出的方法是一种有效的样点布设方法。研究还对在每一环境组合类设计不同数量典型点所得土壤属性制图结果的差异进行了讨论,认为典型点增多并不一定能提高土壤属性空间推测的精度。