于DEM光照晕渲模拟的梯田自动提取方法

梯田作为黄土高原最为典型的人工地貌之一,有重要的农业生产和水土保持价值。传统的梯田自动提取仅限于梯田所在区域的范围划定,未能对梯田田坎线实现有效的自动化提取。鉴于此,本文提出了一种基于光照晕渲模拟的梯田快速提取方法。首先,对无人机航测生成的1 m分辨率的数字高程模型（DEM）进行4个方向的光照晕渲模拟,并相加取平均值;然后,通过适当的阈值对均值图像进行二值化,并掩膜掉沟谷等非梯田区域;最后,基于二值化图像自动矢量化得到梯田田坎线,并通过适当的长度阈值进行碎线过滤提高提取精度。本文以陕西省长武县王东沟流域为实验样区进行了实验,结果表明,该方法提取结果的准确率为89.09%,具有较好的提取精度。此外,对该方法涉及到的参数进行了讨论,表明光照模拟的方向角采用2个正交的对称方向对、高度角采用田坎坡度的反正切值、二值化阈值采用t=180-σ的经验公式,可以满足黄土高原的梯田自动快速提取。     

我国区域地貌数字地形分析研究进展

区域地貌研究是区域地理研究不可分割的重要组成部分。传统的基于DEM的数字地形分析方法,虽能较好提取各种地形定量因子,但由于分析算法的局限,很难实现对一个特定区域地貌的宏观形态特征与成因机理进行定量的分析。为此,近年来我国学者在该领域进行了系统的探索与创新实践,基于国家基础地形数据库多尺度、高精度的DEM数据,开展了基于DEM的区域地貌形态特征、地貌发育演化特征的研究。通过宏观形态指标分析法、地形特征要素分析法、地形信息图谱分析法等一系列方法,实现了对区域的地貌形态特征提取与分类、分区制图,取得了一批有重要国际影响的研究成果。在全国尺度以及黄土高原、青藏高原、西南喀斯特地区和月表月貌的区域数字地形分析方面,更彰显出研究的特色和优势。     

论地理边界的科学属性与表达

地理边界的科学界定体现着对地理对象空间分异规律科学抽象与系统分析的认知水平,是地理学的基础科学问题。本文从地球系统科学的视角,首先阐述了地理边界的基本概念、科学内涵与基本属性等核心概念问题,基于科学性、系统性的基本原则,以内在机理、外在表现以及科学属性等视角为核心依据,对地理边界进行了系统分类。论文分析了地理边界的数学内涵与表达方法,比较了传统地理边界划分法和现代地理边界定量划分方法的特点与差异性,提出了集定性、定量、定位为一体的“地理边界模型”的研究架构。该研究盼在地理边界这个地理学基础理论问题上进行概念辨析与方法分析,丰富地理信息科学的理论与方法。     

基于地形剖面的黄土塬梁峁地形各向异性奇异强度研究

黄土高原不同地貌类型对应的地形起伏变化特征各不相同,地形起伏在不同方向上的变化特征具有很大差异性,即地形各向异性。本文引入多重分形谱参数描述不同地貌类型地形各向异性的变化规律,以反映不同黄土地貌地形各向异性的局部和整体变化格局。本研究以5 m分辨率的DEM数据为基础,选取淳化、甘泉、绥德3个典型黄土塬梁峁地貌类型研究样区,对其地形各向异性的变化特征进行分析。研究表明:①3种黄土地貌类型地形各向异性变化具有显著的多重分形特征,地形各向异性变化的奇异强度由强到弱依次为淳化、绥德、甘泉;②淳化样区地形各向异性奇异强度在1.4的概率最大,在奇异强度为2.2附近又有一个小的峰值,总体以奇异强度1.4为主;③甘泉样区的奇异强度在1.8有一个小的峰值,总体以奇异强度0.7为主;④绥德样区奇异强度为0.8的概率最大,且较为均匀地分布在0.8附近,地形各向异性的概率分布呈现为对称分布。研究结果为黄土塬梁峁地形各向异性变化奇异强度为黄土塬最大,黄土峁次之,黄土梁最小。该研究可为黄土地貌的精确分类提供定量信息支持,为区域水土侵蚀评价提供地形指标。     

地貌发育演化研究的空代时理论与方法

地貌的发育在特定的条件下往往呈现空间分布上由“新”至“老”的过渡,据此,对地貌类型与特征在空间上的序列采样,即可为研究某种地貌的个体发育提供基本依据。该方法即为地貌学研究中的空代时。本文首先介绍了空代时方法产生的背景与基本概念。分析了近年来空代时方法应用于河流地貌、构造地貌、河口海岸地貌等不同地貌类型演化过程的研究进展。在此基础上,明确了空代时方法在地貌学研究中的适用条件、影响因素及分类体系,并提出了地貌学空代时的研究范式。本文认为今后的研究工作一方面应充分利用海量的地理空间数据,运用空代时方法研究多种空间尺度下的地貌演化的问题;另一方面,应结合现有的物理机制和统计规律,构建集形、数、理一体化的地貌演化模型。