基于多旋翼无人机倾斜摄影测量的沙丘三维形态研究

无人机倾斜摄影技术是近年来发展起来的新型测量方法，具有高效率、高精度、非接触、大范围等优点。本研究采用多旋翼无人机，结合精确测定的地面控制点，实现了对新月形沙丘群三维形态的精确测量。结果表明：无人机倾斜摄影测量的均方根误差小于18 mm，可以满足大比例尺地形测量的要求。利用该技术获取的多种测量参数表明，新月形沙丘二维与三维形态之间存在良好的相关性，基于这些关系，可以实现二维遥感影像量测结果向沙丘高度、沙丘体积等三维参数的转换。沙丘剖面形态可以采用非线性函数精确描述，为沙丘形态精确建模提供了参考。无人机倾斜摄影技术获取的沙丘三维形态参数，对于深入认识沙丘形态动力过程具有重要参考价值。     

柴达木盆地西南缘新月形沙丘移动特征及其影响因素

柴达木盆地西南缘新月形沙丘连片分布、数量丰富、大小各异、形态多样,是开展沙丘动态演化研究的理想区域。基于2013年和2021年两期高分一号卫星影像和气象资料,分析了柴达木盆地西南缘沙丘区537个新月形沙丘移动、形态和区域风况特征,探讨了沙丘移动的影响因素。结果表明：(1)该区域新月形沙丘移动速率1.43～22.37 m·a^-1,平均移动速率7.23 m·a^-1,沙丘移动方向109.22°～171.28°,平均移动方向142.86°,整体呈NW-SE方向移动。(2)受低风能环境和西北偏西风的影响,该区域新月形沙丘移动速率相对其他沙漠较慢,移动方向与盛行风向基本一致。(3)受沙丘尺度的影响,该区域新月形沙丘越大,移动越慢,呈幂函数递减的关系。(4)该区域新月形沙丘分布密度、植被状况、地形起伏等在一定程度上影响沙丘移动速率。     

巴丹吉林沙漠边缘沉积物粒度和微形态特征空间分异

为了探讨巴丹吉林沙漠风沙沉积物特征分异规律,采用野外实地采集和实验分析的方法,对沙漠边缘表层沉积物的粒度和微形态进行分析。结果表明：（1）巴丹吉林沙漠边缘地区整体以细沙为主,中沙与极细沙次之;从局部上看,东南部以中沙为主,北部以粉沙黏土为主,西部地区以粗沙和极粗沙为主,与主导风向（西风和西北风）的分选作用一致。（2）北部和南部分别受河流和山脉影响,平均粒径较小,其余地区无明显差异。分选性在东南部最佳。粒度参数关系表明分选性在南部地区随着粒径变小而变好,偏度值随粒径变小而降低,峰度值随粒径变小而变宽,而在其他地区并没有明显的规律。（3）石英沙颗粒形态多为长形和圆形。整体磨圆度适中,其中西北部磨圆度最好,西南部和南部磨圆度最差。表面特征标志以干旱风成环境下的机械沉积作用的坑状为主,西北和东南部出现大量硅质球和硅质鳞片表明除机械沉积作用外,还具备化学沉积作用。     

库姆塔格沙漠北部三垄沙地区风成沉积物粒度特征

对位于库姆塔格沙漠北部的三垄沙地区,迄今尚未开展详细的风沙地貌研究。对该区域地表沉积物样品进行粒度分析,旨在探讨不同区域、不同沙丘类型以及沙丘不同地貌部位的沉积物特征差异。结果表明:三垄沙地区地表沉积物以中沙和细沙为主,二者平均含量之和为63.20%,平均粒径为0.95~1.89Φ,分选系数为0.55~1.55,粗于库姆塔格沙漠和塔克拉玛干沙漠,与世界其他沙海沙物质相比属于偏粗粒径。三垄沙地区的主要沙丘类型为新月形沙丘或沙丘链,其北部发育有线形沙丘;这两种沙丘表层沉积物平均粒径均属于中沙范围,且从沙丘底部到丘顶平均粒径变大、分选变好,最粗的沙粒出现在沙丘顶部,平均粒径分别为1.64Φ和0.71Φ,不同于其他地区沙丘顶部沉积物最细的分布模式。从概率累积曲线来看,流动沙丘多为二段或三段式,风成沙砾浪和剥蚀残丘多为三段或四段式,表明后者经历的分选过程较短。本区地表沉积物的平均粒径沿主导风向有变小的趋势,其中,新月形沙丘和线形沙丘的这一特征最为明显。     

柴达木盆地东北部哈勒腾河流域风成沉积物粒度特征与空间差异

哈勒腾河流域位于柴达木盆地东北部,是一个近似封闭的内陆盆地。该地区风成沉积物来源相对单一,沙丘类型简单且发育时间短,是研究高原内陆盆地物质迁移规律和风沙地貌发育的理想场所。对115个不同类型、不同地貌部位沉积物粒度进行分析。结果表明:哈勒腾河流域地表沉积类型包括沙丘沙、丘间地沉积、河流沉积和戈壁沉积,主要由细沙组成,平均含量达51.6%。沙丘沙平均粒径1.01~2.90 Φ,分选性较差至极好(0.28~1.74 Φ),频率曲线呈近对称和中等峰态。该流域发育有独特的穹状沙丘,属于新月形沙丘演化的初期阶段,平均粒径1.55~2.54 Φ,分选中等至较好;尽管表现出从迎风坡和背风坡中部到沙丘顶部颗粒变粗、分选变差的特征,但相对同一地区的新月形沙丘而言分选过程较弱。从区域上来看,在W-E走向的断面上,新月形沙丘从西向东颗粒变粗,分选变差;在NW-SE走向的断面上,新月形沙丘由西北至东南颗粒变粗,分选性无明显变化。这表明,该流域风成沉积物的可能物源包括哈勒腾河流冲积物和山前风化剥蚀产物。     

柴达木盆地东北部哈勒腾河流域风况特征及其对风沙地貌发育的影响

风况是影响风沙地貌发育的重要因子,在一定程度上决定了沙丘类型。为探究区域风沙地貌发育与风况之间的关系,对哈勒腾河流域不同区域一个完整年度的风况进行分析。结果表明：流域年平均风速为2.78 m·s^-1,起沙风集中在春夏季,平均风速为7.78 m·s^-1,起沙风事件平均持续时间为4.1 h;流域输沙势122—254 VU,属中低风能环境,风向变率0.51—0.58,呈中等风向变率。区域风况表现有所差异,西部为中等风能环境,中部和东部为低风能环境。从西到东沙丘类型由穹状沙丘、新月形沙丘等简单类型向格状沙丘、金字塔沙丘等复杂类型过渡,风况变化与沙丘形态复杂程度具有一致性,沙丘整体沿合成输沙方向自西向东移动。结合风况与沙丘分布,推测流域风沙地貌是东部山体风化碎屑物经河流搬运和风力分选改造形成的。该研究结果对于全面认识区域风沙地貌分异规律以及理解风况与沙丘关系具有重要意义,能够为进一步研究沙丘演化及沙丘间相互作用提供基础资料。     

库姆塔格沙漠北部三垄沙地区风沙运动特征

风沙地貌发育受控于近地表风沙运动,目前这一领域的研究较多关注短时期内（几分钟至几小时）、单一方向（正对主风向）的风沙流结构特征,结果难以与长期的地貌过程联系起来。为此,我们采用八方位四层梯度集沙仪,于2014年5月至2015年5月,在库姆塔格沙漠北部三垄沙地区进行了一个完整年度的风沙运动观测。经过6个时段的连续观测,获取了不同方向、不同高度的192个运动沙粒样品。结果表明：（1）近地表1 m高度内,收集的样品总质量为405.2 kg,其中约75.3%集中在近地表0~0.2 m,反映了近地表输沙特征。（2）平均输沙率为55.2 kg·m^-1·d^-1,风沙运动的风向以北风、东北风和西北风为主;不同季节差异明显,春季输沙率最大,是年均输沙率的2.5倍,夏季次之,冬季最小。（3）年度平均输沙通量廓线（风沙流结构）呈指数函数递减趋势,部分通量廓线出现了戈壁风沙流的"象鼻效应"。（4）平均净输沙率1.159 kg·m^-1·d^-1,随高度增加呈递减趋势,合成输沙方向为193.2°;不同时段净输沙率随高度的变化基本与全年一致,合成输沙方向随高度增加有从东北向北偏的趋势。综上所述,该区域输沙强度以春季最为强烈,输沙方向以N、NE和NW方向为主,且春、夏两季节分别有一个次输沙方向,为S方向。本研究对于深入理解三垄沙地区风沙运动特征和揭示库姆塔格沙漠沙物质来源有重要意义。