基于DEM的山地日照时数模拟时空特点及应用--以北京西山门头沟区为例

本文建立了一种基于数字高程模型（DEM）的山地日照时数模拟方法，并以北京西山门头沟区为例进行各月15日日照时数模拟与验证分析。结果表明，该区两个气象站的模拟值与实测值都具有较好的一致性（R^2=0.9772、0.9469）；在此基础上得到该区日照时数的分布时空变化特点：在时间上，夏季最多，春秋相当，冬季最少，全区冬季的变异比夏季更为显著；在空间上，不同地貌条件下阴阳坡的日照时数表现出显著差异。该方法避免了图解法中遮蔽图获取的大量野外测量工作和克服了经验方程依赖站点数目以及它和解析法对地形遮蔽欠考虑的缺陷，但该方法需要有一定精度的DEM支持。该方法能较为准确和定量地反映山地日照时数时空分布规律，因此在山地资源可持续利用和生态环境恢复建设中具有较强的理论与实践意义。     

基于DEM的长江上游土地利用分析

全球环境变化与可持续发展是当今关切的重大问题之一,而土地利用/覆盖变化研究则是其中的热点和前沿领域。目前,严重的生态环境已成为长江上游地区经济社会发展的重大障碍,也是本区和整个长江流域实现可持续发展的最主要的制约因素。本文在DEM基础上,分析了2000年长江上游高程、坡度和坡向与土地利用的关系。研究结果表明,随着高程、坡度和坡向的变化,2000年长江上游的土地利用类型也有很大差异,这些因素对长江上游的土地利用有着重要的影响。为了保护生态环境,促进本区和整个长江流域实现可持续发展,需进一步因地制宜,结合高程、坡度和坡向等影响因素优化土地利用类型和改善地表覆盖。     

土地利用变化时空模型的图谱方法--以黄河三角洲为例

Changesinlandcoverandland-usehaveimpactsandimplicationsatlocal,regionalandglobalscalesbecauseofthewaytheyalterbiophysical,biogeochemicalandhydrologicalstatesandprocesses(Alcamoetal.,1996;Li,1996).Since1990,scientistsathomeandabroadhavebeenpayingattentiontoresearchesonland-useandland-coverchange(LUCC)(Turneretal.,1990;MeyerandTurner,1994),butresearchisnotenoughon"spaceandprocess"ofLUCC(Turneretal.,1995).Spatialrelationshipbetweenvariablesyethasnotbeenestablished(Bockstael,1996).Soitispara…     

土地利用变化的地形梯度特征与空间扩展——以北京市海淀区和延庆县为例

选择北京市海淀区、延庆县作为研究区,利用1992年、2002年遥感影像数据,借用地形位梯度指数,研究了土地利用变化的地形梯度特征及其空间扩展形势。研究表明:(1)海淀区建设用地受到经济和社会发展驱动明显,表现出既向低地形梯度位也向高地形梯度位扩展;但农业用地、果园因建设用地扩展受到挤压,表现为向更高地形位扩展态势;林地在高地形位得到了明显恢复,也有向更低的地形位扩张的趋势,但灌草地和未利用地在中高地形位受到林地挤压,低地形位受到农业用地、果园挤压,优势地形位明显萎缩;(2)延庆县建设用地扩展受地形位驱动作用明显,主要集中在低地形位区域;农业用地主要分布在较低地形位上,变化不大;果园在经济发展需求驱动下,向更高地形位扩展;林地在较高地形位得到较好恢复,对灌草地、未利用地产生了挤压作用,使得灌草地、未利用地在中高地形位的优势度降低,优势分布区间趋于萎缩。     

地形因子对京西门头沟区土地利用/覆盖变化的影响

以土地利用数据和数字高程模型(DEM)为基础,运用GIS对空间数据和属性数据的管理和分析功能,用高程、坡度、坡向3个地形因子分析了1990年与2005年北京门头沟地区的土地覆盖现状以及土地利用动态变化度。结果表明,地形因子对土地利用类型的分布规律有明显的影响,研究区在最近的15 a农业用地减少,城镇建设用地大幅度增加,社会经济和政治因素对土地利用/覆盖动态变化的驱动作用显著。     

山地丘陵区土地利用分布及其与地形因子关系——以河北省怀来县为例

为探究山地丘陵地区不同地形因子对土地利用空间格局的影响,以河北省怀来县为例,研究了各土地利用类型在不同地形上的分布特征。同时,定性和定量分析了土地利用景观格局与地形环境的相关性。研究表明:土地利用景观格局分布存在明显的地形梯度特征,较高地形级别主要分布着林地和草地,其分布指数在较高地形级别占据优势位;而受人类活动干扰影响较大的城乡建设用地、采矿用地、耕地、园地和水域的优势位分布在较低地形级别上。移动窗口法得到的景观格局指数的分布定性显示出土地利用景观格局随地形变化的梯度特征,典范对应分析结果定量显示出典范对应分析排序的前4个轴的累计土地利用景观指数—地形解释变量为96.98%,地形因子第1排序轴与土地利用变化景观格局指数特征第一排序轴的相关系数达到0.671,其土地利用景观格局指数与地形因子存在显著的相关性。由此可见,高程、坡度和地形起伏度这三类地形因子对山地丘陵区的土地利用类型的结构和空间分布起着重要的影响作用。     

干旱区不同土地利用类型的时空分形特征研究——以塔里木河干流区域为例

以新疆塔里木河干流1990年、2000和2007年土地利用数据为例,应用分形理论来分析干旱区内陆河流域土地利用空间结构复杂性、稳定性以及动态变化性,通过建立距离河道不同的缓冲区范围来变化空间尺度,研究分形的空间尺度变化效应。结果表明,各种土地利用类型都具有空间分形特征,1990年土地利用分形维值由大到小的顺序是其它用地>牧草地>耕地>林地>居民及独立工矿用地>未利用地,2000年和2007年土地利用分形维值大小顺序为其它用地>牧草地>耕地>林地>未利用地>居民及独立工矿用地;通过空间结构稳定性指数分析得到天然植被(林地、牧草地等)的空间结构稳定性比较小。随着空间尺度的逐级扩大,各土地利用类型的分形特征依然存在,但分形维数减少,土地利用空间结构总体趋于简单状态下稳定。     

基于DEM的黄河流域天文辐射空间分布

基于1 km×1 km分辨率的数字高程模型(DEM) 数据,利用建立的起伏地形下天文辐射分布式计算模型,计算了黄河流域1 km×1 km分辨率各月天文辐射的空间分布。结果表明:局部地形对黄河流域年和四季天文辐射的空间分布影响明显;在太阳高度角较低的冬季,地理和地形因子对天文辐射的影响相当强烈,山区天文辐射的空间差异大,1月份向阳山坡(偏南坡) 天文辐射可为背阴山坡(偏北坡) 的2~3倍,极端天文辐射的差异可达10倍以上;而在太阳高度角较高的夏季,天文辐射空间差异较小,7月份不同地形极端天文辐射的差异仅在16%左右;四季中,地形对天文辐射影响的程度为冬季>秋季>春季>夏季。     

基于DEM的蒸发力空间分布研究

本文以福建省为例，采用彭曼公式计算全省67个气象站的年蒸发力，并建立回归方程。在GIS的支持下，利用DEM进行空间分析，运算生成全省蒸发力的空间分布图。     

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。     

基于小波多尺度分析的DEM数据综合及尺度转换

DEM综合是其描述的地形表面细节逐渐舍去、轮廓不断呈现的连续过程。该文运用小波变换和方根模型模拟这一过程,将小波高频系数作为DEM综合的对象,以方根模型作为阈值设定的理论依据,对小波分解各层按不同等级进行取舍实现DEM综合。以1∶1万地形图建立的DEM进行试验,派生一系列不同复杂度的DEM,并用等高线分布特征、坡度和剖面曲率、地形叠加等进行对比分析。结果表明,随着DEM综合程度增大,生成的DEM逐步舍去地形表面细节,同时较好保持了原DEM山体轮廓、山脊和谷地的走向等地貌形态特征。最后,运用回归分析方法建立了派生DEM与相应空间分辨率之间的关系,为DEM尺度效应的应用提供方法和数据支持。     

地形复杂度对坡度坡向的影响

采用三阶不带权差分算法，研究了地形复杂度与坡度坡向的关系，澄清了目前关于坡度坡向误差空间分布的矛盾观点，并分别在凹向椭球和高斯合成曲面数学模型曲面DEM上对其进行验证。通过研究得出：①坡度、坡向误差与坡度值正相关；②坡度坡向误差主要分布在平坦地区；③坡向误差较坡度误差对DEM高程数据误差敏感，较小的DEM误差引起较大的坡向误差。     

山区土地多功能性与过渡性地理空间关联分析

以宜宾市长宁县为研究区,基于多源数据,在栅格尺度上量化了土地利用功能。利用景观叠加分析及相关性分析等方法,明确了土地多功能性的空间分异特征,并揭示了土地功能与地形要素之间的地理空间过渡性关联。结果表明：① 山区过渡性地理空间土地生产、生态和生活功能具有多组合性,空间异质性较强。② 长宁县土地多功能性在空间上由北部平原向南部山区过渡递增,多重和双重功能主导的土地主要分布在中部槽谷和南部山区,占土地总面积的50%以上。③ 地形因子对土地多功能景观的形成发挥较大的作用,海拔650 m、地形起伏度200 m、坡度15°是土地利用多功能性的临界值,超过此临界值土地多功能性趋于减少,但生态功能占居主导。     

DEM 点位地形信息量化模型研究

针对DEM 点位, 首先应用微分几何法对其所负载的语法信息量进行测度, 其次根据地形特征点类型及地形结构特征确定其语义信息量, 然后基于信息学理论构建了DEM 点位地形信息综合量化模型。在此基础上, 以黄土丘陵沟壑区作为实验样区, 对DEM 点位地形信息量提取方法及其在地形简化中的初步实例应用进行了探讨和验证。实验结果显示, 所提出的DEM 点位地形信息量化方案可行;基于DEM 地形信息量指数的多尺度DEM 构建方案, 具有机理明确、易于实现的特点, 并通过优先保留地形骨架特征点, 可以有效减少地形失真, 从而满足不同层次的多尺度数字地形建模和表达要求。对DEM 点位地形信息进行有效量化, 为认识DEM 地形信息特征提供了一个新的切入点, 同时为多尺度数字地形建模提供理论依据与方法支持。     

利用多时相Landsat影像生成白洋淀湖底DEM的研究

该文使用多时相Landsat影像,以白洋淀地区为例,阐述基于中等分辨率的可见光—近红外遥感影像生成具有较高精度数字高程模型的非常规方法。对覆盖同一研究区的不同时相影像分别进行淹没区与非淹没区的分类,提取不同水位高度时的水域边界,并以此为相应水位高度的等高线,对获得的等高线进行插值生成数字高程模型(DEM)。这种由一系列遥感影像提取的水域图生成数字高程模型的方法适用于人为干预较少、地形相对简单的湿地或季节性湖泊,可以弥补该类地区数字高程信息不足或精度不够的缺陷。     

数字高程模型在活动断层位置及地表变形变位特征提取研究中的应用

活动断层的位置分布及其地表变形变位特征的准确识别是研究和评价活动断层的基础,国内外学者利用数字高程模型(DEM)对断层提取进行了大量研究。本文基于DEM的活动断层位置的提取方法进行综述,总结了DEM提取断层位置的地貌形态特征分析、图像处理以及综合处理提取方法,突出介绍了高分辨率DEM在详细的断层位置分布提取中的优势,DEM在断层地表变形变位及其特征参数提取研究中的最新应用进展。随着高分辨率DEM的快速发展,DEM及其空间分析技术已成为一种常见的地学研究方法,将其与野外调查、遥感、测年等技术结合进行综合分析,能够促进对活动断层的深入研究,并成为断层定量化研究强有力的技术手段。     

建立省级数字高程模型(DEM)的关键技术——以江苏省为例

文章以江苏省的DEM制作为例,介绍利用ARCINFO、ARCVIEW软件生成DEM的全过程中的关键技术。应用结果表明,可以快速查找出采编地形图信息过程中的错误,建立的DEM精度较高,更适合于水土流失的定量监测,显示了该技术方法的可行性。     

基于遥感和地理信息系统的临泽县土地利用动态变化分析

通过对1986年和2000年两期LandsatTM2,3,4波段组合影像的解译判读,揭示了14a间临泽土地利用的动态变化规律。研究表明,在河西走廊脆弱的生态环境中,临泽绿洲面积总体扩大,尤以耕地面积扩大了34%左右;而未利用土地14a中减少了0.71%;城乡工矿居民用地也有较大增长,增幅在11.39%左右。综合分析表明,人为因素在生态环境演化中起主导作用。