黄土高原沟谷地貌发育演化研究进展与展望

黄土沟谷是黄土地貌中最有活力、最具变化、最富特色的对象单元,黄土高原千沟万壑的地貌形态以及触目惊心的侵蚀状态也让区域内沟谷地貌的形成、发育及演化问题成为研究中焦点及前沿性科学问题。近年来,诸多学者采用地学测年法、特征表达法、监测模拟法力图实现对黄土沟谷发育演化进程中“过去-现代-未来”的科学认知。这些研究在相当程度上丰富了黄土沟谷发育过程的认知。本文梳理了黄土高原沟谷地貌演化相关研究的现状,并从黄土高原地貌演化、黄土沟谷发育、基于DEM的沟谷信息提取与表达等研究进行了系统的回顾、梳理与分析。此外,本文提出“黄土沟道剖面群组”概念与方法,试图从新的视角审视黄土沟谷地貌发育演化过程。沟道剖面在黄土沟谷发育演化进程中传递物质能量和累积地形动力,并通过径流节点的串联实现剖面群的连接与组合,形成独特的剖面“群组”模式;该沟道剖面群组是集黄土沟谷地貌特征与过程于一体的综合信息集成体,其三维空间结构是对黄土沟谷地貌发育演化的高度抽象与映射,并可望进一步丰富黄土高原数字地形分析理论与方法体系,为黄土高原黄土地貌成因机理与空间分异格局带来创新的认识。     

DEM分辨率对黄土侵蚀沟形态特征表达的不确定性分析

黄土侵蚀沟的地形表达是开展黄土沟谷侵蚀研究的基础工作,利用数字高程模型(DEM)定量描述侵蚀沟特征有助于研究侵蚀沟的形态变化和发育过程。基于DEM数据计算多种指标对黄土侵蚀沟特征进行描述是目前侵蚀沟研究中最为常用的方法。但是,受到格网DEM数据结构的限制,其计算结果会存在一定的不确定性。在侵蚀沟地形表达时,对形态特征的表达会受到DEM数据分辨率的影响,进而造成表达结果的不确定性。尤其在黄土高原地区,地形特征更为破碎,地形要素更为复杂,其表达结果受DEM分辨率的影响更为明显。本文以黄土高原典型样区为例,基于点云数据建立不同分辨率的DEM数据集,通过不同地形因子对侵蚀沟特征进行表达,分析DEM分辨率在黄土侵蚀沟形态特征表达时的不确定性。结果显示,分辨率的降低对主沟支沟比和纵比降等侵蚀沟形态特征因子产生了较大影响,且指标与分辨率多呈现线性变化关系。但是,随着侵蚀沟的横向扩张,DEM分辨率对其特征表达的影响逐渐被削弱。此外,在使用固定分析窗口进行侵蚀沟特征计算时,由于分辨率的降低,格网尺寸增大,其实际分析半径随之增大,使得计算范围内地表形态变化增加,导致沟谷切割深度随着分辨率的降低反而增加。同时,侵蚀沟主沟道区域受分辨率影响较小,沟头区域指标与分辨率的关系较弱。     

复杂网络理论在黄土高原沟谷地貌特征研究中的应用

沟谷侵蚀是塑造黄土地表侵蚀形态的主要动力,沟谷的发育过程深刻地影响着黄土地貌的发育及演化.本文在黄土高原选择6个典型地貌样区,以样区的数字高程模型为基本数据源提取沟谷系统.将沟谷系统中的沟谷节点、沟谷源点和流域出水口点作为网络节点,网络节点之间的空间拓扑关系为边,高程差为权值,构建黄土高原沟谷加权复杂网络模型.对黄土沟...     

利用数字高程模型(DEM)获取耕地坡度的方法

文章介绍了利用传统方法获取耕地坡度的过程和缺陷,提出了从数字高程模型(DEM)直接获取耕地坡度的方法,为第二次土地调查数据库建设中耕地坡度的获取提供了新方.     

南方红壤侵蚀区长汀县不同生态恢复年限下芒萁叶绿素含量的高光谱估算模型

芒萁是南方红壤侵蚀区生态恢复重要的地带性草本植物,对生态系统修复具有重要作用,监测其叶绿素含量能有效诊断生长健康状况。本文以福建省长汀县朱溪流域6个不同生态恢复年限下的芒萁叶片高光谱反射数据以及实测叶绿素含量为数据源,借助高光谱遥感技术分析不同恢复年限芒萁叶片原始光谱特征,筛选出光谱敏感波段并构建光谱指数,基于相关性分析,建立芒萁叶绿素单变量以及多元逐步回归模型,并确定最佳估算模型。结果表明：高光谱指数建立的单变量估算模型中,改进红边归一化植被指数（mNDVI₇₀₅）、叶面叶绿素指数（LCI）、红边指数（Vog）、比值光谱指数（RVI_603/407）、NDVI[603,407]高光谱指数建立的二次模型精度高,建模决定系数R²均超过了0.8,其中以高光谱指数为自变量建立的多元回归模型拟合R²值（0.886）最高。综合建模精度和模型验证精度,LCI指数构建的单变量模型以及基于高光谱指数的多元回归模型是估算芒萁叶片叶绿素含量最佳模型。本研究建立的叶绿素高光谱估算模型对快速、无损地监测水保植物芒萁生长具有重要意义。     

黄土高原丘陵沟壑区切沟侵蚀与地形关系分析——以纸坊沟流域为例

沟蚀是土壤侵蚀研究的主要内容之一,地形地貌是沟蚀的一个重要影响因子。本文以安塞纸坊沟流域作为研究区域,选择土地利用方式、土壤类型、坡度坡长因子、平面曲率、坡向和地形湿度指数6个因子,通过因子内切沟所占比重/整个研究区切沟所占比重计算各个因子的权重值,通过空间叠加分析土壤侵蚀敏感性,并通过重分类的方法把土壤侵蚀敏感性分为基本无侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀、剧烈侵蚀5个等级,来研究切沟侵蚀与地形的关系。结果表明：切沟多发生在坡度坡长较大、地表湿度较高的林草地区域和更容易发生侵蚀的黄绵土区域,并且多分布在阴坡的凹面;对比分析切沟侵蚀和土壤侵蚀敏感性,切沟大多分布在中等侵蚀敏感性以上的区域,约占总切沟的90%;实验权重值对验证区冲沟的响应精度为82.43%（中度侵蚀及其以后阶段）,与实际值90.53%相差不大,说明此种方法对黄土丘陵沟壑区具有一定适用性,对黄土丘陵沟壑区水土保持工作有重要意义。     

青藏高原东北缘尖扎盆地沉积物矿物特征及其古环境意义

应用X射线衍射对青藏髙原东北缘尖扎盆地加让剖面11.8~5.8 Ma的地层沉积物进行矿物分析,结果表明加让剖面沉积物矿物组分主要包括碎屑矿物、碳酸盐矿物和黏土矿物。其中,以碎屑矿物居多,主要是石英、斜长石、云母类矿物(白云母、黑云母),及少量尖晶石、辉石类矿物(普通辉石、锰钙辉石及顽火辉石等)、金红石、刚玉、磁铁矿、钛磁铁矿、榍石、霞石,偶见锆石、石榴子石、锐钛矿;碳酸盐矿物以方解石居为主,白云石占比较少;黏土矿物中,绿泥石占比最高,还有少量赤铁矿、蛭石和沸石。以全岩矿物指标研究为主,结合加让剖面沉积相演化特点,并以磁化率变化为参考,进行系统的矿物学研究,获得了尖扎盆地在11.8~5.8 Ma蕴含的古气候环境演化大致可分为4个阶段:11.8~10.0 Ma,气候干冷期;10.0~8.6 Ma,气候暖湿波动期;8.6~6.2 Ma,气候温暖湿润期;6.2~5.8 Ma,气候干冷期。在约10.0、8.6、7.2 Ma附近,主要矿物占比及组合特征有明显改变,当时的古环境状况发生急剧变化,可能揭示青藏高原东北缘在10~8 Ma期间广泛发生了一系列较强烈的构造运动,来源于周边山脉的剥蚀使得研究区沉积的近源物质增多,约7.2 Ma之后的古环境演化过程主要受青藏高原构造隆升以及全球气候变冷协同影响。