桂林-阳朔地区DEM地形特征与岩性相关性分析及分类研究

地形地貌是岩性解译的重要信息,地形因子作为描述DEM数字曲面几何特征的定量指标参数,可用来定量化表达不同岩性所在地区地形地貌特征。本文以桂林-阳朔地区为研究区,研究地形因子数学、地质意义,建立岩性与地形因子组合间的定量关联,进而实现岩石类型划分。本文基于ASTERGDEM提取坡度、起伏度等12个地形因子,在分析各个地形因子地质意义基础上,通过聚类分析及方差分析的多元统计分析方法,研究各岩性地形因子特性及其关联性,建立研究区岩性之间的定量差异;此外,利用因子分析方法研究岩性分类过程中的主导因素,确定适宜岩性分类方法以实现定量化岩性分类。实验结果表明：不同岩性、不同地形地貌的地形因子（组合）之间具有显著差异,基于因子分析得到的宏观地形复杂度指数（MTI）以及微观曲率指数（MCI）对岩石类型的分类精度达77.36%。研究表明,地形复杂度等地形因子可用于岩性分类,采用因子分析方法可获取反映地形地貌宏观、微观特征的定量指标,且岩性分类效果良好。     

黄土高原地形因子间关联性的神经网络分析

不同的地形因子从不同侧面反映地面的起伏特征或空间变异,各因子之间所存在的相互关联、相互制约、相互影响的特征,在很大程度上揭示了地形发育与空间变异的内在本质。本文以黄土高原丘陵沟壑区的1∶10000和1∶50000两种比例尺的15个实验样区为样本,应用BP神经网络模型,探讨不同比例尺的地形定量因子与地面坡度之间的关联特征及其变化规律。实验结果表明:①利用神经网络分析方法可以有效定量评价地形因子间的关联性;②该研究方法有助于地学分析中DEM尺度的选择,地形因子的确定及其相关关系的量化。     

基于ENVI软件的ASTER卫星正射影像图研制——以阜康地区为例

ASTER卫星数据是近年来使用较多的一种新型遥感数据源。本文以阜康地区为研究区域,利用遥感图像处理软件ENVI对ASTER卫星数据进行了影像镶嵌图研制。研究表明ASTER卫星镶嵌数据体现了诸多优势。同时,本文阐述了在影像镶嵌处理中发现的问题及今后的发展趋势。     

面向城市DEM构建的地形要素分类及表达

地形要素是对地形在地表的空间分布特征具有控制作用的点、线或面状要素,其合理划分可为城市地形建模提供数据基础。本文在解析城市地形特征和分析现有地形图分类在城市DEM建模中不足的基础上,基于面向对象思想,以城市地形被城市道路网分割为基本原则,构建了城市地形要素分类及表达方法,并以南京市某区1:500地形图为实验数据,进行了相关验证实验与分析。实验结果表明,本文提出的地形要素分类和表达方法能够整体控制并有效表达集几何和语义信息为一体的复杂城市地形,在全局和局部地形上均有较好的建模效果。本文提出的城市地形要素分类及表达方法不但可为地形要素的分析和应用提供基础,也可为城市地形构建模拟、建设规划和分析决策等提供技术支撑。     

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。     

遥感图像三维地形景观可视化的实现——以西藏赛利普地区为例

遥感影像能客观地反映景物的形态、结构和空间关系等特征,使人们对地物有一个宏观整体的认识,但遥感影像所反映的二维平面不能真实地再现现实中的三维空间^[1]。本文以赛利普地区为例,应用遥感图像作为纹理数据,将数字高程模型(DEM)数据与二维遥感图像叠合生成三维影像,真实再现了赛利普地区的景观特征,有效地反映该区的地形、地貌特征。     

川地区地震灾害的地形因子分析

选取极灾区北川县为研究区,利用数字高程模型（DEM）提取地形因子进行地形信息的定量分析。研究结果显示：坡度40°～50°、坡度变率在18°-30°、地形起伏度为50-70m,甚至更大的地区极易发生地震灾害。     

基于DEM和地统计的森林资源空间格局分析--以武夷山山区为例

鉴于森林资源空间分布与地形的紧密相关,本文采用DEN与地统计学方法探讨武夷山森林主要树种蓄积量的空间格局。研究结果表明,地带性植被阔叶树由于受人为干扰趋向分布于高海拔、坡度陡的山地:杉木林在长年人工经营的过程中,逐渐占据林分的首要地位,因此主要分布在500m以下的低山丘陵:马尾松适生性较广,且明显倾向分布于(半)阳坡。地统计的分析发现各向同性的块金方差与基台值之比为0.5,即随机因素和空间自相关引起的空间异质性均各占一半,变程约24kin。在各向异性的变异中,0°和45°方向的曲线变化规律一致,随着空间距离的增加,半变异函数上升,达到基台值附近趋平,但90°和135°方向上,曲线的斜率则急剧上升。结果表明,虽然武夷山林区本身优越的地带性自然条件带来丰富多样的森林资源,地形也深刻影响着树木的天然分布,但是源于森林经营和管理的人为选择,较大程度地改变了武夷山林区森林天然的空间分布格局,森林蓄积量的空间异质性并不十分明显。由此可推断,随着城镇和经济的不断发展,该区域植被的水平地带性特征将愈加模糊,森林资源的异质性也将日渐减少。     

不同空间分辨率DEM提取地形因子的不确定性研究——以福建省泉州市环湾规划区为例

文章以福建省泉州市环湾规划区1:1万比例尺DEM数据为信息源,研究不同DEM分辨率对坡度、坡向信息的不确定性影响.通过对不同空间分辨率DEM坡度、坡向数据进行比较分析,获得不同空间分辨率DEM对地形因子的影响情况.结果表明,DEM的数值越大,分辨率越低,对地形的概括作用越明显,地形越趋近于平坦化.     

火成岩岩性岩相特征及时空展布规律——以准噶尔盆地红山嘴地区石炭系火成岩为例

准噶尔盆地红山嘴地区火成岩岩性、岩相类型复杂且变化快,研究程度低。利用宏微观岩矿分析化验技术,结合地球物理测井、地震及全碱—二氧化硅质量分数分析等方法,开展火成岩岩石学、岩相学及时空展布规律研究。结果表明:研究区石炭系发育侵入岩、次火山岩、火山熔岩、火山碎屑熔岩、火山碎屑岩、沉火山碎屑岩六大类火成岩,以火山熔岩和火山碎屑岩为主;识别爆发相、喷溢相、次火山岩相、侵出相和火山沉积相5种岩相,建立符合岩性岩相识别图版。应用地球物理方法验证火成岩岩性鉴定结果并推广至未取心井,符合率达86.7%。平面上,研究区东部主要发育喷溢相火山熔岩,中西部主要发育爆发相凝灰岩。该结果为红山嘴地区石炭系火成岩勘探提供参考。     

基于随机森林的黄土地貌分类研究

地貌分类在指导人类建设活动的规模与布局中有着重要的意义。然而,传统的基于数字高程模型(DEM)的地貌分类方法使用的地形因子和考虑到的地貌特征往往比较单一。本文提出了一种基于流域单元的地貌分类方法,该方法考虑了流域单元的多方面特征,包括基本地形因子统计量、地形特征点线统计量、小流域特征和纹理特征。本研究首先基于DEM进行水文分析将研究区域划分成不同的小流域。然后利用数字地形分析提取29个不同方面的特征来表征流域的形态,并基于随机森林(RF)算法进行了特征选择和参数标定。RF是一种基于决策树算法的集成分类器,能有效地处理高维数据,分类精度高。最后选择训练集小流域对RF分类器进行训练,使用训练完成的分类器对整个研究区域的地貌进行分类,研究地貌分异的规律。该实验在我国陕北黄土高原典型黄土地貌区域的地貌分类中取得了较好的结果,结果表明不同的地貌之间存在明显的区域界线,特定的地貌类型在空间上表现出明显的聚集性。通过人工判读进行验证的分类精度达到了85%,Kappa系数为0.83。     

基于DEM的黄土地貌逼近度因子构建及特征分析

沟谷源点作为沟沿线上最为活跃的部位,其分别到上游分水线、下游沟谷线的流线空间比对关系,是表征三线空间结构的重要突破口。它在空间上向流域分水线逼近的程度,是量化黄土流域地貌系统发育程度的重要切入点。为探究黄土地貌区流域沟谷源点向流域分水线逼近的程度,揭示黄土流域地貌发育进程及该进程所表现的主要侵蚀方式,本文从水平和垂直2个维度,构建量化三线空间结构关系的核心因子--逼近度(PI),其中包括水平逼近度(HPI)和垂直逼近度(VPI),基于5 m分辨率数字高程模型,在陕北黄土高原遴选了包含16种地貌类型的42个样区,利用数字地形分析方法,探讨其平均值(MHPI, MVPI)的空间分异规律。另外,选择其中南北序列分别代表黄土塬、残塬、梁状丘陵沟壑和峁状丘陵沟壑区的淳化、宜君、甘泉和绥德4个地区,完备包含一至五级别沟谷的典型流域为重点实验样区,探讨陕北黄土高原流域尺度平均逼近度变异指数(MPIV)序列性特征。实验结果表明:①陕北黄土高原平均逼近度(MPI)存在强烈的空间自相关,MHPI在南北序列上先增大后减小,东西方向上逐渐减小,在黄河沿岸峡谷丘陵区MHPI达到最大;MVPI由西南-东北先减小后增加,由西北-东南逐渐减小,在渭北黄土台塬区达到最小;②在流域尺度上,MPIV值的正负与黄土塬区、丘陵沟壑区敏感相关;③4个重点样区MHPI、MVPI与其它地形因子存在南北序列上的一致性。104个外部汇流区平均水平逼近度与平均坡度相关性较好(P=0.43, a<0.001),平均垂直逼近度与面积高程积分强烈相关(P=0.75, a<0.001)。平均逼近度指标综合考量了黄土高原地区最典型的三条具有结构控制意义特征线的空间关系,对黄土地貌的发育程度有明显的指示性意义。     

基于常规测井的火成岩岩性识别方法——以准噶尔盆地西北缘红车断裂带石炭系火成岩储层为例

石炭系火成岩储层是准噶尔盆地油气勘探开发的重要方向之一.以准噶尔盆地西北缘红车断裂带石炭系火成岩储层为主要研究对象,基于薄片鉴定、取心分析及测录井等资料,分析研究区的7种优势岩性及测井响应特征,采用多参数分布交会法,建立自然伽马—密度、中子孔隙度—密度和自然伽马—构建参数交会图版,预测优势岩性的平面分布.结果表明:研究区优势岩性为玄武岩、安山岩、火山角砾岩、凝灰岩、凝灰质砂砾岩、凝灰质细砂岩和沉凝灰岩;优势火成岩岩性具有局部发育的分布特征,以凝灰质为主的岩性(凝灰岩、凝灰质砂砾岩和凝灰质细砂岩)主要分布于研究区北部和主断层东侧,火山熔岩(玄武岩、安山岩)和火山角砾岩主要分布于研究区主断层西侧.多参数分步交会法可有效应用于研究区优势火成岩岩性识别,为利用常规测井资料有效识别火成岩岩性提供一种方法.     

典型山区SRTM3与ASTER GDEM数据精度对比分析——以青藏高原东麓深切河谷区为例

目前广泛应用的数字高程模型(DEM)包括SRTM和ASTER GDEM,但在地形影响下,两类数据的误差分布并不均匀。本文选用1:5万地形图DEM及河流要素作为参照,在青藏高原东麓山区开展实验,分别采用"河流-河谷"位置偏移量与高程中误差来评价两类数据的平面精度与垂直精度,结果表明:(1)实验区内SRTM3存在向西南方向的水平位置偏移,平均偏移量为127.8 m,ASTER GDEM则以正西方向偏移为主,平均偏移量为104.1 m,该区域ASTER GDEM的总体平面精度较好;(2)SRTM3数据样本的绝对误差分布相对集中,高程中误差为35.3 m,小于ASTER GDEM样本的高程中误差50.2 m,总体垂直精度优于ASTER GDEM;(3)在平均高程大于4500 m的高海拔区域,两类数据的中误差与高程值正相关,SRTM3中误差随高程增速较慢,垂直精度较ASTER GDEM高;(4)两组数据垂直精度对坡度有较大依赖性,中误差随坡度近似指数曲线增长,在平缓区域SRTM3中误差小于ASTER GDEM。本研究为该类数据在山区的选用及误差修正提供依据。     

空间数据的增值--以数字地形分析为例

地理数据库的日益普及和空间数据的广泛传播使得过去由于数据的限制难以推广普及的地理信息技术有了一个崭新的发展空间。然而,目前大多数的实际应用仍停留在“数据”的层面,基本忽略了对数据本身内容的挖掘或“信息”提取,因而难以实现较高的数据应用效益和空间数据增值。本文以数字地形模型和数字地形分析为例,讨论空间数据的增值应用,通过利用地形分析技术从单纯的数字高程数据提取实际应用中急需的地形参数和地形特征信息,籍此说明空间数据增值应用的概念和内容。     

多尺度DEM提取地势起伏度的对比分析——以福建低山丘陵区为例

坡度和起伏度是地形描述中最常用的参数,它们能快速、直观地反映地势起伏特征;坡度是划分平原和非平原的重要依据之一,地势起伏度可进一步划分台地、丘陵、小起伏山地、中起伏山地和大起伏山地等类型,基本地貌类型就是由海拔和起伏度两个指标确定的形态类型,它是遥感解译划分更详细地貌类型的基础。本研究以福建省1∶25万和1∶10万的DEM为实验数据,计算坡度划分平原和山地大区,其临界坡度值约为3°;利用ArcG IS空间分析中栅格窗口递增方法,对应不同尺度的DEM,计算地势起伏度,确定研究区的最佳分析窗口面积为4.41km²,得出中国低山丘陵区计算基本地貌形态类型的最佳尺度DEM为1∶25万比例尺,而1∶10万比例尺DEM适用于没有连绵起伏的更小范围的低山丘陵区;利用已有研究成果得出不同尺度DEM计算地势起伏度与最佳格网单元之间的函数关系。该研究对提取我国低山丘陵区基本地貌形态类型具有一定的借鉴作用。     

ASTER数据与ETM数据蚀变信息提取的对比研究——以巴什布拉克铀矿区油气还原蚀变分析为例

本文在深入分析巴什布拉克铀矿区油气还原蚀变岩石的光谱特征,ASTER与ETM数据对蚀变岩石光谱特征反映的差异性的基础上,提出了正反两种蚀变信息提取的思路和两种数据在不同思路下提取蚀变信息的效果对比。研究表明,利用ASTER数据与ETM数据在增强研究区三价铁信息,间接反映油气还原蚀变规律方面效果相当;而在直接增强油气还原蚀变信息方面,ASTER数据的应用效果明显好于ETM数据。增强的遥感油气还原蚀变信息对分析研究区白垩系油气还原蚀变规律和矿区外围铀矿找矿具有重要的意义。     

南方山地丘陵土地利用类型的地形影响GIS分析——以江西省为例

分布广泛的山地丘陵,地形复杂多样,生态环境脆弱,不合理的土地利用方式会造成生态环境的破坏,导致严重的水土流失。分析山地丘陵区土地利用的地形控制机制,对于山地丘陵区土地利用开发与水土保持等生态保护之间权衡提供科学依据而具有重要现实意义。因此,本文以南方山地丘陵分布较广泛的江西省为例,在SRTM数字高程模型(DEM)的支持下,利用中国资源环境数据中心基于Landsat遥感解译的2000年土地利用数据,分析了江西省土地利用结构与高程、坡度和坡向等地形因子的关系。结果表明地形因子是影响江西省土地利用方式的一个重要因素,具体表现在:(1)随着高程和坡度的增加,耕地面积及占土地总面积的比例都呈下降趋势,南坡耕地面积和比例都大于北坡的耕地面积和比例;(2)在低海拔区,林地面积占土地总面积比例随着海拔高程的增加而增加,当海拔高于400米时,基本稳定;(3)居民点和工矿用地受高程和坡度的影响较大,受坡向影响较小;(4)草地的面积随着海拔的增加呈下降趋势,但其面积比随着高程增加呈缓慢增加,受坡度和坡向的影响较小。     

地形对台风影响的数值模拟研究——以台风“泰利”为例

为研究台湾岛地形对台风移动路径及结构的影响,利用高分辨率中尺度MM5V3模式,设计3组敏感性试验,对“0513”号台风“泰利”在2005年8月31日00：06到9月1日18：00（世界时）影响台湾岛的过程进行数值模拟研究。主要就台湾岛地形对台风移动路径、气压场、散度场、涡度场和降水场进行分析。试验结果表明：台湾岛地形对台风“泰利”的移动路径和中心气压的影响不显著;地形的强迫作用对台风涡度场的中心强度和非对称结构有明显的影响;台湾岛地形是形成迎风坡诱生低压和背风坡诱生高压的主要因子;地形是台风外围降水加强的主要原因。