ArcGIS环境下DEM的坡长计算与误差分析

坡长是水土保持、土壤侵蚀和环境评价等研究中的基本因子。在GIS环境下,坡长的提取是基于格网DEM进行的,其结果受到DEM精度、DEM结构、流向提取算法和栅格距离计算方式的影响。在确定分辨率和精度的DEM下,坡长计算误差主要来自流向提取算法和栅格距离计算方式。本文对这两种DEM坡长计算误差源进行了详细的分析,指出集成到ArcGIS软件中的坡长计算模型D8存在较大缺陷,尽管栅格距离计算方式对坡长影响最大误差为8.9%,并可通过统计方式实现整体坡长的修正,但D8算法的单流向特性使得水流方向变得确定和不连续,进而导致坡面单元坡长产生较大误差,因此,利用D8算法进行数值模拟计算需要考虑其精度问题。同时应提高坡长计算的准确性,需要发展更为完善的流向计算方法和坡长计算模型。     

基于DEM提取坡谱信息的不确定性

坡谱是黄土高原地学分析新方法、新思路的探索。本文基于坡谱不确定性的概念及其过程分布模型的论述,以陕北黄土高原国家1∶10000和1∶50000DEM数据为基本信息源,分析了坡谱不确定性的产生原因、主要影响因素与影响规律,阐述了坡谱提取与应用中应注意的主要问题,为正确应用坡谱进行地学分析提供重要依据。     

黑河山区流域平均坡长的计算与径流模拟

 流域平均坡长是侧向流和汇流时间计算的重要参数,其会影响地表径流的计算。应用SWAT 2005和ArcView GIS 3.2集成的AVSWAT模型,对黑河干流上游山区流域莺落峡出山口径流进行模拟,发现其计算的流域平均坡长存在较大误差,进而影响到模拟结果。利用子流域内已知的平均坡度和平均坡长建立回归方程,计算各子流域的平均坡长,替换AVSWAT计算的不合理值,在保持其他参数不变的情况下,模拟的月径流纳什系数从0.60提高到0.75,模拟结果得到显著提高。敏感性分析结果和径流曲线数(CN2)的分析也间接验证了流域平均坡长修正方法的可行性。在修正流域平均坡长后,对AVSWAT模型的其他参数CN2等进行优化,模拟的月径流的纳什系数达到0.81,表明本文建议的流域平均坡长计算方法是可以应用到实际的干旱区黑河流域并取得较好模拟效果。     

DEM数据误差与地形描述误差对坡度精度的影响

数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的数据误差和地形描述误差是两种不同性质的误差.本文以模拟实验获得的高精度DEM为数据源,分析坡度计算精度与DEM数据误差和地形描述误差的耦合关系.研究表明:DEM数据误差和地形描述误差对坡度精度影响是一个反向作用的过程.随着DEM格网的增大,数据误差的影响逐渐减小,地形描述误差的影响逐渐增大;在起伏变化地形区域,坡度误差先减小后增大,且存在一个最佳大小的格网,此时坡度误差最小.最佳格网的大小与DEM数据误差大小和地形起伏变化的复杂程度密切相关.研究结果表明,基于DEM提取坡度的误差来源与误差性质,对正确估算坡度精度具有很好的实际意义.     

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。     

基于人工神经网络的多特征因子路网匹配算法

在综合考虑多个特征因子的线要素匹配时,根据经验知识确定各特征因子的权值会造成人为误差。针对该问题,本文提出了基于人工神经网络的多特征因子路网匹配算法,根据线要素的几何和拓扑特性选取长度、方向、形状、距离及拓扑5个特征因子的相似度作为路网匹配参考因子。首先,分别在参考图层和待匹配图层中选取样本数据组成样本对,计算样本数据的5个特征因子相似度,用样本数据的5个特征因子相似度和样本的匹配度组成学习模式对;然后,利用BP神经网络的误差反向传播机制自动学习调整各神经层之间的连接权值;最后,输入全部数据,计算参考图层的弧段和待匹配图层的弧段间的匹配度,实现综合多特征因子的路网匹配。实验结果表明,利用人工神经网络进行综合多特征因子的路网匹配可以提高匹配效率和匹配准确度。     

基于DEM的5节点二阶差分坡度算法模型与实验分析

 坡度作为最基本的地形因子,是构建地学分析模型的基础数据,基于格网DEM的坡度计算模型的精度分析一直是地学分析的重要研究内容。本文通过分析计算坡度的 差分模型误差来源及特征,提出了一种新的模型——5节点二阶差分模型。其基本思想是顾及多距离邻近点高程信息,采用5×5分析窗口,建立单倍格网和两倍格网的差分计算线性组合模型。并通过数学分析的理论推导证明该模型可以显著提高计算精度。实验选取典型数学曲面并对其采用不同的分辨率(1m和5m)进行离散化精度验证。计算结果表明,与现有的差分模型相比,5节点二阶差分模型可以显著提高坡度的精度,对应于两种分辨率的DEM,该模型计算坡度的精度可以分别提高7×10⁴倍、3×10³倍以上,表明该模型对于高分辨率DEM数据更为适用。本研究不仅丰富了数字地形分析的方法体系,为相关地学模型分析提供更精确的坡度数据,而且为将来改进地形曲率因子等计算模型提供了一定的参 考和借鉴。     

高程内插方法对DEM所提取坡度、坡向精度的影响

DEM及数字地形分析的精度无疑受到包括高程数据空间内插方法在内的多种因素的影响,本研究利用模拟高斯曲面为基准数据,通过四种不同插值方法结果的对比,分析说明每种插值方法在某一标度范围内插值精度的优劣,从而在应用中针对不同条件采用相应优选的插值方法.在此基础上,对于四种插值方法生成相应的坡度、坡向值,通过与真值的比较探讨插值方法对用DEM提取坡度、坡向的影响.实验结果确定了不同内插方法对坡度和坡向因子提取精度的大小,发现在坡度方面,SPLINE方法内插出来的坡度最精确,其他依次为KRIGING,IDW,TIN;在坡向方面,SPLINE内插出来的坡向最接近真值,是最精确的插值方法,其他依次为KRIGING,TIN,IDW.以上结果为空间插值方法的选择提供了参考.     

附有基线长约束的改进CLAMBDA算法研究

探讨附有基线长约束的最小二乘模糊度降相关搜索算法(CLAMBDA)的基本原理和实现过程,针对其处理高维模糊度时存在搜索效率低的问题,提出一种基于部分模糊度搜索策略的改进CLAMBDA算法。新算法通过优选部分模糊度子集,在改善搜索空间形状的同时,降低了模糊度搜索空间的维数,有效提高了模糊度的搜索效率。利用澳大利亚科廷大学静态短基线网数据和实测动静态定位数据进行验证,结果表明,改进的模糊度搜索方案可以在保证模糊度固定成功率的情况下,有效地缩短搜索时间,能更好地满足载体实时姿态测量的要求。     

平面旋转坡体的变形模式研究

以典型的平面旋转坡体为例,讨论其变形的原因、模式与机理,它对平面旋转坡体的稳定性评价及丰富滑坡学理论具有重要的理论意义和实际价值。     

地理流的空间模式：概念与分类

地理流被定义为地理对象在不同空间位置间的流动,而地理流通常涵盖了物质、信息、资金、能量等的空间转移。位置之间各种流的出现与强化,改变了以距离衰减效应为基本规律的传统认知。因此,针对地理流的研究将有助于从新的角度理解地理格局及其形成机理。本文认为可采用2种模型对地理流进行表达：① 将地理流抽象为包含起点和终点坐标的四元组（又称地理流正交模型）;② 将其抽象为包含起点坐标、流长度与流方向的模型（又称地理流极坐标模型）。在地理流表达模型的基础上,流空间可以定义为由两个二维空间通过笛卡尔积形成的四维空间。本文给出了流空间中4种距离（最大距离、加和距离、平均距离和加权距离）、不同距离下地理流的r邻域体积以及地理流密度等测度的定义。根据地理流极坐标模型中不同要素随机性的组合方式,将地理流模式分为随机、丛集、聚散、社区、并行与等长6种常见的单一模式,并梳理了不同模式的识别方法。单一模式之间的组合可以形成混合模式,而多类流数据之间可以形成多元流模式。在未来的研究中,地理流的基础统计理论、地理流模式的挖掘方法以及在实际问题中的应用将是其重要的发展方向。     

铣削斜楔形区域形成及其对流场负压区的影响规律

【目的】研究在内喷淋冷却高速铣孔加工中,铣削斜楔形区域的形成对流场负压区的影响。【方法】对高速湿式铣削加工区域建立三维流场模型,应用计算流体力学软件Fluent,采用非结构化四面体网格单元,利用滑移网格技术对高速铣削过程进行三维瞬态计算。【结果】得到不同刃数、不同转速的立铣刀对同一孔径工件进行切削时流场的压力分布情况。三刃立铣刀斜楔形对流场负压影响最大,当立铣刀刃数增加时,此斜楔形区缩小,负压减小,转速为10 000～20 000 r/min时增长速度逐渐降低,20 000～35 000 r/min时增长速度逐渐增高。【结论】从流场角度分析,流场中最大负压值与转速呈正相关,转速的提高增加了抑制空化的难度;增加铣刀刃数,可减小流场斜楔形区面积,减小空化可能。     

百脉泉泉群流量动态特征及影响因素分析

对1971年以来百脉泉泉群流量动态特征进行了系统分析。根据研究区岩溶地下水的补径排条件,开展岩溶地下水动态、泉群喷涌与大气降水、地下水开采、土地利用(植被覆盖)等因素之间的定量相关性分析,为有针对性的做好泉水保护奠定了基础。     

基于信息流的风险评估系统的研究与实现

利用基于信息流的风险评估模型和方法针对信息系统安全风险进行风险量化和估计,采用多级模糊综合评判的方法,设计并实现了基于信息流的风险评估系统。实验表明,所设计的风险评估系统能用于各种信息系统的安全性评估,为组织实现自己的安全策略提供参考。     

基于信息流的风险评估系统的研究与实现

利用基于信息流的风险评估模型和方法针对信息系统安全风险进行风险量化和估计,采用多级模糊综合评判的方法,设计并实现了基于信息流的风险评估系统。实验表明,所设计的风险评估系统能用于各种信息系统的安全性评估,为组织实现自己的安全策略提供参考。     

规范基层国土资源工作流程的几点想法

针对当前国土资源所规范化建设中出现的科室业务衔接过程中的种种问题,就如何明确科所责权、完善机制,全面提升科所业务水平,提出了"一对一"业务指导、通过"收(退)件登记卡"完善管理机制、制定不同行政许可事项工作程序流程图等措施。     

基于铁路客流的湖北省城市网络关联与空间组织结构特征

以湖北省为研究对象,基于铁路客流的动态关系数据,采用城市网络连锁模型,以城市之间铁路客流的流动性和集聚性为研究切入点,辨析省域城市的网络关联强度和空间组织结构特征。研究表明：① 湖北省域城市网络结构初步形成,整体呈现“东强西弱,北低南高”的态势,省域“单中心”网络格局特征突出,武汉是链接鄂东、鄂中、鄂西三大区域的核心枢纽;② 中心城市指向性和地域邻近指向性特征明显,整体受省域中心城市武汉的影响较大,与之紧密联系的周边城市是构成武汉“1+8”都市圈的主体;③ 交通轴线是客流联系的主要方向,以“十堰—襄阳—荆门—武汉”、“恩施—宜昌—荆州—武汉”等城市为主体的“>”型城市带,其空间组织结构联系较为紧密,是推动湖北省经济发展和实施城镇化战略的重要载体,同时襄阳、宜昌在鄂西地区的枢纽作用日益凸显。最后基于实证研究结论,为省域空间规划的要义、趋势和取向提出了若干探讨。     

章丘地区土壤硒的含量分布及影响因素

以章丘地区土壤为对象,系统分析了表层、深层土壤及8条剖面土壤中Se元素的含量水平,研究了土壤中Se的分布特征及其与土壤类型、成土母质、地形地貌和土壤理化性质及组分的关系。结果表明：章丘地区表层土壤中Se含量在0.1～0.8mg/kg之间,以中硒土壤为主,富硒土壤面积173km2。土壤类型中,水稻土Se平均含量水平最高,为0.55mg/kg;成土母质中以石炭—二叠纪泥页岩发育的土壤Se含量最高;剖面土壤中的Se主要在表层富集。影响章丘地区土壤Se含量分布的主要因素是成土母质、地形地貌、土壤pH、有机质及土壤中硫、铁铝氧化物等组分。     

南海区域商船典型空间分布及贸易流向研究

随着中国对外开放的深入以及“一带一路”倡议的推进,南海战略地位更加显著。如何科学监管南海船舶,维护国家权益,促进地区之间贸易也成为摆在政府部门面前的难题。在本文中利用南海区域2015年的卫星AIS数据与船舶数据档案资料,通过计算南海水域船舶交通密度分析主要航路,与关键门线船舶流量计算相结合,明确船舶典型空间分布;同时基于4种类型船舶的主要航路的选择,明确南海货物贸易主要流向。研究成果表明：① 船舶空间分布在《世界大洋航路》的推荐航线上,南海的建设开发并未影响船舶的贸易运输;② 贸易运输以跨越南海的长距离运输为主,珠三角作为主要航路的重要端点表明中国在南海贸易的优势地位。     

武汉市不同站域建成环境与轨道交通站点客流特征关系分析

中国已经成为全世界城市轨道交通建设里程最长、建设速度最快的国家,合理识别城市轨道站点类别与影响不同类别站点客流特征的建成环境因素对轨道交通的建设具有十分重要的作用.因此,本文以武汉市为例,通过轨道交通刷卡数据,运用引入客流特征的EM聚类方法,将轨道交通站点分为职住错位型、居住导向型、就业导向型、居住综合型、就业综合型、...