基于SWAT模型和多源DEM数据的流域水系提取精度分析

流域水系是研究水文水资源、地貌演化和生态环境及水土治理等的基础数据,高精度的水系提取对流域研究十分重要。本文以空间分辨率均为30 m的 AW3D30 DSM、SRTM1 DEM和ASTER GDEM2数字高程模型作为基本的地形数据,基于SWAT模型提取犟河流域水系,通过河网“套合差”、水系相对误差、Google Map水文数据及蓝线河网对提取结果进行误差分析与综合评价,探讨河道剖面和地形特征对水系提取精度的影响。结果表明：① 集水面积阈值是决定河网水系提取精度的关键参数,阈值越大,提取的河网密度越小,反之提取的河网密度越大;② 基于河网密度与集水阈值二阶导数的幂函数与直线相切的数学求值方法确定流域最佳集水面积阈值,能避免最佳集水阈值取值的主观性,提取的河网水系与实际河道相符;③ AW3D30 DSM数据提取的流域河网水系与Google Map高分辨率影像的水系偏差最小,且AW3D30 DSM数据提取的水系与蓝线河网的河网“套合差”和水系相对误差值均最低,能真实反映中低山丘陵山区流域水系发育的疏密程度,吻合度最好;④ 多源DEM数据提取结果均显示为河床比降大和横剖面曲线为窄深式的“V”形河谷提取的水系精度高于河床比降小和横剖面曲线为 “碟”形河谷的提取精度;⑤ AW3D30 DSM数据的地形起伏和坡度标准差最大,有利于山区河网水系的提取。因此,基于SWAT模型和AW3D30 DSM数据提取的山区流域水系可最大限度反映流域水系的真实情况,精度最高,此方法和数据源可应用于中低山丘陵山区流域的水系提取研究。     

基于不同DEM数据源的胶东半岛流域特征提取对比与分析

基于SRTM和ASTER GDEM两种DEM数据源,以胶东半岛为研究区,应用ArcMap水文分析(Arc HydroTools)扩展模块和"burn in"算法,提取河网及流域范围。结果显示,集水面积阈值变化直接影响数字河网密集度。对胶东半岛而言,采用分辨率为90m×90m的SRTM数据可较好地提取河网水系及划分流域;提取的11个主要流域,充分体现了胶东半岛地区的流域特征。     

基于DEM数字河网提取时集水面积阈值与河源密度关系的研究

以研究区3030个流域水文数据为基础,利用数字高程模型（DEM）并运用非线性拟合法分析中小流域集水面积阈值与河源密度的相关关系,分析集水面积阈值与河源密度的幂函数关系可得,幂指数a近似为-1,拟合公式常系数k具有区域分布特征,反映了不同地区的河网发育程度,k值越大,河源密度越大,河网越密集,河网发育程度越高。对河源密度随集水面积阈值的变化趋势进行分析,发现2个具有统计意义的阈值临界点,分别为河源从坡面到沟道及从沟道到河道的集水面积分界点,在研究区内选择不同k值区间的贡曲流域、辰清河流域和藤条江流域作为样本流域,利用样本流域数字正射影像（DOM）手工提取其沟谷河网及主河道河网的图形信息和水文信息,并与分界点处阈值提取的河网作对比,将分析得出的河网密度相对误差率作为检验标准,对临界点的物理意义进行检验。     

面向多分辨率DEM的河网相似性测度与分析

河网是地形结构的核心要素,能够有效地反映DEM对地表形态的刻画能力.实现不同分辨率条件下DEM河网相似性测度对DEM地形综合、DEM质量评估及DEM不确定性分析等研究具有重要意义.基于此,本文以黄土高原典型样区为研究区,基于5 m高精度DEM建立的多分辨率DEM数据集,构建了地形特征自适应的DEM河网自动提取方法,建立...     

以DEM提取流域水系河源的最小误差分析

 目前,以水文模型提取流域水系已成为水文科学研究中的热点问题。但用DEM提取流域水系的方法不能解决流域水系唯一性的问题。故本文在没有流域纸质水系图或遥感数据的前提下,提出以DEM提取流域水系的河源最小误差法,即通过建立实际河源与提取水系河源两点之间的距离误差与网格数大小的相互关系,以两点之间误差最小为原则解决流域水系提取唯一性问题。以晋江流域为例,30m分辨率的数字高程模型(DEM)为基础数据,采用河源最小误差法提取了晋江流域水系。结果表明,最小河流长度为42m时,实际河源与提取水系河源的距离误差达到最小,相应的晋江流域的水系分维值为1.389,表明该法是提取流域水系较合理可行的算法。     

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。     

基于DEM的黄土地貌类型提取与制图——以黄土高原丘陵沟壑实验样区为例

以陕北绥德县刘家沟流域为实验样区 ,从地貌成因、形态和土地利用角度出发 ,分析了黄土高原丘陵沟壑区 3种典型地貌类型的区域特征 ;以不同地貌类型的区域特征为基础 ,在地理信息系统平台软件 Arc View的支持下 ,利用数字高程模型 (DEM)自动提取黄土丘陵区 3种基本地貌类型的方法和技术。研究分析结果证明 :利用 DEM自动提取地貌类型是一种快速、高效的技术方法 ,对指导退耕还林、防治水土流失和进行土地利用动态监测都具有重要意义。     

基于资源三号测绘卫星DSM的复杂地形水系提取精度分析——以云南省高海拔山区为例

针云南省楚雄地区为研究区域,采用1:25万水系数据为参照,基于资源三号测绘卫星DSM(ZY-3DSM)数据自动提取水系,并从河流分支点和水系因子两方面分析其精度,再与SRTM DEM提取的水系进行比较。结果表明:(1)从河流分支点来看,ZY-3 DSM提取的水系精度普遍高于SRTM DEM,在中海拔丘陵和中海拔台地上点位精度比后者高50%以上,在低海拔平原和中海拔平原上点位精度比后者高25%以上;(2)就水系长度和分级而言,ZY-3 DSM提取的水系总长度比SRTM DEM约长15%,一级和二级河流数目比后者多18%;(3)从水系密度和河网套合差来看,ZY-3 DSM提取水系与1:25万水系吻合度较好,水系密度相似度高于SRTM DEM约3倍,河网套合程度前者高于后者45%。总之,基于ZY-3 DSM提取的水系精度较高,完全符合测绘标准规范,且各方面均优于SRTM DEM提取的水系。     

基于多源空间数据的地质灾害监测预警系统研究——以云南省德钦县为例

三维激光扫描、合成孔径雷达干涉(InSAR)、全球导航卫星系统(GNSS)、无人机及物联网等新技术为测绘、监测以及早期预警系统(EWS)提供了更丰富的数据源。本文基于上述技术,设计提出了一种针对滑坡、泥石流等地质灾害监测预警系统(GDMEWS)的解决方案。介绍了地质灾害监测预警系统复杂多变的特点,对系统的体系结构、多源空间数据库组成、开发模式、业务逻辑、系统开发的方法及关键技术进行了分析。论文以具有独特的地形地貌、滑坡和泥石流类型众多、典型多样的德钦县为案例区,探讨GDMEWS的体系机构及关键技术。首先,对系统的功能要求,监测及预测模型等进行了讨论;其次,研究了灾前预警、灾中抢险、灾后重建全过程的逻辑关系,开发防灾减灾和地质灾害管理支持工具;再次,阐述了多源监测数据集成方法和地质灾害机理模型的建立。最后,对GDMEWS的研发实现进行了阐述,并说明其在德钦县地灾的全过程实时动态管理、监测和预警中的应用。     

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.     

水资源开发利用引起的环境负效应——以玛纳斯河流域为例

通过对玛纳斯河流域环境负效应研究,确定了水资源开发利用过程中引起环境负效应的制约因子,引入地下水动态均衡方法进行半定量分析,明确地下水量的变化为引起环境负效应的直接因素,为定量进行水资源综合开发与利用、防止环境负效应的产生提供方法和依据。     

基于深度神经网络的蒙古国色楞格河流域水体信息提取

蒙古高原地处干旱半干旱地区,河流水系对该区域的资源环境格局及其生态环境影响重大。发源于蒙古国的色楞格河是蒙古高原最主要的水资源来源,准确掌握该流域的水体信息对东北亚地区生态环境问题及资源保护具有重要意义。本文以蒙古高原色楞格河流域为研究对象,基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）云平台,使用 Sentinel-2 多光谱卫星遥感影像,利用深度神经网络（Deep Neural Network, DNN）方法对色楞格河流域的水体信息进行提取,并与支持向量机方法进行对比;利用全球30 m SRTM数据生成水系分布矢量图,通过空间分析形成河流提取目标区,结合深度神经网络分类结果,绘制蒙古国色楞格河流域2019年河流分布图。研究结果表明：① 该方法能够准确地完成大流域范围内的水体制图,提取结果能够体现色楞格河流域河流的空间分布,且能够减少河流断流、空洞现象;② 深度神经网络模型中批量大小设置为8时,在处理数据速度与精度中达到最优,而神经网络结构中隐含层数达到4层时,在精度评价指标测试数据集上达到0.9666,保证了模型特征挖掘能力;③ 经样本点的验证,结果总体精度达到97.65%,可以满足实际应用需求。本研究预期可以为蒙古高原的水体提取提供方法支持和相关数据支持。     

Spatial-temporal Analysis and Prediction of Precipitation Extremes:A Case Study in the Weihe River Basin,China

Extreme precipitation events bring considerable risks to the natural ecosystem and human life.Investigating the spatial-tem-poral characteristics of extreme pre...     

Tourism and Land Transformation:A Case Study of the Li River Basin,Guilin,China

Land-use change is intertwined with tourism because land is used as a resource for human activities.Land-use change also provides an opportunity to evaluate the status of the ecoenvironment.Understanding the relationship between tourism and land use change would help to predict the effect of tourism on land use and encourage sustainable tourism development.Using the Li River Basin as a case study,a hybrid approach using multilevel modeling and logistic regressions was employed to analyze the distribution of land-usechange between 1989 and 2010 to examine potential driving factors.Results reveal that rapid tourism development and construction expansion expose this area to risk of deforestation and forest degradation.Construction increased by 141% between 1989 and 2000 and by 195% between 2000 and 2010.The primary driving force for construction expansion shifted from population growth between 1989 and 2000 to investment growth after 2000.New construction primarily occurred on crop and woodlands areas,with shares of 81.25% and 6.38%,respectively,between 1989 and 2000,and with shares of 57.79% and 15.29%,respectively,between 2000 and 2010.Moreover,these drastic increases in construction also led to frequent transitions between croplands,woodlands,and grasslands.Traits including distances to urban areas and roads and scenic locations exerted significant effects on land-use change.Woodland regrowth in the areas thatsurround scenic locations consisted of fluctuating woodlands,whereas stable woodland regrowth was often absent in these areas.Likewise,permanent woodland clearing tended to be closed to near scenic locations.That is,construction at scenic locations negatively affected forest conservation in the Li River Basin.     

基于多特征指标和层次聚类分析的河源区范围自动划分方法研究

河源区边界是重要的国家基础地理信息之一,但除长江、黄河等大江大河外的我国大部分其他中小流域仍缺乏确切的河源区边界信息,需要科学划定河源区边界以支持流域水生态保护相关政策的规划与实施。对此,本文在确立河源区划分原则、明确划分依据的基础上,提出了基于多特征指标和层次聚类分析法的河源区边界划定方法。以沁河流域为研究案例,首先利用均值变点分析法计算沁河流域子流域提取的最佳汇流累积量分位数阈值为0.15%,再基于子流域的多特征指标运用层次聚类分析法最终确定河源区范围边界,并将该方法应用于长江、黄河流域进行验证分析。结果表明：(1)基于多特征指标和层次聚类分析提取的沁河流域河源区范围处于河底比降法、水文站点方法得到的源区范围面积之间;(2)该方法在长江、黄河流域河源区划分结果的交并比分别达到85.40%和79.99%,侧面验证了本文方法进行河源区边界划分的合理性与适用性。基于多特征指标和层次聚类分析的河源区边界自动划分方法可以简捷高效地识别缺乏明确河源区边界信息的流域河源区范围,为我国河源区生态安全屏障识别、水资源保护相关政策的规划和实施提供科学支撑。     

闽南金三角地区城市扩展及其驱动分析——以漳州市主城区为例

城市空间扩展是衡量城市化进程的重要指标。本文以闽南金三角地区的福建省漳州市主城区作为研究区,选取2000、2006和2013年的Landsat遥感影像,利用IBI建筑指数分别提取了3个年份的建筑用地信息,然后对其变化进行GIS分析。结果表明,13 a间漳州市主城区面积净增13.69 km²,净增面积为2000年的66.9%。主城区主要沿交通主干道往西北方向呈带状和面状扩展。缓冲区分析表明,道路对主城区扩展起到很大的引导和促进作用。综合社会经济数据可知,主城区的城市扩展历程与第二产业的发展密切相关,属工业导向型的城市扩展模式。另外,城市人口的增加也起到了一定的促进作用,不同区位人口增长速率的差异,对城市扩展的方向也产生了一定的引导作用。     

旅游景点间细粒度语义交互作用挖掘及模式分析：以云南省为例

研究旅游景点语义交互及交互作用模式,对根据游客需求优化旅游格局有重要意义。现有语义交互挖掘方法忽略了文本中包含人感知信息的上下文词汇;此外,缺少以景点交互为单位分析交互作用模式的研究。为此,本文提出了一个景点间细粒度语义交互作用挖掘和模式分析框架。首先抽取文本中景点交互的语境;然后利用TF-IDF关键词抽取和语义网络分析方法,从讨论焦点和语义结构角度挖掘景点间细粒度的语义交互作用;最后结合Spearman秩相关系数、Graph Kernel图相似度度量方法和网络分析方法,分析语义交互作用模式。以云南省2018年游记数据进行实例分析,结果表明：① 利用本文提出的框架可以挖掘和分析各个景点间细粒度的语义交互作用,辅助有关部门结合游客意见提升旅游体验;可以分析语义交互作用模式,发现优化旅游格局的关键路线片段;② 苍山-洱海应着重提升自然风光体验;而大理古城-洱海应考虑改善游客对品牌旅游资源关注不足的问题;③ 云南省单核心集聚型、单核心辐射型、多区域合作型景点语义交互模式共存,呈现出点轴渐进扩散特征。可利用中介中心性较高且跨区域的景点交互,推动其他2种模式向多区域合作型转化,推进全域旅游战略实施。本文研究可为旅游路线推荐以及平衡旅游格局提供参考。     

基于GIS新冠智能体仿真模型及应用——以广州市为例

2019年12月湖北省武汉市出现了新型冠状病毒肺炎疫情.新型冠状病毒传播力强,导致全国甚至全世界范围都出现新型冠状病毒疫情.为了刻画新型冠状病毒在城市内部的传播方式,本文基于个体在城市中的行为和社会关系,融合了复杂网络理论和GIS技术构建了新型冠状病毒智能体仿真模型.该模型以广州市为研究对象,通过马尔科夫链蒙特卡洛方法...     

面向互联网信息抽取的海洋环境灾害链本体构建——以台风灾害为例

全球气候变化加剧了海洋环境灾害的影响力与破坏力,实时灾情信息获取与分析成为灾害应急处置中的关键环节。与具有延迟性的传统对地观测网络相比,基于互联网的众包地理信息以其实时性在受灾情况评估与灾害应急处置中得到广泛重视。为获取互联网文本中隐含的海洋环境灾害信息,探究灾害对人群行为活动的影响,本文着重关注海洋环境灾害发展的时空过程特性,从灾害链的角度分析灾害发生发展过程中所涉及的诸多要素,在收集整理海洋环境灾害相关知识的基础之上,采用五元组（概念、关系、属性、规则和实例）进行本体的逻辑结构表达,构建了用于信息抽取的海洋环境灾害链本体,其包含描述海洋环境灾害知识体系的海洋环境灾害本体、受到海洋环境灾害作用的地理对象本体以及在灾害发生、发展、结束的时空过程中产生的相应的人类应急处置本体。最后,本文以台风灾害为例,通过台风灾害链知识建模,实现互联网灾害信息抽取与时空变化过程分析。结果表明：基于海洋环境灾害链的互联网文本信息抽取可以获取隐藏在互联网文本中的灾害描述信息,能够分析灾害的发展变化过程及其对人群行为活动的影响,为灾害防治与应急救援提供一定科学支持。     

Three Types of Spatial Function Zoning in Key Ecological Function Areas Based on Ecological and Economic Coordinated Development: A Case Study of Tacheng Basin,China

Three types of spatial function zoning is an effective measure for regional environmental protection and orderly development.For ecological and economic coordinated development, spatial function zones should be divided scientifically to clear its direction of development and protection. Therefore, based on ecological constraints, a beneficial discussion would be about the key ecological function areas adopting the concept of ecological protection restriction and supporting socioeconomic development for spatial function zoning. In this paper, the researchers, taking Tacheng Basin, Xinjiang of China as an example, choose township as basic research unit and set up an evaluation index system from three aspects, namely, ecological protection suitability, agricultural production suitability, and urban development suitability, which are analyzed by using spatial analysis functions and exclusive matrix method. The results showed that: 1) This paper formed a set of multilevel evaluation index systems for three types of spatial function zoning of the key ecological function areas based on a novel perspective by scientifically dividing Tacheng Basin into ecological space, agricultural space, and urban space,which realized the integration and scientific orientation for spatial function at the township scale. 2) Under the guidance of three types of spatial pattern, the functional orientation and suggestions of development and protection was clearly defined for ecological protection zones,ecological economic zones, agricultural production zones, and urban development zones. 3) A new idea of space governance is provided to promote the coordinated and sustainable development between ecology and economy, which can break the traditional mode of thinking about regional economic development, and offers a scientific basis and reference for macro decision-making.