基于DEM的山区气温地形修正模型——以陕西省耀县为例

In mountainous area, spatial interpolation is the traditional method to calculate air temperature by use of observed temperature data. Due to lack of sufficient observation data in mountainous areas many precise interpolation methods could give only coarse result which could not meet the demand of precision agriculture and local climate exploration. Based on DEMs of 25 m resolution, a reversed model is constructed, with which temperature is simulated to the corresponding slope unit from the solar radiation. Taking Yaoxian county as a test area, and mean monthly temperature data as basic information sources, which are collected from 15 weather stations around Yaoxian county in Shaanxi province from the year of 1970 to 2000, a simulation for the solar radiation cell by cell is completed. By simulating solar radiation at each slope and flat cell unit, the terrain revised temperature model could be realized. A comparison between the simulated temperature and the radiation temperature from TM6 thermal infrared image shows that the terrain improved model gets a finer temperature distribution at local level. The accuracy of simulated temperature in mountainous area is higher than it is in flat area.     

基于DEM的山区气温空间模拟方法

气温作为一种农业资源是由太阳辐射到达大气形成的，在地球表面的分布地地表的地形特征密不可分（特别在山区）。数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）作为一种地表形态的描述方式，在利用空间信息进行各种专题分析研究和规划决策过程中具有很大的实用价值。研究提出了以地理信息系统（GIS）为支撑，在常规统计模型（CSM）的基础上，利用地形的坡度、坡向因子进行山区气温空间小尺工模拟的修正模型－－地形调节统计模型（TASM），并在环青海湖地区进行实际应用。研究结果表明，地形调节统计模型优于常规的统计模型，从而为山区任一地域单元气温空间分布的快速计算提供了一种可行的方法，对山区气温资源的专题应用具有重要的意义。     

不同空间尺度DEM对山区气温空间分布模拟的影响——以浙江省仙居县为例

以浙江省仙居县为实验样区,通过气温空间分布的地形调节统计模型,使用10个气象站(哨)气温资料和4种不同空间分辨率的DEM(5 m,源于1∶1万数字化地形图;30 m,来源于Aster GDEM v2;90 m,来源于SRTMv4.1;900 m,源于GTOPO30’)模拟不同空间尺度年均气温空间分布,比较其误差大小及随宏观地形(海拔高度)和微观地形(坡度和坡向)的分布差异。结果表明:基于4种不同空间分辨率DEM模拟气温呈较大空间分布差异性;随着DEM空间分辨率减小,误差逐渐增加,空间差异性降低。微观地形因子(坡度和坡向)随空间分辨率的变化产生显著变化,明显影响气温空间分布,不同坡度和坡向间年均气温差最高可达到10～12.5℃,最小仅为1.9～2.6℃。     

山区气温空间分布模拟的DEM尺度影响

以浙江省仙居县为实验区,通过气温空间分布的地形调节统计模型,并使用了10个气象站(哨)的气温资料和不同空间分辨率的DEM(均来源于1:1万的数字化地形图),模拟了不同空间尺度的年平均气温空间分布,比较了它们的误差大小以及随宏观地形(海拔)和微观地形(坡度和坡向)的分布差异.结果表明:基于不同空间分辨率DEM模拟的平均气温呈现较大的空间分布差异性;随着DEM空间分辨率的减小,误差逐渐增加(最大绝对误差为2.04℃,相对误差为15.10％),且空间差异性降低.而且微观地形因子(坡度和坡向)随着空间分辨率的变化产生显著变化,进而明显影响气温的空间分布,不同坡度之间的年平均气温差最大为9.5℃,最小为1.8℃.不同坡向之间的年平均气温差最大为12.2℃,最小为2.4℃.     

基于DEM的山区遥感图像地形校正方法

基于地表反射为各向异性的假定,可以将遥感图像的地形校正分为光照和反射率校正两部分。基于6S大气校正模型和数字高程模型(DEM)对山区遥感图像进行光照和反射率校正,通过消除遥感图像中大气和地形的影响,反演得到地表反射率。通过对江西兴国县TM图像的实验,实现了对山区遥感图像的地形校正。对模型中的大气参数进行了敏感性分析,发现大气参数的误差对地表反射率的反演精度影响较小。     

基于DEM的山地总辐射模型及实现

总辐射状况是决定山地气候的主导性因子。山区地形条件复杂,总辐射分布差异显著,为了便于研究山区总辐射的地域分布规律,该文建立了一种基于DEM模拟山区总辐射的方法,通过提取数字坡度模型、数字高度模型以及地形遮蔽度模型等信息,并采用多层面复合分析的方法,建立了山区直接辐射、散射辐射以及总辐射的数字模型。实验证明,太阳总辐射及其分量在山区中有很强的地域分布规律。该方法采用的DEM精度高,能够精细地反映太阳辐射的地区分布差异,为山地气候资源调查与利用、生态环境建设乃至精细农业的实施提供重要依据。     

TM影像与DEM的地形光照模型配准法研究——以广州市为例

采用DEM数据得到每一个像元所处的方位和坡度,结合TM影像成像时的太阳高度角和方位角,得到太阳直射光入射角的余弦值;将其与太阳直射光修正系数相结合,建立起TM影像与DEM的地形光照模型.将DEM数据转换为和TM影像相差系数为fL0的地形光照模型图,通过其选取DEM和TM影像的同名地物点进行几何配准校正.将该方法应用于广州市DEM数据和TM影像的配准工作.经验证,校正后的DEM数据和标准的TM数据之间的误差在1个像元以内.     

山区气温空间分布推算方法评述

山区气温空间分布推算方法的研究是山地气候研究的重要组成部分，对于合理利用山区气候资源具有重要意义。列举和讨论了我国在山区气温推算方面一些有代表性的方法和相关文献，并重点分析了地理信息系统技术在山区气温推算中的应用。     

DEM地形分析在山区地质灾害研究中的应用——以云南省漾濞县为例

云南省漾濞县具有典型的山地特点,每年其境内发生的地质灾害都给人民生命和财产造成了极大的损失。在漾濞县的地质灾害调查中,通过"3S"技术的应用,建立了漾濞县的数字高程模型,进行了基于ArcGIS的地形分析,提取出了坡度和坡向等重要的地形因子。通过研究发现:坡度是漾濞县地质灾害频发的最主要控制因素,漾濞江及其支流上游的滑坡和崩塌为泥石流的发生提供了物源基础;同时阳坡是地质灾害发生的主要坡向,滑坡和崩塌等灾害发生频繁。最后,制作了漾濞县坡度、坡向分析图,指出了漾濞县较易发生地质灾害的地区,为其他山地地区地质灾害研究提供了一种借鉴模式。     

基于地形起伏度的山区人口密度修正——以岷江上游为例

山区人口承载能力评价是山区国土空间管理的基础之一,而准确的人口密度数据是正确评价人口承载能力的基础。传统的人口密度算法并未考虑地形起伏度对人口分布带来的影响,不能客观反映山区人口聚集程度。引入地形起伏度、海拔高度因子,选择岷江上游作为研究区,首先运用GIS技术提取地形起伏度,再运用SPSS软件对人口密度与地形起伏度相关性进行分析,确定县域不同地形起伏度与海拔人居适宜标准,剔除阈值以外不适宜人口聚居的面积,对人口密度进行修正。研究结果表明:1岷江上游人口分布受地形起伏度的影响显著,二者的对数曲线拟合度为0.89,汶川县、茂县、理县、黑水县与松潘县地形起伏度与人口分布的相关性分别为:0.841、0.773、0.643、0.696和0.730;2应用地形起伏度对岷江上游人口密度修正,为真实反映山区人口密度提供了新的考量依据,剔除了人口密度空间噪音,5县地形起伏度与海拔适宜标准分别为:汶川3.2°和3 693 m,茂县4°和4 033 m,理县4.3°和3 790 m,黑水4.4°和3 853 m、松潘4.2°和3 966 m;地形起伏度高值区面积越大,修正前后的人口密度偏差越大,地形起伏度较大的理县和黑水县修正后的人口密度分别提高了7.8倍和5.6倍;地形起伏度较低的汶川县与茂县修正后人口密度仅分别提高2.3倍与2.4倍;3岷江上游人口潜在压力大,不同区域应因地制宜,汶川和茂县采取重点集约发展战略,理县和黑水县采取适度开发战略,松潘县应采取恢复与保护生态策略。     

基于气温变化的简易融雪模型研究

在干旱区,冰雪融化是水资源形成的主要来源,为此,积雪资源的形成、转化与利用是新疆水资源开发利用研究的重要内容,而水文模型是水资源形成与转化量确定的关键途径。以中国科学院天山积雪站野外试验区为研究基地,以气象数据为自变量,以融雪量为因变量,研究了基于气温变化的融雪模型,并对所建单因素简易模型进行了率定和验证,同时分析了试验区多年融雪变化规律以及融雪对气温的响应过程。结果表明：在一定的低温状态下,冬季仍有融雪发生,在天山山区本项目研究流域积雪消融的日平均气温临界值约为-7℃,当日平均气温低于-7℃时,融雪基本处于暂停状态,体现了干旱区融雪特征。在模型方面,基于气温构建的单因素简易融雪模型在模拟山区融雪量时呈现出良好的代表性,在率定期（2016—2020年）,融雪量观测值与模拟值间的相关性参数偏差、平均绝对误差、均方根误差、纳什效率系数和决定分别为-0.037、0.367、0.482、0.870和0.876;而验证期的值分别为-0.210、0.292、0.577、0.845和0.811。验证期的模拟结果和相关性系数显示,该模型的模拟值与观测值具有良好的一致性和稳定性,其优点是通过易获取的气象...     

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。     

基于小波变换和混合熵编码的山区格网DEM数据压缩

用信息论的观点对山区格网DEM数据进行了分析,发现山区DEM数据具有信息熵高、冗余度低的特点,从而导致了无损压缩方法——熵编码对其进行压缩的压缩比低。为了实现对DEM数据高效、高精度的压缩,笔者提出利用具有线性相位的双正交小波变换以及混合熵编码方法(Huffman编码加游程编码)对山区格网DEM数据进行压缩。实验结果表明,该方法在基本不损失DEM数据精度的情况下,可获得比无损压缩方法高得多的压缩比。     

基于GIS的山区人口压力测算模型——以四川省凉山州为例

从人口压力构成要素和山区实际情况出发,构建了山区人口压力测算模型.该模型包括城镇人口压力指数、农村人口压力指数和人口自然增长率3 个构成要素,综合反映了山区人口数量压力特征.应用该模型对四川省凉山州的人口压力指数进行了测算,结果表明：①凉山州人口压力指数的平均值为4.95,属“一般”水平.人口压力“小”、“较小”、“一般”、“大”、“极大”的县市分别占的23.53%、11.76%、29.41%、29.41%和5.88%;②人口压力指数具有明显的空间集聚性,并受到地形条件的制约,凉山州东部、东北部的大、小凉山地区人口压力大,安宁河谷、凉山州南部低山、中山区和盐源盆地人口压力小;③人口压力指数与贫困发生率、生态脆弱度之间具有较高的相关性,说明人口压力大和生态环境脆弱性高是导致山区贫困的一个因素,应加强贫困山区社会经济与生态环境的协调性研究.     

基于DEM的分布式水文模型构建方法

基于 DEM的分布式水文模型是现代水文学同高科技 (如计算机技术、 3S技术等 )相结合的产物 ,是研究变化环境下水文循环与水资源演化规律的理想工具 ,代表了水文模型的最新发展方向。从 DEM的特性出发 ,本文探讨并总结了分布式水文模型的特点、建模思路和模型基本结构框图。在流域离散化方面 ,重点介绍了分布式水文模型常用的三种单元划分方法 ;最后 ,针对分布式水文模型构建问题 ,从“输入模块”、“单元水文模型”、“河网汇流模型”三方面 ,阐述了分布式水文模型微结构构建方法。     

基于DEM的清水河分布式水文模型

对于以冰雪融水和雨水混合补给为主的西北山区流域,需要结合山区特点建立分布式水文模型。通过取塔里木河流域中的清水河水系为研究区域,采用300 m×300 m DEM数据进行流域河网水系提取,同时用DEM数据对参数进行分布式异化,建立冰雪融水与降雨相结合的分布式水文模型。分析模拟结果表明:夏季模拟径流主峰值与实测径流值较为接近,而冬春季节两者之间的差别较大,反映了西北山区流域冰雪融水和雨水混合补给为主的特点;进而开拓塔里木河区域应用该类模型的可行性。     

基于GIS的日照市气温分布式模拟

地表气温分布受多种因素的影响,尤以海拔高度和地形最为显著。以山东省日照市为例,利用1?5万DEM数据,借助研究区及周边6个气象站点1971-2000年的气温资料,运用ARC/INFO软件对气温数据进行样条函数法内插后,通过气温直减率法和辐射差值与温度的相关关系对内插结果进行海拔高度和地形的订正,得到研究区实际地表温度空间分布图,为日照市农业实践活动提供气温空间分布资料。     

一种基于TIN的DEM表面插值模型

针对目前基于TIN的DEM存在的表面模型单一、表面不光滑、达不到更高的精度等问题,该文利用二元泰勒公式、顶点法向量、插值函数等,提出一种基于TIN的DEM表面插值模型,并利用数学曲面评估模型精度。结果表明,该模型具有较好的光滑效果和精度,扩展了基于TIN的DEM表达方式,为DEM的应用提供了更多的选择。     

DEM栅格单元地形异质性的量度指标研究

DEM栅格单元地形异质性可以理解为栅格单元内部地形的复杂程度,在数字地形分析中,其存在可能得出与实际不符的分析结果.然而,目前还没有一种综合量度指标可以衡量DEM栅格单元地形异质性的大小.该文在总结相关研究成果的基础上,分析了DEM栅格单元地形异质性产生的主要原因,并采用高程标准差、地形起伏度、地表粗糙度和平均坡度4个指标度量DEM栅格单元地形异质性的不同方面,最后通过归一化综合处理,得到了DEM栅格单元地形异质性的综合量度指标--DEM栅格单元地形异质性指数(DGTHI),并进行了实验验证与分析.     

基于DEM的荔枝冻害精细化区划——以福建省漳州市为例

应用逐步回归分析方法和GIS技术,构建福建省越冬期极端最低气温(Td)和4个等级冻害指标(-2℃Td≤0℃、-3℃Td≤-2℃、-4℃Td≤-3℃、Td-4℃)发生频次空间分析模型,根据荔枝冻害评价指标,对漳州市荔枝种植区进行区划。结果表明:1)漳州市荔枝种植区可分为微冻害区、轻度冻害区、中度冻害区、重度冻害区,其中最微冻害区、轻度冻害区、划区结果与实际荔枝种植分布较吻合;2)漳州市荔枝种植微冻害区、轻度冻害区主要分布在漳州市东南部及西北部低山丘陵,中度冻害区、重度冻害区主要分布在适宜区以西海拔较高区域。