利用局部Moran’s I指数进行DEM地形简化

地形简化是构建多尺度DEM数据库的重要技术。基于DEM地形数据空间自相关特征,提出了一种利用Moran’s I指数的DEM简化方案,即在计算DEM格网单元局部Moran’s I指数的基础上,通过设定阈值提取候选地形特征点,进而重构结果 DEM。以黄土丘陵沟壑区为实验样区,将重要点法作为对比算法,从候选特征点分布、高程统计参数、地形结构特征等方面,对该方法的地形简化效果进行了分析。实验结果表明,基于地形空间自相关特征的DEM地形简化方法原理明确,技术方案易于实现,执行效率高,相对于重要点VIP地形简化算法,重构DEM能较好地保持地形的结构特征。     

基于面向对象的黄土丘陵沟壑区梯田信息提取研究

研究区位于黄土丘陵沟壑区第二副区的彭阳县,以国产GF-2影像为数据源,首先按地形复杂度生态分区,选取4个典型试验区;其次应用多尺度分割和光谱差异分割相结合的方法,对试验区影像进行分割;然后重点基于面向对象分类方法,实现梯田信息的自动提取;最后采用参考对象一致性误差(OCE)分割评价准则,以目视解译结果为参考对象,对梯田提取结果进行精度评价。结果表明,基于面向对象分类,不同生态分区遥感影像在最优分割阈值时,梯田信息自动提取精度均达到65%以上,结合后期处理,可以高效、准确地从国产GF-2影像中提取复杂地貌区的梯田及空间分布等相关信息,为黄土丘陵沟壑区农业生产规划、水土流失防治提供基础数据,也提供了新的思路和合理的技术方法。     

黄土丘陵沟壑区地形复杂度分析

针对黄土丘陵沟壑区地形复杂度难以准确量化的问题,该文提出了基于区统计的评价方法,采用地形分析方法提取坡度、地势起伏度、地表切割深度,沟壑密度等地形因子,应用区统计法、变异系数法对研究区地形复杂度进分析评价。结果表明:彭阳县地形复杂度的空间分布特征与坡度、地势起伏度、地表切割深度的变化规律相似,中复杂区域和高复杂区域所占面积较大,且存在明显的分异规律;基于1:50 000数字高程模型数据的地形复杂度提取与分析方法能够快速有效地获取研究区地形地貌信息,为黄土丘陵沟壑区流域治理、土地规划、地形及景观格局的分区和尺度推绎等研究提供依据。     

自DEM由不同算法提取坡度的对比分析

以陕北韭园沟流域1:10 000水平分辨率为5 m的DEM为研究对象,运用方差分析、回归分析、排序分析等分析方法,采用6种不同算法分别提取坡度。通过比较不同算法所提取坡度的平均值、最大值、标准差、坡度的中误差,定量分析中误差与地形变化的关系后,提出在黄土丘陵沟壑区提取坡度时选用三阶反距离平方权差分算法和三阶反距离权差分较为合理。     

基于DTM的黄土丘陵沟壑区太阳辐射值计算模型及应用研究

以地形特征及周围地形遮蔽状况、经纬度位置等作为太阳辐射空间分布差异的变量，在地理信息系统（GIS）支持下，建立黄土丘陵沟壑区数字高程模型（DTM）和太阳辐射值计算模型，并实现理论太阳辐射值空间分布的可视化表达。     

黄土地区土壤侵蚀强度模型分析

本文介绍了黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀强度的模糊分析模型的构造原理和方法。利用模糊子集的理论建立了土壤侵蚀强度分级的隶属函数，构造了土壤侵蚀强度计算表，用该表计算得出了土壤侵蚀强度指数，并用模糊相容度的原理对土壤侵蚀强度进行分等定级。用该模型对陕北安塞县的土壤侵蚀进行了试验研究。试验结果表明，该模型的预测精度较高，能客观地反映黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀强度的动态变化。     

6种坡度提取算法的应用范围分析——以在黄土丘陵沟壑区的研究为例

分析了不同算法所提取坡度的最大值、标准差、坡度的分级面积数据、坡度提取所耗费的机器时间,提出在黄土丘陵沟壑区选用三阶反距离平方权差分和三阶反距离权差分算法较为合理。     

DEM分辨率对小流域地形水文特征提取的影响

基于ArcGIS水文分析工具研究DEM分辨率对提取流域地形和水文参数的影响,选择黄土丘陵沟壑区典型小流域—韭园沟流域为实验区,该流域地形复杂,沟壑纵横,DEM分辨率变化对其地形表达有很大影响。研究表明,DEM分辨率对小流域面积、流域高程、坡向的表达或提取精度影响较小,而对坡度、河道长度、河网密度和河道分级等因子提取有较大影响。     

基于DEM的山地鞍部点分级提取方法

本文以地形起伏变化较大的陕北黄土丘陵沟壑区为例,通过流域边界线上高程相对低点的自动识别,实现基于DEM数据的地面鞍部点自动获取。实验结果显示,采用该方法所提取的地面鞍部点具有层次结构显著、提取精度高、操作简便、便于确定重要性等级及与山顶点空间关系等优点,对于DEM地形特征点簇的构建与分析具有重要意义。     

基于DEM的山地鞍部点分级提取方法

本文以地形起伏变化较大的陕北黄土丘陵沟壑区为例,通过流域边界线上高程相对低点的自动识别,实现基于DEM数据的地面鞍部点自动获取。实验结果显示,采用该方法所提取的地面鞍部点具有层次结构显著、提取精度高、操作简便、便于确定重要性等级及与山顶点空间关系等优点,对于DEM地形特征点簇的构建与分析具有重要意义。     

基于LRIS-3D建立高分辨率DEM的方法及对比研究

在基于LRIS-3D系统建立高分辨率DEM基础上,以黄土高原丘陵沟壑区桥沟小流域为对象,利用GIS工具,以三维激光扫描系统扫描数据为基础数据,研究基于DEM的数字地形特征和水文特征的提取与分析方法。研究结果表明：与普通DEM相比,高分辨率DEM提取研究区平均坡度变小、坡度标准差变大,总体地形向平坦转化,坡面曲率增大,沟壑密度增大,更详细地描述了地表特征。对流域水文过程分析、特别是对流域汇流的参数确定及汇流模型的建立有积极作用。     

陕北黄土丘陵地区土壤侵蚀强度遥感分析方法探讨

在地形破碎的黄土丘陵地区,利用航空遥感图像分析沟谷密度、沟谷发育阶段、地貌形态及其与土壤侵蚀强度之间的相关性,收到了良好的效果。研究表明,包括切沟在内的黄土丘陵区的沟谷密度值可高达20 km/km~2以上;黄土冲沟的发育阶段不同,其侵蚀强度也相应变化;切沟发育最活跃和最密集的地段,其侵蚀强度也最大。根据土壤侵蚀总量与侵蚀强度之间的相关,建立了土壤侵蚀模型,并利用遥感图像划分了土壤侵蚀综合类型,从而可用多元回归分析方法求算各侵蚀类型的侵蚀强度,为预测区域侵蚀总量开辟了新的技术途径。     

Gully boundary extraction based on multidirectional hill‐shading from high‐resolution DEMs

The gully boundary, which distinguishes gully from non‐gully areas, is a significant geomorphologic feature for research on gully development and gully erosion. This study presents a new method based on multidirectional hill‐shading maps, which identify the gully (i.e., shadow area) from inter‐gully (i.e., non‐shadow area). These shadows obtained from various illumination azimuths are merged; consequently, the border of the shadows, which is the gully boundary line, can be achieved. In this process, two key parameters, namely, altitude and azimuth of light, affect the accuracy of gully boundary extraction. The experiments in Yaojiawan area of China show that the method of average median slope of all sampling profiles across the gully boundary is effective and practical for light altitude selection. Moreover, the six azimuths are sufficient for gully boundary extraction in a loess hilly area. The application in the Madigou area indicates the replicability and rationality of this method. A comparison with the positive‐negative terrain and slope variation method confirms a higher accuracy of gully boundary extraction by the proposed method in terms of visual interpretation, length, and contour‐matching difference with reference to manually digitalized results. Accuracy assessment indicates that the proposed method is applicable for gully boundary extraction based on high‐resolution DEMs.     

Application of the Hilbert–Huang transform for recognition of active gully erosion sites in the Loess Plateau of China

The loess shoulder‐lines are known to be the most critical topographic structural lines in the loess landform area of the Loess Plateau, China. Previous studies have shown that gully erosion activity can be reflected in the dynamic changes of the shoulder‐lines. In this study, active gully erosion sites along the shoulder‐lines are investigated. Three typical test areas with different loess landforms are selected, and the loess shoulder‐lines are derived from 1 m resolution digital elevation models. First, height profiles of the loess shoulder‐lines are extracted. Then, from the perspective of frequency domains, active gully erosion sites are identified using the Hilbert–Huang transform (HHT). The experimental results show that the HHT method can effectively mine the intrinsic characteristics of the shoulder‐lines. The detailed information components (non‐components) and trend components of the height profiles can be obtained via ensemble empirical mode decomposition and a significance test. In addition, the HHT method was employed to identify the instantaneous frequency curve catastrophe points of the loess shoulder‐line height profiles, and the physical meaning is clear: a higher frequency denotes greater energy and more severe erosive processes, and the catastrophe point locations represent the active gully erosion sites. Evidence from a recent field survey and a comparison with another method supports the results, indicating that the method proposed in this study could potentially be effective for the exploration and analysis of geomorphologically sensitive locations in loess landform studies.     

基于遥感的黄土高原典型区植被退化分析——以泾河流域为例

以黄上高原泾河流域为例,首先利用遥感植被指数和气候干燥度指数之间的回归模型,模拟出了潜在植被指数,在此基础上通过遥感监督分类方法得出泾河流域现生植被分布格局和潜在植被的分布格局,并利用转换矩阵方法得出了植被退化的空间态势.结果表明:泾河流域最主要的潜在植被类型是针阔叶疏林(32.44%)、阔叶落叶林(31.28%)和中牛灌丛(23.71%).与现生植被相比较,有25.08%的阔叶落叶林潜在分布区被开垦为农作物,13.32%退化为针阔叶疏林,13.04%退化为中生灌丛,14.22%变化为旱生灌丛,仅有25.90%的面积保持了阔叶落叶林植被;针阔叶疏林分布区主要退化为农作物(26.01%)、旱生灌丛(20.99%)、草甸(17.12%);中生灌丛主要退化为草甸(30.29%)和温带草原(43.21%).植被的退化以流域中部、南部的黄土残塬沟壑区退化最为严重,其次为流域北部的黄土丘陵区,而流域东部的子午岭山区和流域西部的六盘山区植被退化相对较轻.     

DEM 网格间距对重力近区地形改正精度影响及验证

利用分形随机算法建立平地、丘陵和山地3种精细地形仿真场景,将DEM逐级重采样为不同网格间距,分析不同DEM网格间距对3种地形的重力近区地形改正误差影响。发现随着DEM网格间距的增加,近区地形改正误差随之增大。对于平地,使用1∶10 000的DEM,网格间距为5m仍能够满足规范要求;对于丘陵地,使用1∶5 000的DEM,网格间距为2.5m能够满足规范要求;对于山地,使用1∶1 000的DEM,网格间距1m能够满足规范要求。通过消费级无人机获取丘陵地精细地形,验证地形仿真的结论,同时说明消费级无人机能够应用于重力近区地形改正。     

地形开度和差值图像阈值分割原理相结合的黄土高原沟沿线提取法

鉴于地形正负开度对地貌的良好表达且具有分析尺度灵活性这一重要特性,本文提出一种借助地形正负开度及其差值图像阈值分割的黄土地貌沟沿线提取方法。首先,计算DEM的地形正负开度,对正负开度进行差值运算以得到开度差值图;然后,对开度差值图进行阈值处理以得到研究区正负地形空间分布特征;最后,借助数学形态学原理完成对二值化开度差值图正负地形边界——沟沿线的自动提取。试验采用高分辨率DEM数据对陕西洛川塬部分地区进行沟沿线信息提取。结果表明,与其他提取技术方法相比,该方法不仅增强了地貌基本形态特征在沟沿线提取过程中的作用与影响,同时也在一定程度上实现了沟沿线提取的精确化和自动化。     

用等高线内插DEM的不同算法的误差分析

本文以南方丘陵地区为研究区域,利用ARCG IS软件平台,对不同的DEM内插算法的误差进行了对比研究,研究表明:不同的算法内查高程误差总体符合正态分布,且较大误差主要分布在地形结构线附近;研究还表明:在南方丘陵地区,与人们通常采用的TIN方法建立的DEM相比,ANUDEM插值生成的DEM更能够精确地模拟真实的地形。     

三维激光扫描仪在特殊地貌测量中的应用研究

三维激光扫描仪作为一种非接触数据采集设备,在特殊地貌的大比例尺地形测绘中有着广泛的应用前景。本文以草原石城景区为例,阐述了三维激光扫描仪在这种特殊地貌测绘中的应用原理,数据拼接和配准的方法,并与全站仪全野外数字采集的成果进行了高程和平面坐标的比对,证明了使用三维激光扫描仪测绘特殊地貌精度高、速度快,地貌表达逼真,为特殊地貌区域的大比例尺地形图测绘提供了新的技术手段。     

Simple DEM-Based Methods to Delineate Channel Networks for Hydrogeomorphological Mapping

To delineate channel networks from DEMs regardless of landform type, this article proposes a new method using slope-weighted flow accumulation. To validate the method, SRTM-3, a global DEM dataset with a resolution of approximately 90 m, was used for analysis of the Loess Plateau, China. Channel networks delineated with and without slope-weighted flow accumulation were derived in both uplands and hilly lands for comparison. In the weighted flow accumulation method, the thresholds for delineating the channels were defined by detecting a turning point in the frequency distribution of the weighted flow accumulation function or by visual similarity with drainage channels extracted from topographic maps. The channel networks delineated with weighting showed closer correlation with a topographic map than the channel networks without weighting, despite the differences in thresholds. Moreover, the channel networks delineated with weighting represented the differences between landform types, while the channel networks without weighting did not. Weighting on the basis of the slope angle shows promise as a general channel delineation method which reflects the actual topography due to its hydrogeomorphological functions.