山地垂直带坡向信息提取方法

坡向对垂直带的空间分布有重要的影响作用。长期以来,垂直带坡向数据的质量较低,主要以阴坡和阳坡数据为主,4个坡向和8个坡向的数据非常罕见。数据质量的问题严重阻碍了垂直带坡向效应的定量研究。为了克服这个难题,我们利用GIS、遥感、程序设计等现代信息技术手段提出了山地垂直带坡向信息提取的方法(SAI-IMAB),实现垂直带随坡向分布情况全数字化、定量化地显示和表达。本方法包括以下步骤:1.数据预处理,2.垂直带坡向数据库的构建,3.定量表达,4.图形显示。在Matlab 2010b平台下开发绘图函数,根据以下形式来表达和显示垂直带的分布情况,包括:点阵分布模式(PDP)、点阵界限模式(PLP)、曲线带谱模式(CSP)。和传统柱状图的显示方法相比,这些方法具有数据概括程度低、精度高、与现实相似度高的特点。以巴基斯坦Kaghan流域作为试验区,植被图和地形图作为数据源,利用该方法,我们高精度提取出Kaghan地区随坡向变化的山地垂直带谱数据。该方法的提出,有效地提升了山地垂直带的识别精度,提高了垂直带数据的质量,使垂直带分布规律的定量化研究成为可能,有助于更加准确地揭示山地垂直带随坡向变化的规律。     

秦巴山地垂直带谱结构的空间分异与暖温带—亚热带界线问题

秦巴山地垂直带谱结构的空间分异对于揭示秦巴山地地域结构复杂性和过渡性、探索中国复杂的生态地理格局具有重要的意义。本文从文献中搜集了秦巴山地33个山地垂直带谱,建立了秦巴山地数字垂直带谱体系,从纬向、经向和坡向3个维度分析了山地垂直带谱的结构、特征、数量、高度以及分布模式。结果表明:①纬向上从南向北基带由亚热带常绿阔叶林带逐渐转变为暖温带落叶阔叶林带;垂直带结构由复杂逐渐变得简单;优势带由山地针阔混交林和山地常绿落叶阔叶混交林转变为山地落叶阔叶林带;②经向上山地垂直带结构呈现复杂—简单—复杂的特征;常绿落叶阔叶混交林带和山地落叶阔叶林带的海拔呈现了二次曲线分布模式;山地针阔混交林带的海拔则呈现显著的线性降低趋势;③坡向方面,秦岭北坡和南坡基带均为暖温带落叶阔叶林带,但南坡含有常绿成分;大巴山北坡为亚热带常绿落叶阔叶混交林带,大巴山南坡为亚热带常绿阔叶林带;秦岭和大巴山北坡优势带类似,均为山地针阔混交林带或山地落叶阔叶林带,但大巴山南坡具有独特的山地常绿落叶阔叶混交林优势带,这表明了大巴山比秦岭更适合作为暖温带和北亚热带的分界线,但是未来还需使用土壤和气候指标进行系统的分析。     

长江上游山地垂直带谱及其空间分布模式

长江上游包括青藏高原东南部、秦巴山地、四川盆地与云贵高原部分地区,在地理、地貌、气候、生物多样性方面都表现得极为复杂和丰富多彩,在世界山地中也占有举足轻重的位置。特别是复杂多样的山地垂直带谱更是欧亚大陆乃至世界山地垂直带研究中至关重要的组成部分。在地学信息图谱和数字山地垂直带体系的基础上,本文系统地收集和分析了长江上游共50个山地垂直带谱所体现的空间规律,河源区、横断山区、秦巴山区及贵州高原的垂直带谱类型多样并各具特色,且在经度和纬度方向又具有统一的分布规律,如雪线、林线、针叶林及阔叶林等的分布界线变化规律比较符合二次曲线规律,验证了大陆尺度上山地垂直带二次曲线模式假说。另外,山地垂直带分布规律又具有尺度效应,中小尺度上地形的影响作用表现得极为显著。     

新疆天山山地自然灾害垂直带谱及其特征

分析天山山地由气候原因引起的自然灾害分布的垂直带谱,主要灾害类型有１２种,可分为３个带：（１）基带（暴雨－塌方带）：主要是由中、低山突发性的降雨引起的各种灾害。此带灾害频发时期与最大降水期是同步的。（２）中带（融水－冰冻带）：其灾害大多同温度的变化有密切的关系。（３）上带（风吹雪－雪崩带）：由积雪运动造成的灾害多集中在这里。山地坡向和高度对自然灾害垂直带谱的组成和灾害出现的频率影响很大。由于温度和     

通过分析比较 辨析垂直带谱

乞力马扎罗山的垂直自然带一直被认为是带谱最完整的山地自然带,但是,对其自然带的具体分布一直存在着不同的看法,不同的资料、不同版本的高等学校教材,对其表述各不一样,细说起来,大致可以概括为以下三种。从山麓到山顶的变化为：     

青藏高原增温效应对垂直带谱的影响

青藏高原作为巨大的热源对亚洲气候、高原生态格局等产生重要的影响。但青藏高原的增温效应最初是20世纪50年代因其对亚洲气候的重大影响而被发现的,因此,大量的相关研究主要集中在高原夏季增温对气候的影响方面,而高原增温效应对高原地理生态格局的影响研究却非常少。利用收集到的气象台站观测数据、基于MODIS地表温度估算的青藏高原气温数据、林线数据和垂直带谱数据及DEM数据,通过对比分析高原内部与外围山区垂直带谱高度的变化及林线的分布规律,并以高原内部与边缘地区相同海拔高度上的气温差、最热月10℃等温线、15℃·月的温暖指数等温度指标来定量描述高原的增温效应及其对垂直带谱和林线的影响。研究结果表明:1由于青藏高原增温效应的影响,高原内部气温和生长季长度高于边缘地区,相同海拔高度上,高原内部各月气温比边缘地区高2~7℃;在4500 m高度上,高原内部各月气温比四川盆地高3.58℃(4月)到6.63℃(6月);最热月10℃等温线的海拔高度也从东部边缘(4000 m以下)向内部逐渐升高,在拉萨-改则一带则可出现在4600~5000 m的高度;15℃·月的温暖指数的海拔高度也从边缘向内部逐渐升高,在4500 m的海拔高度上,横断山区、高原南部和中部地区的温暖指数均能达到15℃·月以上,而其它边缘地区则都低于15℃·月。2青藏高原垂直带谱和林线的分布规律与增温效应的规律极其一致,即均从东部边缘向内部逐渐升高,表明增温效应抬升了高原内部垂直带谱的分布范围和高度:山地暗针叶林带的分布范围在高原内部比东部边缘地区高1000~1500 m;山地草甸带的分布范围在高原内部比东部边缘高出700~900 m;高原内部林线比外围地区高500~1000 m左右。最热月10℃等温线和15℃·月温暖指数的分布规律与林线分布规律一致,表明高原增温效应对垂直带谱的分布具有重要的影响。     

数字山地垂直带谱及其体系的探索

本文总结了传统山地垂直带研究的脉络及存在的问题；构建了山地垂直带谱数据结构，实现了垂直带谱数字化与可视化；提出了垂直带谱的三级体系：以基带区分一级带谱，以特征垂直带区分二级带谱，以垂直带组合结构、优势垂直带及垂直高度及宽度区分三级带谱；归纳出垂直带谱5种生态类型：1.与区域气候相联系的顶极带谱；2.与主要山地相联系的基本带谱；3.与特殊地生态现象相联系的过渡/特殊带谱；4.与人类干扰相联系的扰动带谱；5.与强烈人类活动相联系的次生带谱。     

欧亚大陆山地垂直带谱数字集成框架

欧亚大陆是山地垂直带谱多样性和复杂性最集中的区域,在世界山地垂直带谱体系中具有十分重要的地位.针对当前山地研究数据集成相关的研究计划和山地垂直带谱研究中存在的问题,指出进行欧亚大陆山地垂直带谱数字集成的必要性和重要意义;探讨了欧亚大陆山地垂直带谱数字集成的框架体系,包括数字集成的方法、数据库框架结构与内容、技术流程等;详细阐述了数据收集与预处理、分类系统的建立、数据提取、元数据建设、数据存储方式等技术流程;建立了欧亚大陆山地垂直带谱数据库,包括5个专题空间数据库和元数据库;指出了该数据库对山地垂直带谱及相关研究的意义;总结了数据库建设过程中需注意的问题;展望了进一步的发展方向.     

天山数字垂直带谱体系与研究

对6个全国性山地垂直带谱体系进行评述。认为区域性的数字垂直带谱的详细研究也是建立中国山地垂直带信息图谱的重要一环。只有通过这样的工作，才能进一步发现问题和解决问题，才能逐步趋于完成山地垂直带谱集大成的工作。分析了天山垂直带谱形成的因素，建立了包括北坡、南坡、西部伊犁谷地、天山腹地(巴音布鲁克盆地)的天山数字垂直带谱体系，分析了各垂直带的特点，总结了垂直带谱的区域分异规律。     

横断山区土壤区划

本文概述了横断山区土壤区划的历史,提出了该区土壤区划的原则和土壤区划单位系统(土壤地带—土区—土片)以及新的区划方案,并侧重论述了各土壤地带与土区的成土环境特点、土地利用方向及其代表性的山地土壤垂直带谱。     

中国山地垂直带的数字集成与基本规律分析

首次归纳出我国63类垂直带(包括31类基带);在ArcGIS 8．3平台上,以山地垂直带谱“数字引擎”为内核,成功研制了“中国山地垂直带谱信息系统(1．0)”,将我国约239个山地垂直带谱进行了数字集成,使我们对我国垂直带谱数据的掌握从残缺上升为相对完备。该研究工作不仅为我国山地垂直带谱规律的数字分析提供了强大的手段,也为世界山地垂直带谱的数字集成提供了必要的理论和技术方法。还利用该系统,对重要垂直带界线如雪线、林线、高山草甸进行了空间规律分析。结果表明,除高山草甸经向变化缺乏明显规律外,其他垂直带界线的经、纬向变化的二次曲线(抛物线)模式比其他模式具有更高的相关系数。因而,抛物线模式应是我国山地垂直带宏观尺度上的基本空间模式。今后垂直带谱研究应在界线精度、带谱结构的地理学／生态学解释等方面继续深入。     

基于多源信息的区域尺度山地植被带数字化提取

山地植被带的提取及分析是地学和生态学研究的基础问题之一.利用野外点/线调查和历史文献资料,可以对局域尺度山体的植被带进行归纳和描绘,而在区域乃至全球尺度上更多依赖于学者的经验和知识.利用内蒙古大青山地区1∶100万植被图、1∶10万土地利用图、1∶25万DEM等,设计逻辑判别规则,提取典型的山地植被带斑块;然后基于贝叶斯识别算法,利用地形、水热和太阳辐射等因子对区域尺度山地植被带进行空间分布模拟,最终提取的植被带具有较高的精度,总体精度为74.53％,Kappa系数为0.69.研究表明,利用多源数据可以提取和模拟区域尺度山地植被带连续分布格局,中小比例尺空间数据的集成应用使得该方法的推广具有较大的可行性,为进一步获取大陆及全球尺度的山地植被带数据奠定了基础.     

祁连山北坡垂直带土壤碳氮分布特征

对祁连山北坡垂直带山地草原、森林、高山灌丛土壤有机碳和全氮的分布特征进行了研究,结果表明:土壤有机碳和全氮含量山地草原<青海云杉林<高山灌丛,表现为随海拔升高呈现上升趋势,且海拔3 100 m以上土壤碳、氮含量显著高于3 100 m以下土壤碳、氮含量;土壤有机碳和全氮在土壤剖面中的垂直分布大多表现为0~10 cm含量高于10 cm以下各层次的含量。土壤有机碳和全氮含量与土壤水分含量呈显著正相关(r=0.913,0.874,n=117,p=0.001),和年平均气温呈显著负相关(r=-0.883,-0.869,n=10,p=0.001),表明了气候因子对有机碳和全氮在垂直带上的空间分布起决定作用。整个垂直带土壤碳氮比在7.8~24.7间,有利于有机质矿化过程中养分的释放。作为祁连山北坡垂直带乔木林主体部分,青海云杉(Picea crassifolia)林土壤碳密度为18.13kg/m2,与一般常绿针叶林土壤碳密度相当,但远小于针叶林中的云冷杉林土壤碳密度。     

Spatial variation of altitudinal belts as dividing index between warm temperate and subtropical zones in the Qinling-Daba Mountains

To determine the dividing index between warm temperate and subtropical zones based on the spectra of altitudinal belts,this paper collected 33 spectra of altitudinal belts in the Qinling-Daba Mountains from published literatures and then analyzed the structures and the spatial patterns from south to north,from west to east and based on exposure directions.The results show that:1)From south to north,the basal belt gradually changes from subtropical evergreen broadleaf forest to warm temperate deciduous broadleaf forest;the spectra of altitudinal belts change from complex to simple;the dominant belt changes from montane broadleaf-conifer mixed forest and evergreen-deciduous broadleaf mixed forest to deciduous broadleaf forest.2)From west to east,the structures of the altitudinal belt spectra show complexity in the east and west but simplicity in the middle section;the upper limits of both the evergreen-deciduous broadleaf mixed forest belt and montane deciduous broadleaf forest belt present a quadratic curve distribution pattern in the longitudinal direction.However,the upper limit of the montane broadleaf-conifer mixed forest belt exhibits a nearly linear decrease in the west-east direction.3)Both the north and south slopes in the Qinling Mountains have the similar basal belt,whereas it varies greatly between the north and south slopes in the Daba Mountains.Comparably,dominant belts are very similar in the Qinling Mountains and the north slope of the Daba Mountains,but the south slope of the Daba Mountains has its own unique dominant belt:evergreen-deciduous broadleaf mixed forest.This implies that the Daba Mountains are more appropriate than the Qinling Mountains to act as the boundary between subtropical and warm-temperate zones in central China.     

Spatial distribution and temporal trends in potential evapotranspiration over Hengduan Mountains region from 1960 to 2009

Based on the meteorological data of 20 stations in the Hengduan Mountains region during 1961-2009, the annual and seasonal variation of potential evapotranspiration was analyzed in combination with the Penman-Monteith model. With the method of Spline interpolation under ArcGIS, the spatial distribution of potential evapotranspiration was presented to research the regional difference, and the correlation analysis was used to discuss the dominant factor affecting the potential evapotranspiration. The results indicated that the annual potential evapotranspiration showed a decreasing tendency since the 1960s, especially from the 1980s to 1990s, while it showed an increasing tendency since 2000. Regional potential evapotranspiration showed a rate of -0.17 mm a-1. Potential evapotranspiration in north, middle and south of the Hengduan Mountains exhibited decreasing trends over the studied period, and its regional trend was on the decline from southwest to northeast.     

1960-2009年横断山区潜在蒸发量时空变化(英文)

Based on the meteorological data of 20 stations in the Hengduan Mountains region during 1961-2009, the annual and seasonal variation of potential evapotranspiration was analyzed in combination with the Penman-Monteith model. With the method of Spline interpolation under ArcGIS, the spatial distribution of potential evapotranspiration was presented to research the regional difference, and the correlation analysis was used to discuss the dominant factor affecting the potential evapotranspiration. The results indicated that the an-nual potential evapotranspiration showed a decreasing tendency since the 1960s, especially from the 1980s to 1990s, while it showed an increasing tendency since 2000. Regional potential evapotranspiration showed a rate of -0.17 mm a?1. Potential evapotranspiration in north, middle and south of the Hengduan Mountains exhibited decreasing trends over the studied period, and its regional trend was on the decline from southwest to northeast.     

1960-2009年横断山区潜在蒸发量时空变化

以横断山区20 个气象站1960-2009 年逐日气象数据为基础,应用1998 年FAO 修正的Penman-Monteith 模型分析了横断山区潜在蒸发量的变化,在ArcGIS 环境下通过样条插值法分析了潜在蒸发量变化的时空分异,并对影响潜在蒸发量变化的气象因素进行了讨论,结果表明：年潜在蒸发量自20 世纪60 年代中期以来呈波动减小趋势,20 世纪80 年代中期之后减小趋势更加明显,2000-2009 年呈增加趋势。潜在蒸发量的年际变化倾向率为-0.17 mm a^-1,从空间分布来看,北部、中部、南部都呈减少趋势,倾向率由北向南逐渐减小。从季节来看,秋季和冬季潜在蒸发量呈增加趋势,春季和夏季呈减小趋势,春季减小趋势大于夏季,秋季增加趋势大于冬季。气温上升、风速和日照时数的降低是横断山区潜在蒸发量减少的主导因素,风速和日照时数的下降导致春季和夏季潜在蒸发量减小,气温上升导致秋季和冬季潜在蒸发量增加。     

近25年横断山区国土空间格局与时空变化研究

横断山地提供多种生态系统服务,具有极高的生态价值,然而近年来面临人类活动强度增强所带来的国土空间可持续开发与管控挑战。利用横断山区1990年、2000年、2010年和2015年土地利用数据,分析不同海拔各种国土空间类型的数量、结构变化以及空间格局变化特征,揭示国土空间格局变化规律及影响因素。结果表明,横断山区国土空间海拔较高,垂直差异性明显,并且以生态空间为主体,生产、生活空间主要分布于东南部云南高原地区。25年间,三生空间变化加快且区域差异更突出,农业生产空间持续减少,工矿生产空间后十五年迅速增加,生活空间持续增加,生态空间波动增加。横断山区自然要素显著影响国土空间格局。西部大开发战略和退耕还林工程的实施明显带动横断山区国土空间格局变化。