室内人工降雨条件下黄土侵蚀坡面的变异特征研究

基于室内人工降雨试验条件下获取的黄土坡面侵蚀的九期DEM数据,计算出不同演化时期黄土坡面的坡度、坡向及沟道网络,利用等分坡度直方图、等分坡向玫瑰花图和沟道分级网络对坡面侵蚀变异特征进行研究,并初步分析了该变异特征与黄土坡面侵蚀和演化过程之间的关系。结果表明：在黄土坡面侵蚀过程中,该坡面的坡度离散程度在逐步增加后基本保持稳定;其主导坡向总体呈现逐步有序化的变化特征,由多个主导坡向逐步演化为与该坡面主干沟道总体走向基本一致的一个主导坡向;其沟道网络逐步发育成典型树状网络并基本保持稳定,且形成了完整和严密的沟道等级结构。上述侵蚀坡面变异特征在一定程度上反映出该坡面在发育初期侵蚀较为强烈但在后期强度有所减弱。本研究是对黄土侵蚀坡面变异特征的初步探索,对未来进一步揭示黄土坡面的侵蚀机理和演化规律具有重要理论意义。     

基于DEM的土壤理化性质空间统计与三维表达——以湖南醴陵市为例

以土壤图、地貌分区图、地形图、土壤普查及野外实际调查资料为数据源,利用GIS软件建立DEM并进行高程分带和空间叠置分析等,研究湖南醴陵市土壤空间分布及其理化性质与地形因子的相互关系。结果表明:土壤空间分布具有强烈的区域差异性,不同地貌分区和高程区域土壤组合不同,同一土壤类型在各地貌分区和高程区域的分布面积也不同;土壤理化性质与海拔高程具有显著相关性,随海拔高程增加,土壤有机质和全氮含量减少,阳离子代换量降低,土壤pH值升高、酸性减弱。据此构建研究区土壤空间分布三维可视化模型,直观再现土壤空间分布与所处地理环境的关系。     

基于DEM的山地日照时数模拟时空特点及应用--以北京西山门头沟区为例

本文建立了一种基于数字高程模型（DEM）的山地日照时数模拟方法，并以北京西山门头沟区为例进行各月15日日照时数模拟与验证分析。结果表明，该区两个气象站的模拟值与实测值都具有较好的一致性（R^2=0.9772、0.9469）；在此基础上得到该区日照时数的分布时空变化特点：在时间上，夏季最多，春秋相当，冬季最少，全区冬季的变异比夏季更为显著；在空间上，不同地貌条件下阴阳坡的日照时数表现出显著差异。该方法避免了图解法中遮蔽图获取的大量野外测量工作和克服了经验方程依赖站点数目以及它和解析法对地形遮蔽欠考虑的缺陷，但该方法需要有一定精度的DEM支持。该方法能较为准确和定量地反映山地日照时数时空分布规律，因此在山地资源可持续利用和生态环境恢复建设中具有较强的理论与实践意义。     

DEM误差对滑坡危险性评价模型的影响

基于数字高程模型(DEM)计算得到的坡度、坡向等地形属性是滑坡危险性评价模型的重要输入数据, DEM误差会导致地形属性计算结果不确定性, 进而影响滑坡危险性评价模型的结果。本文选择基于专家知识的滑坡危险性评价模型和逻辑斯第回归模型, 采用蒙特卡洛模拟方法, 研究DEM误差所导致的滑坡危险性评价模型结果不确定性。研究区位于长江中上游的重庆开县, 采用5 m分辨率的DEM, 以序贯高斯模拟方法模拟了不同大小(误差标准差为1 m、7.5 m、15 m)和空间自相关性(变程为0 m、30 m、60 m、120 m)的12 类DEM误差场参与滑坡危险性评价。每次模拟包括100 个实现, 通过对每次模拟分别计算滑坡危险性评价结果的标准差图层和分类一致性百分比图层, 用以评价结果不确定性。评价结果表明, 在不同的DEM精度下, 两个滑坡危险性评价模型所得结果的总体不确定性随空间自相关程度的变化趋势并不相同。当DEM空间自相关性程度不同时, 基于专家知识的滑坡危险性评价模型的评价结果总体不确定随着DEM误差增加而呈现不同的变化趋势, 而逻辑斯第回归模型的评价结果总体不确定性随着DEM误差大小增加而单调增加。从评价结果总体不确定性角度而言, 总体上逻辑斯第回归模型比基于专家知识的滑坡危险性评价模型更加依赖于DEM数据质量。     

行政区划多轮调整下的区域生态系统服务价值评价——以广州市南沙区为例

选取广州市南沙区为案例研究地,采用当量因子、冷热点分析和重心模型等方法,探究该地1990—2020年多轮区划调整和生态系统服务价值（ESV）之间的时空演变关系,结果表明：1）行政区划调整引起土地利用变化,对区域ESV产生显著影响,区域总体ESV随着行政区划的调整出现了先降、后升、再降的变化特征。2）快速城市化地区行政区划的频繁调整虽然带来管理和资源整合的便利,但所引致的建设用地扩张以及耕地和林地减少,将导致生态系统的恶化。3）地方政府通过行政区划调整,获得更高的资源配置权和管理权;在政府引导下,生态修复、开发规划实施效果显著。湿地数量和质量的提升对全域ESV起正向影响。南沙应充分利用行政区划调整机遇,增强区域空间治理能力,未来与粤港澳大湾区各地市共同建立“共建、共享、共治”的流域及海岸带等跨区域协同治理体系,打造中国沿海生态保护与修复的高质量标杆。并且,在考量行政区划调整与区域ESV演变之间的关系时,不仅要关注总体效益的评价,还应对分阶段、多层次、多方面的政府行为、土地利用和国土开发模式进行深入分析。     

地形复杂度对坡度坡向的影响

采用三阶不带权差分算法，研究了地形复杂度与坡度坡向的关系，澄清了目前关于坡度坡向误差空间分布的矛盾观点，并分别在凹向椭球和高斯合成曲面数学模型曲面DEM上对其进行验证。通过研究得出：①坡度、坡向误差与坡度值正相关；②坡度坡向误差主要分布在平坦地区；③坡向误差较坡度误差对DEM高程数据误差敏感，较小的DEM误差引起较大的坡向误差。     

基于GIS的关中-天水经济区地形起伏度与人口分布研究

地形起伏度作为影响人口分布的重要因素之一,是人居环境自然评价的一个重要指标,在小尺度人居环境自然评价方面也具有较高的准确性和实际应用价值。基于关中-天水经济区栅格数字高程模型,采用窗口分析等方法,利用ArcGIS软件空间分析模块中的邻域分析,提取了基于栅格尺度的关中-天水经济区地形起伏度,并从比例结构、空间分布和高度特征3个方面系统分析了关中-天水经济区地形起伏度的分布规律及其与人口分布的相关性。研究结果为:①关中-天水经济区的地形起伏度以中低值为主,地形起伏度小于2.4的区域占总面积的96.66%,其中平地比例占总体的32.4%;地形起伏度越高的地区,平地比例越低,反之亦然。②关中-天水经济区的地形起伏度呈现南北高中间低的空间格局,最高值为宝鸡市太白县,最低值为关中平原;经度上的变化规律不是很明显,纬度上的地形起伏度无论从南到北还是从北到南都是先下降后增高的。③随着海拔高度的增加,地形起伏度呈现逐渐升高趋势,但变化幅度不大。④地形起伏度对区域人口分布有较强的影响,关中-天水经济区近90%的人口居住在地形起伏度小于1.5的地区,人口密度与地形起伏度的曲线拟合度非常高。     

数字高程模型在活动断层位置及地表变形变位特征提取研究中的应用

活动断层的位置分布及其地表变形变位特征的准确识别是研究和评价活动断层的基础,国内外学者利用数字高程模型(DEM)对断层提取进行了大量研究。本文基于DEM的活动断层位置的提取方法进行综述,总结了DEM提取断层位置的地貌形态特征分析、图像处理以及综合处理提取方法,突出介绍了高分辨率DEM在详细的断层位置分布提取中的优势,DEM在断层地表变形变位及其特征参数提取研究中的最新应用进展。随着高分辨率DEM的快速发展,DEM及其空间分析技术已成为一种常见的地学研究方法,将其与野外调查、遥感、测年等技术结合进行综合分析,能够促进对活动断层的深入研究,并成为断层定量化研究强有力的技术手段。     

中国地形起伏度及其与人口分布的相关性

基于人居环境自然评价的需要, 运用GIS 技术, 采用窗口分析等方法, 提取了基于栅 格尺度(10 km×10 km) 的中国地形起伏度, 并从比例结构、空间分布和高度特征3 个方面系 统分析了中国地形起伏度的分布规律及其与人口分布的相关性。研究表明: 中国的地形起伏度以低值为主, 63%的区域低于1 (相对高差≤500 m); 空间分布呈现西高东低、南高北低的格局; 随着经度和纬度增高, 地形起伏度呈逐渐下降趋势, 28^oN、35^oN、42^oN 纬线和85^oE、102^oE、115^oE 经线上的地形起伏度符合中国三大阶梯的地貌特征; 随着海拔高度增加, 地形 起伏度呈现逐渐升高趋势。实证分析表明: 中国的地形起伏度与人口密度有较好的对数拟合关系, 拟合度高达0.91; 全国85%以上的人口居住在地形起伏度小于1 的地区, 在地形起伏度大于3 的地区居住的人口总数只占全国0.57%。中国地形起伏度与人口分布的相关性区域差异显著, 东北、华北、华中和华南等地相关性显著, 内蒙古与青藏地区几乎不存在相关性。     

基于小波多尺度分析的DEM数据综合及尺度转换

DEM综合是其描述的地形表面细节逐渐舍去、轮廓不断呈现的连续过程。该文运用小波变换和方根模型模拟这一过程,将小波高频系数作为DEM综合的对象,以方根模型作为阈值设定的理论依据,对小波分解各层按不同等级进行取舍实现DEM综合。以1∶1万地形图建立的DEM进行试验,派生一系列不同复杂度的DEM,并用等高线分布特征、坡度和剖面曲率、地形叠加等进行对比分析。结果表明,随着DEM综合程度增大,生成的DEM逐步舍去地形表面细节,同时较好保持了原DEM山体轮廓、山脊和谷地的走向等地貌形态特征。最后,运用回归分析方法建立了派生DEM与相应空间分辨率之间的关系,为DEM尺度效应的应用提供方法和数据支持。     

40年来长江九江河段河道演变及其趋势预测

利用地理信息系统(GIS)与数字高程模型(DEM)技术定量模拟40年来九江河段冲淤演变过程,结果表明: 1963~1972年总体表现为淤积,淤积量为6.505 hm³,平均淤积速率为0.65 hm³/a。1972~2002年总体表现为冲刷,冲刷量为20.720 hm³,平均年冲刷率为1.036 hm³/a。1963~2002年九江河床总体表现为冲刷,冲刷量为14.977 hm³。2003年与1963年比较,河床淤积区域主要分布在九江河道上段近南岸区域,中下段河道的中间区域;冲刷区域主要分布在九江河道上段的中间及近北岸区域,中下段河道两岸的近岸区域。中下段南岸的不断刷深和南偏对九江的防洪带来更大的压力。     

基于DEM的中国山地空间范围定量界定

目前为止,中国的山地空间范围尚没有一致的划定和界线.在众多影响山地和非山地划分的因素中,山地的界定标准和地形起伏度计算尺度最为重要.山地是一个令许多科学工作者难于严密定义的科学对象和学术用语,到目前为止,仍然没有统一的山地定义出现.该文对前人研究成果进行了总结和分析,提出4种关于我国山地的定量界定标准,结合作者关于地形起伏度计算尺度的研究,分别得出4种定义下的我国山地的范围和面积.通过与现有资料(《中国地貌类型图》)的对比和分析,确定适合于我国的山地定量界定标准,并最终计算出我国山地面积为658.81万km2,占国土面积的68.2％.     

夷平面的三维显示与定量分析方法初探

夷平面是当代地貌学研究的一个重要课题之一,对于重建一个地区的地貌演化的历史具有重要的意义,中利用遥感与地理信息系统建立了位兰州以南、青藏高原东北部边缘的美武高 程工与陆地卫星影像结合起来集成分析,论述了美武高原三维地貌影像图的信息特点,提取了若干区段的地形剖面,进而在分析了高原夷平面地貌参数体系的基础上运用遥感图像监督分类技术自动提出高原夷平面的具体分布区域,揭示了此项对于夷平面分析的巨大潜力。     

黄土丘陵沟壑区小流域不同地类的侵蚀产沙模型

根据黄土丘陵沟壑区的侵蚀产沙规律，通过对晋西王家沟小流域1955—1980年的多年观测资料及多次人工模拟降雨资料分析，建立了不同地类侵蚀产沙关系式，包括坡面侵蚀产沙、黄土沟坡侵蚀产沙、红土沟坡侵蚀产沙、发育沟壁侵蚀产沙、洞穴侵蚀产沙等黄土丘陵沟壑区丰富的侵蚀产沙类型。利用GIS强大的空间分析功能，从DEM数据中提取出小流域水沙汇流网络，将水沙运移引入到侵蚀产沙模型的计算之中；模型对羊道沟22次降雨的计算结果表明：坡耕地是坡面的主要泥沙来源，陡坡地在全流域侵蚀产沙中占有重要地位，水沙汇流作用对下坡的侵蚀产沙具有重要影响。同时，选用了晋西汾河上游的阳湾小流域进行了模型的推广应用，取得了较好的预测效果。     

欠发达农区经济发展中的农户行为 以豫西山地丘陵区为例

根据对河南西部山地丘陵区10个县（市）332家农户的调查分析，欠发达农区制约区域发展的农户行为包括：（1）农户生产经营信息来源具奶大局限性；（2）农户收入严重依赖自然条件；（3）条件剩余劳动力转移存在着意识障碍，农民对非农业参与意识不强；（4）农户贷款积极性不高且贷款多为维持日常生活需要；（5）农户更加期望用新增加的收入改变家庭生活状况，而不是发展生产。进一步的量化模型分析，揭示了农户收入在山区，丘陵和平原环境下受相关变量影响程度的差异，以及自给性与商品性生产不同比例农户在区域发展中的作用。文章讨论了从农户行为角度研究发展问题，并基于对农户行为的分析，对研究区域的经济发展思路提出相关建议。