四维地貌模型研究

地貌模型在地学数量化研究和GIS研究中作用非常关键，在三维模型基础上增加了时间维的四维地貌模型。能够模拟地貌景观随时间的演变，如何动态表现这种演变，一直是地貌模型研究的难点之一，本文探讨四维地貌模型研究的地学理论和意义，推导出一种四维地貌模型的建立方法，介绍以该方法建立的一个四维地貌模型实例。     

地貌形态模拟

对地貌模拟,常用的物理机制和统计规律都有其自身的水足之处。而采用地貌形态模拟的方法,即运用地理地再现地貌形态的空间特征和地貌演化的过程。这一技术的实现在于创建四维地貌数据库,建立分形地貌模拟模型,用分形内插技术实现地貌形态的模拟。四维地貌数据库扩充了数字地面模型数据库,分形地貌模拟模型第一次反地貌的分形特征用计算机模拟实现。同其它地貌模拟方法相比,本模型具有定量化、快速准确、操作方便和视觉效果好等     

四维剥蚀地貌的计算机模拟

该文根据戴维斯山地演化模型 ,推导了四维剥蚀地貌的数学模型 ,阐述如何基于这个数学模型 ,采用计算机模拟四维剥蚀地貌。最后详细介绍两个四维剥蚀地貌的计算机模拟实例     

四维剥蚀地貌的计算机模拟

该文根据戴维斯山地演化模型，推导了四维剥蚀地貌的数学模型，阐述如何基于这个数学模型，采用计算机模拟四维剥蚀地貌，最后详细介绍两个四维剥蚀地貌的计算机模拟实例。     

面向地貌学本源的DEM增值理论框架与构建方法

数字高程模型（DEM）在表达地貌形态、认知地表过程、揭示地学机理等研究中发挥着基础性的作用,是重要的地理空间数据模型,广泛地应用于地学分析与建模中。但是,传统DEM具有属性单一的天然缺陷,难以支撑面向地学过程与机理挖掘的地球系统科学研究。亟待在传统DEM的基础上实现其数据模型的增值,服务于新地貌学研究范式和新对地观测技术背景下的数字地形建模与分析。立足于以上问题,本文构建了DEM增值的理论框架,主要包括DEM增值的概念、内涵、内容、类别、不同增值类别之间的相互关系,以及此理论框架的研究意义和应用范畴。提出了DEM增值的构建方法,包含：① 强调地上地下一体化、时间空间相耦合的DEM空间维度和时间维度增值方法;② 重视地下、地表和地上物质构成,形态属性耦合的物质属性和形态属性增值方法;③ 顾及自然过程、人工作用的地物对象、地貌形态的地物要素和形体要素增值方法。最后,分别以数字阶地模型、数字坡地模型和数字流域模型为例,阐释DEM在面向地貌学本源问题时的不同增值方法及应用场景。期望通过对DEM进行维度、属性和要素3个层面的增值,实现现代对地观测技术背景下数字高程模型表达方法的突破,并支撑知识驱动的数字地貌问题分析。     

长江三角洲地貌演变模拟模型的构建

从海面-地面系统出发,对三角洲地貌演变模拟模型进行了完整构建,它是包括地面高程、沉积厚度、地壳垂直运动速率与古海面波动等在内的多变量地学过程模拟模型。根据长江三角洲地区的实际资料,运用该模型对长江三角洲全新世时期的地貌演变过程进行了初步模拟,从模型输出的各时期古地貌图来看,效果良好。模拟结果表明：以太湖平原为主体的长江三角洲平原南部区域的地貌演进过程可大致以7000 a BP和3000 a BP为界划分为早期快速海侵,中期岸线反复摆动,晚期迅速海退三个阶段;太湖平原核心区始终未曾遭受过大规模海侵,基本保持为陆地环境,但太湖平原西缘和太湖湖盆等部分区域可能曾数度受到过海侵的影响。分别利用304个分文化期考古点数据和73个考古点测年数据对模拟结果进行了定性和定量验证,验证结果表明：模型对全新世长江三角洲古地貌和海陆关系演变的模拟结果有较好的可信度。     

长江三角洲地区海面-地面系统模型构建与试验

本文从海面-地面系统研究的视角出发,介绍了由滑动底界计算、分段沉积速率计算、古地面高程计算和模拟结果验证等四个基本模块构成的海面—地面系统模型的基本构架,阐明了该模型的数据分类系统、基本功能目标及其实现的技术系统。初步建成的该系统模型,可以通过对海面变化、沉积作用、地壳运动等多种控制参数的调控,自动生成相应控制条件下任意指定时刻或时间段的二维、三维古地形图等多种形式的图件,因而可以用以对三角洲平原古地貌和海陆关系演变历史进行动态演示,并且为专业人员开展三角洲古环境反演研究和虚拟实验提供一种新的平台。根据长江三角洲地区的实际资料,运用该模型对最近一万年以来的海面—地面变化过程进行了初步的模拟试验,从模型输出的分层设色古地形图和三维彩色地貌晕渲图来看,效果良好。     

论三维地学空间构模

基于广义地理系统(地学系统)观点,结合3D GIS与3D GMS的应用需求,该文提出三维地学空间构模的4个目标层次,并对相应层次的系统功能要求进行比较分析。围绕三维地学空间构模领域中的地学空间目标认知、空间模型维数、空间模型适应性、二维屏幕上三维操纵、三维空间拓扑关系描述和三维空间模型更新6方面进行讨论,提出11个亟需回答的前沿问题。此外,还指出了8项亟需协作攻关的关键理论与技术问题。     

大河三角洲河口海岸演化机理模型研究:(I)模式理论与进展

从水沙通量变化对大河三角洲河口海岸建造及地貌演化的影响机理角度,通过研究目前国际上普遍采用的统计模型、几何模型、沉积动力学模型,以及数值模拟模型四种方法在建立大河三角洲河口海岸演化机理模型研究中的各自特点和不足,提出了建立宏观尺度机理模型的初步设想,并对运用Lagrange余流建立海岸演化机理模型所涉及的余流场的尺度转换、总余流场的建立和表达、用长期余流场构建泥沙起动、输运和沉积条件模式以及一线模型与三维动力模式耦合等关键性问题,提出了初步解决方案     

浙江常山“国家地质公园”芙蓉峡段河谷地貌袭夺事件分析

芙蓉峡是常山"国家地质公园"内一具独特地貌现象的山区河段——河床狭窄、谷坡陡峭、阶地宽广。该文从地貌、沉积、年代和构造四方面研究导致该现象的地貌事件过程、发生时间和发生原因等。结果显示:正是由于芳村溪袭夺金源溪上游及所引发的河流强烈下切,才形成芙蓉峡段地貌景观;这次河流袭夺发生的年代约在52.38-33.6 kaB.P.,可能与区域一NE向断裂的一次强烈活动有关。该研究成果有助于揭示公园的地学科学内涵,挖掘其地学旅游价值,指导当地地学科普旅游的开发。     

地球空间信息科学与土地资源的动态监测与管理

地球空间信息科学是当今空间信息科学发展的重要成果。文章在分析了地球空间信息科学的特点及其发展现状之后 ,讨论了地球空间信息科学在土地资源动态监测与管理中的作用 ,以及建立我国土地信息系统需要注意的几个问题。     

基于势能信息熵的黄土小流域地貌演化特征

黄土高原流域地貌系统的地貌演化特征十分复杂,尚有诸多科学问题有待进一步深入研究。以往研究大多集中在流域地貌演化的侵蚀和发育特征等某一方面,缺乏从流域地貌系统及其势能信息熵的视角深入剖析野外多岩土层黄土小流域地貌演化特征的研究。为此,基于系统论的观点和方法,构建多岩土层黄土小流域地貌系统及其势能信息熵的数学模型,并以辛店沟小流域为例,对其地貌演化特征进行研究。结果表明：（1）构建的野外多岩土层黄土小流域地貌系统的概念模型及其势能信息熵的数学模型能够有效对辛店沟小流域进行数值模拟。（2）以黄土侵蚀作用为主的辛店沟小流域从2000—2019年的地貌演化过程是其势能信息熵的熵减过程和黄土地貌不断侵蚀的过程。（3）辛店沟小流域的势能信息熵能较好地反映该小流域的地貌演化阶段和地貌侵蚀过程。     

小城镇信息图谱初探

小城镇建设将成为我国农村经济发展的一种重要模式。为了引导小城镇的可持续发展,有必要对小城镇演变的内在规律作深入研究。运用“图谱”的表达方式和GIS分析工具,从小城镇图谱的基本构成要素入手,对小城镇的群体空间、外部形态和内部结构的演变规律进行了探讨。并以泰州市城镇群、兰溪市永昌镇为例,作了实证研究。研究表明,采用图谱的表达方式有助于我们对城镇发展进行了历史总结、规律挖掘,客观地把握城镇的发展阶段,从而了解不同时期城镇工作的重点,以有的放矢地采取措施,部署长远规划。     

地学数据集成的理论基础与集成体系

地球空间数据 (简称地学数据 )来源的拓宽、更新手段的发展和应用领域的扩大使数据集成或集成使用的研究和实用化成为必需。简单地理解 ,地学数据集成是指不同来源、不同性状数据在相同环境下的使用。地学数据是对地理现象和过程及过程时空特征认知基础上的表达 ,地学数据集成的基础主要表现在 :地理现象和过程的空间和时间统一性、地学过程时空过程的连续性、地学现象和过程的层次性、地学数据认知的一致性、依赖于元数据的地学数据的透明性、数据内容和形式的相对独立性等 ;在此基础上 ,作者在论文中描述了基于地学知识和地理信息系统功能的地学数据集成概念模型和过程 ,并对地学数据集成过程中涉及到的问题进行了说明。     

对地球信息科学的思考

作为地球科学一个重要分支的地球信息科学,在近１０多年来已得到人们的广泛关注与高度重视。本文以信息科学为基础分析信息流的意义及其与物质流和能量流的关系,阐述地球信息科学在地球科学中的地位及其内涵,并从地球信息机理、地球信息技术以及地球信息科学的应用三方面论述地球信息科学研究的主要内容。     

海岸带与地球系统科学研究

从系统的定义出发, 本文简要回顾了提出地球系统科学的背景与过程。地球系统科学研究已经成为地学领域的研究焦点与热点,并带动和加速了地球信息机理、陆地地球系统科学和全球变化的研究。本文重点分析海岸带在地球系统中所处的特殊位置,海岸带研究在地球系统科学研究中起着重要作用。简要介绍海岸带科学前沿-海岸带海陆交互作用计划 （LOICZ）.     

地理科学的信息化与现代化

20世纪我国地理学的成就是空前辉煌的,奠定了现代化的科学基础,21世纪面对全球化、网络化和知识经济的机遇和挑战,需要把全球研究提到日程上来,对地观测技术系统的进步和时、空分辨率的提高,已使全球化同步动态监测成为现实,“地球信息科学”和“数字地球”战略研究提高了对城市化与资源、生态、环境问题的再认识;增强了地理战略决策和参予工程规划、设计的能力。地理学本来就是取法自然、又以人为本的综合性学科,从来就很注重探索时间规律与空间格局及其转换,通过全球化、网络化和智能化,21世纪的地理科学、必将焕然一新。     

分形理论及其在地貌学中的应用──分形地貌学研究综述及展望

本文简介了分形的有关基本概念,回顾了分形理论在海岸、流水、喀斯特地貌等多种地貌类型和流域地貌发育的形态研究中,以及在地貌过程研究中的应用的新近成果,并提出了今后分形地貌学研究的五个主要方面.     

流水地貌实验的发展与创新——缅怀沈玉昌先生创建流水地貌实验室的历程

作为中国现代河流地貌研究的开拓者和奠基人,沈玉昌先生对开创流水地貌实验研究的初衷,为后人创新流水地貌实验开拓了先河,特撰写本文纪念先生100周年诞辰。主要内容有：①憧憬河流地貌实验与筹建流水地貌实验室。包括先生的初衷、实验室调研与筹建、实验试运行及起步实验;②流水地貌实验室扩建及实验研究蓬勃发展。包括结合国家重大及地方委托项目开展的一系列实验研究,开拓流域地貌系统及坡面发育演变的实验,建立河流地貌过程响应实验相似型理论;③河流地貌实验的新进展。包括河流地貌实验室建设及实验装置更新,河型系统发育演变过程实验的新进展,穹隆与坳陷非均匀升降对河流地貌系统发育影响的实验等。最后进行了展望,为了使中国实验流水地貌学研究继续深化,需要进行6个方面创新探索,特别是：加强构造运动、气候变化及人类活动快速变化导致的非稳定状态河流动力地貌过程实验研究,揭示其复杂性、敏感性及前兆性特征,加强实验研究力量的协作与融合,加强流水地貌实验研究的综合性、交叉性学术交流。     

新疆地形复杂度的空间格局及地理特征

地形复杂度（TCI）是区域地表外在形态结构的数字化表达,既可表征坡面单元的多样性及其组合形式的复杂性,也可映射地球内外营力在地表留下“烙印”的过程,其客观描述和定量表达可为地表形态定义、刻画及分异等地形地貌理论研究提供重要依据。新疆独特的山盆地貌结构为地貌学研究提供了理想的场所。本文基于“倒金字塔滤网系统”逐步筛选微观和宏观坡面因子并确定权重进而构建地形复杂度模型;运用均值变点法确定新疆地形复杂度的最佳窗口,分析不同地貌单元地形复杂度的空间异质性,进一步探究不同营力作用对地表复杂程度的贡献。结果显示：① 地形复杂度模型综合相关性分析、聚类分析、变异系数法与主成分分析等方法对地形因子进行客观筛选与科学组合,使其具有全面客观性及独立有效性。② 地形复杂度以ASTER GDEM数据（30 m）为基础,得到最佳窗口（14×14）下全疆TCI介于0.13~46.36。山地与盆地相同地貌类型TCI面积占比峰值相近,不同地貌类型可比较其斜率、偏度及峰度得以区分。在经纬向上能更好的刻画出独立山峰及深切峡谷等局部地形分异,TCI≈1可作为平原与山地地貌单元之间的分界值。在高程分区下TCI>2时为各山系（山群）震荡高程区起始处,山麓处TCI曲线差异显著。③ 地形复杂度能较好的体现不同外营力在地表留下的痕迹,一定程度上也可表征外营力对不同成因地貌类型的贡献度。本研究对新疆地形地貌的形态特征和形成原因等方面提供理论依据和科学方法,可为地形地貌研究、生态环境影响以及区域发展评价提供实践指导。