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。     

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的山区气温地形修正模型——以陕西省耀县为例

提出基于DEM的山区气温地形修正模型,以具有多种地貌类型的陕西省耀县为实验样区,以DEM模拟的坡面与平面太阳总辐射量为地形调节因子,实现对传统山区温度空间推算模型的改进,并与TM6热波段反映的地表温度进行了对比验证。实验结果显示,该方法能够较为精细地刻画山区局地温度随地形的空间分异规律,一定程度上提高了山区地面温度推算的精度。     

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。     

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℃。     

基于DEM的蒸发力空间分布研究

本文以福建省为例，采用彭曼公式计算全省67个气象站的年蒸发力，并建立回归方程。在GIS的支持下，利用DEM进行空间分析，运算生成全省蒸发力的空间分布图。     

基于DEM的黄河流域天文辐射空间分布

基于1 km×1 km分辨率的数字高程模型(DEM) 数据,利用建立的起伏地形下天文辐射分布式计算模型,计算了黄河流域1 km×1 km分辨率各月天文辐射的空间分布。结果表明:局部地形对黄河流域年和四季天文辐射的空间分布影响明显;在太阳高度角较低的冬季,地理和地形因子对天文辐射的影响相当强烈,山区天文辐射的空间差异大,1月份向阳山坡(偏南坡) 天文辐射可为背阴山坡(偏北坡) 的2~3倍,极端天文辐射的差异可达10倍以上;而在太阳高度角较高的夏季,天文辐射空间差异较小,7月份不同地形极端天文辐射的差异仅在16%左右;四季中,地形对天文辐射影响的程度为冬季>秋季>春季>夏季。     

基于DEM的大尺度季风风速空间分布模拟研究

起伏地形条件下的风速空间变化受多种地形因素的影响,以往利用DEM对风速空间分布的模拟一般是在内插基础上进行高程订正,不能反映迎风坡和背风坡的风速差别。利用山东日照1∶5万DEM数据,借助研究区及周边6个气象台站1970—2000年的冬季月平均风速资料,在确定冬季主风向的前提下,利用ARC/INFO软件,综合考虑海拔高度、坡度、坡向和坡位等地形要素对风速的影响,通过编写AML程序,实现了起伏地形条件下风速空间分布的模拟,其结果更接近实测风场,为日照市茶树适生环境评价提供重要的冬季风空间分布基础资料。     

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。     

基于DEM的流域水系分维估算方法探讨

分形理论是现代数学的一个新的分支，是一种新世界观和方法论。分形理论与地学的结合，极大地推动了地理学的发展。介绍了分形理论在水文学研究中的应用和发展，介绍了利用Arc/Info，以DEM为数据源提取流域信息的方法。提供了一种将分形理论、GIS技术和流域地貌模型巧妙耦合，分别用基于覆盖法的分维估算方法和基于Horton定理的分维估算方法计算了马连河流域水系分形维数。这种方法与传统方法相比，具有易于操作、高效等优点。     

基于数字高程模型的艾比湖湖面近期变化研究

以1：10万地形图为基本数据源,在Golden Soft Surfer等软件支持下建立了艾比湖湖区的数字高程模型。在此基础上,再根据水量平衡方程建立了艾比湖的水量平衡模型和湖面面积变化模型。以艾比湖为实例,从年内与年际多个尺度进行研究,探求湖面面积变化规律及其原因。最后探讨了基于该模型得出的流域生态环境改善措施以及该模型在其他流域的推广。     

基于地形因素的秦巴山区人口-经济空间格局及其影响机制研究

地形是影响区域人口分布和社会经济发展的重要因素,尤其在山地区域其影响和约束作用更加明显。以秦巴山区为例,基于SRTM数据提取高程和地形起伏度,借助多种空间分析和地统计学方法,分多个尺度对人口、经济空间的格局和分异特征进行分析,重点从地形要素定量揭示其与人口、经济空间的相互关系和影响程度。研究表明:①秦巴山区人口经济空间分异特征明显,Lorenz曲线和基尼系数结果显示,人口分布具有不均衡性,但不均衡程度低于全国水平,Moran’s I指数结果说明人口、经济空间具有一定集聚特征,且在像元尺度下集聚程度更明显;②人口、GDP密度呈现外围热、内部冷的空间格局,通过像元尺度的空间要素密度分析发现人口、经济要素在垂直方向上的分异十分明显;③样带研究中人口、GDP密度与海拔的变化曲线呈反向相关,人口、经济在小尺度范围对地形有一定的适应性;④经济发展对地形条件依赖性更强,人口和村庄对地形的适应性更加明显;地形的垂直分异特征导致自然环境和区域发展条件的空间差异,进而影响着人口、经济的空间分布格局。     

基于DEM的沟谷系统提取算法综述

该文对近20多a来基于栅格数字高程模型(DEM)提取沟谷系统的方法与技术进行了综述。将沟谷系统提取方法归纳为三类：局部方法、全局方法、局部与全局相结合的方法，比较了各类方法的优缺点。分别综述与比较了提取沟谷系统的三个主要问题——水流路径的确定、洼地的处理以及累计汇流阈值的确定的解决算法以及存在的不足。笔者认为要使这方面的研究走向真正的实用化，必须借助其它的信息，利用人工智能和模式识别等多种手段来实现自动提取。     

基于GIS的山地交通地理信息分析方法与技术

在分析讨论传统山地交通地理信息分析方法弊端的基础上,对基于GIS及GIS-T的山地交通网的建设、管理使用等所需的相关地理信息的分析意义、技术方法等问题进行了探讨。以成都市域的相关数据和MapInfo平台为例,研讨了基于GIS的山地交通地理信息分析基本步骤及山地交通网自身及其主要环境要素的分析内容和方法。研究得到了基于GIS的山地交通地理信息分析方法在可视、实效等方面明显优于传统方法;相关研究的难点及今后进一步深入研究的方向及内容等结论。     

一种基于坡度分析的DEM数字水印算法

提出一种新的基于坡度分析的DEM数字水印算法.该算法以DEM坡度为主要研究对象,由于坡度误差主要集中在平坦地区,而经小波变换后的DEM低频系数信息可反映DEM区域的地形复杂度,因此,通过对DEM低频系数进行分析,可自适应地确定水印的嵌入位置;然后以加性法则将水印信息嵌入低频系数,再经小波逆变换,即可得到含水印信息的DEM数据.实验结果表明,该算法能完全满足水印的不可见性,对DEM数据的高程精度、坡度精度及等高线的提取精度影响都很小,能够满足一定的应用要求,且具有良好的抗噪能力.     

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％.     

我国数字高程模型与数字地形分析研究进展

数字高程模型是最重要的国家基础地理信息数据,基于GIS的数字地形分析的理论、方法与应用,是当今地理学、地貌学界,特别是地理信息科学研究的热点问题。本文从DEM的数据模型、数字地形分析的不确定性、分析方法、尺度效应、高性能计算方法以及地学应用等方面,对我国学者在该领域的研究情况,特别是研究成果进行较全面的梳理与分析。综述显示,我国具有一批从事数字高程模型与数字地形分析的高水平研究力量,研究方向紧跟国际前沿,并取得了丰硕的成果,部分研究内容具有显著创新,年轻一代科学家正加速成长。在黄土高原、青藏高原的区域数字地形分析方面更彰显我国科学家的优势与特色,在国际学术界产生了重要的影响。     

基于DEM的山地地理可照时数空间分布估算统计模型——以重庆为例

为了建立合理、准确且便于估算和应用的山地地理可照时数空间分布模型,本文以重庆为例,首先利用分布式模型估算了30 a平均年和各月可照时数,并利用基于气象行业标准得到的理论值进行了验证;其次,以栅格单元为统计样本,建立了基于地形尺度的可照时数估算的统计模型。结果表明:(1)基于分布式模型的模拟结果具有较高可信度,除10月外,其他各月和年的相对误差均小于10%,且东北和东南部的相对误差较中西部高。(2)西部方山丘陵区的可照时数高,中部平行岭谷区次之,东北和东南部低。冬季可照时数的空间异质性最大,夏季次之,春秋季接近,均较小。(3)各月和年可照时数与主要地理和地形因子之间的相关关系均表现为极显著性,各月复相关系数在0.7929~0.8277,年复相关系数为0.8522。(4)重庆可照时数估算统计模型在一定程度上简化了分布式模型的计算步骤和计算量,便于其应用,并可为其他地区估算可照时数提供方法参考。     

基于DEM的长江上游土地利用分析

全球环境变化与可持续发展是当今关切的重大问题之一,而土地利用/覆盖变化研究则是其中的热点和前沿领域。目前,严重的生态环境已成为长江上游地区经济社会发展的重大障碍,也是本区和整个长江流域实现可持续发展的最主要的制约因素。本文在DEM基础上,分析了2000年长江上游高程、坡度和坡向与土地利用的关系。研究结果表明,随着高程、坡度和坡向的变化,2000年长江上游的土地利用类型也有很大差异,这些因素对长江上游的土地利用有着重要的影响。为了保护生态环境,促进本区和整个长江流域实现可持续发展,需进一步因地制宜,结合高程、坡度和坡向等影响因素优化土地利用类型和改善地表覆盖。     

基于DEM的黄土高原丘陵沟壑区沟谷网络节点研究

选择黄土高原3个典型地貌类型区为试验样区,基于数字高程模型(DEM)沟谷网络与沟谷网络节点自动提取技术,得到了各样区沟谷网络节点,并从地貌形态学、沟谷成因学以及水文学原理出发,对不同级别沟谷网络节点水流累积属性进行了深入分析,结合数理统计方法获得了：(1)同一沟谷系统不同分辨率沟谷网络节点水流累积量均值分级统计规律;(2)不同地貌类型样区相同分辨率沟谷网络节点水流累积量均值分级统计规律。该结论能够有效解释黄土高原丘陵沟壑区各级沟谷系统的形成机理及其空间分异规律,同时能够合理地说明沟谷系统发育与地表侵蚀、切割强度之间的相互关系。