Chinese progress in geomorphometry

Geomorphometry, the science of digital terrain analysis (DTA), is an important focus of research in both geomorphology and geographical information science (GIS). Given that 70% of China is mountainous, geomorphological research is popular among Chinese scholars, and the development of GIS over the last 30 years has led to significant advances in geomorphometric research. In this paper, we review Chinese progress in geomorphometry based on the published literature. There are three major areas of progress: digital terrain modelling methods, DTA methods, and applications of digital terrain models (DTMs). First, traditional vector- and raster-based terrain modelling methods, including the assessment of uncertainty, have received widespread attention. New terrain modelling methods such as unified raster and vector, high-fidelity, and real-time dynamic geographical scene modelling have also attracted research attention and are now a major focus of digital terrain modelling research. Second, in addition to the popular DTA methods based on topographical derivatives, geomorphological features, and hydrological factors extracted from DTMs, DTA methods have been extended to include analyses of the structure of underlying strata, ocean surface features and even socioeconomic spatial structures. Third, DTMs have been applied to fields including global climate change, analysis of various typical regions, lunar surface and other related fields. Clearly, Chinese scholars have made significant progress in geomorphometry. Chinese scholars have had the greatest international impact in areas including high-fidelity digital terrain modelling and DTM-based regional geomorphological analysis, particularly in the Loess Plateau and the Tibetan Plateau regions.     

GNSS用于杭嘉湖平原地面沉降机理的研究

为研究GNSS静态观测监测大面积区域平原沉降机理,在杭嘉湖平原地区建立了由25个基准点和15个监测点组成的基准监测网,并根据2008-2014连续6年的GNSS大地高与精密水准测量数据的对比分析,验证了GNSS静态观测方法的实际精度。结果表明:GNSS大地高变化可以替代精密水准测量获取水准测量点的沉降值,为研究大区域平面沉降监测提供了有力支撑。     

利用Terrasolid进行机载与车载LiDAR点云数据的融合

介绍了一种利用Terrasolid软件进行机载与车载LiDAR点云数据融合的方法,通过分析两种扫描系统采集点云之间的共性与特性,制定了融合取舍原则,得到了覆盖范围全面的LiDAR点云融合成果,为LiDAR点云数据的应用和推广提供了良好的基础。     

东北地区城市民生质量测度与空间分析

民生问题是当今中国政府和民众高度关注的热点问题,也是全面建成小康社会进程中需要迫切解决的关键科学问题。借鉴当代中国人的价值观结构,构建了民生质量评估指标体系,定量测度了东北地区34个地级市的民生质量指数,并采用ESDA和多元线性回归模型探讨其空间分异特征及其影响因素。研究结果表明：① 东北地区城市民生质量呈等级分布特征,且“两极分化”明显。② 经济实力、产业结构、城市化和地理邻近性对民生质量空间分异有重要影响。     

基于SWAT模型的梅江流域非点源污染时空分布特征

利用SWAT模型对亚热带季风湿润区红壤背景下江西省梅江流域非点源污染进行了模拟,并根据实测数据对模型的参数进行了率定和验证。在确定模型适用性的基础上,进行氮、磷营养盐负荷计算,分析了流域非点源污染负荷时空分布特征。结果表明：研究区非点源污染负荷具有显著的时空分布特征,在时间变化上,氮、磷污染负荷与降雨有明显相关性,R2分别是0.909和0.921;硝态氮年平均污染物负荷排放方式主要以下渗为主,下渗硝态氮排放量占总量的63%,与流域内高植被覆盖率有关;在空间分布上,有机氮与有机磷空间分布基本一致,流域内污染物主要分布在梅江中下游的黄陂河与会同河流域,不同土地利用下非点源污染负荷以耕地排放量为主。     

局部最优形态参数的RBF分块地形插值方法与实验

径向基函数（Radial Basis Function,RBF）是一种不需对数据做任何假设,能准确逼近任意维度数据的空间插值方法。其特别适合于复杂地形的数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）插值重建,但随着已知点数量的增加会导致插值模型求解困难或缓慢。针对这个问题,本文基于二叉树自适应递归分块原理,采用局部最优形态参数的RBF分块插值方法进行DEM插值重建。首先,设定子区域最小点数阈值和相邻子区域的重叠率,自顶向下,对研究区域进行递归分块,构建区域分块二叉树,对二叉树叶子节点区域,采用逐点交叉验证（Leave One Out Cross Validation,LOOCV）方法求解其最优形态参数,建立局部RBF最优插值模型;然后,根据单元分解原理,采用加权平均方法对相应叶子节点区域内的待插值点高程进行加权求和,自底向上递归求解,得到待插值点最终高程值。以云南某地区DEM进行插值实验表明,采用本文方法进行DEM插值重建,稳定性较好,插值精度高。     

面向城市平原地区暴雨积涝汇水区分级划分的方法研究

汇水区划分是分布式水文模型计算的基础。针对现有方法使用DEM在平原城市地区划分的汇水区不符合实际地形情况,本文提出了一种面向城市平原地区分级划分汇水区的技术方法。该方法从城市用地分类角度出发将城市分为中心城区和郊区,依据城市排水主干水系进行汇水区一级划分,将影响中心城区和郊区的不同径流因子分别融入DEM中,利用细化的DEM进行二级汇水区划分;在此基础上,根据实际汇流情况,结合Voronoi图,对中心城区进行三级划分,最后通过GIS技术进行修正。该方法既结合了传统DEM生成子流域的算法,又融入了城市区域地物地貌特点,能更好地满足城市地区的需要。选择上海市嘉定区西北部地区为实验样区,利用该方法进行汇水区划分比较表明,其对于城市平原地区具有很好的适用性。     

上边界条件对多年冻土地温场数值模拟结果的影响分析

以玛多地区多年冻土为背景,建立多年冻土地温场的数值计算模型,以不同的方式考虑近 60 a 来的气温变化构成不同的上边界条件,通过模型计算分析不同上边界条件下的不同时期温度场、未来冻土退化特征.结果表明：在上边界条件中采用气象站实测近60 a波动温度值和采用近60 a平均恒定值时,浅层冻土地温差异明显,且越浅层地温与越近时间的上边界条件相关.预测未来100 a冻土地温变化趋势发现,相同升温速率和升温初始温度条件下,上边界采用实测60 a波动温度值对冻土退化过程影响较小;升温初始温度值提高到与趋势线衔接后,冻土退化起始时间从约第45年提前到约第20年;60 a实测温度和升温初始温度值均提高到与其初始温度场上边界条件衔接后,冻土退化起始时间从约第20年提前到约第15年;冻土退化从开始到完全退化经历时间为25 a左右.     

青海省共和-玉树高速公路新建块石路基下的温度状况分析

块石路基是多年冻土区应用最为广泛的多年冻土路基形式. 为了研究多年冻土区修筑高速公路后块石路基的效果,选取青海省新建共和-玉树高速公路3个块石路基监测断面的实测资料,对路基修筑初期多年冻土温度状况进行了分析. 结果表明：路基修筑初期路基中心原天然地表下0.5 m处仍表现出季节变化规律,至原多年冻土上限深度处,温度波动幅度急剧减小. 块石路基的保温效果与年平均地温密切相关,年平均地温越低,对冻土的保护效果越显著. 受阴阳坡效应的影响,左路肩/坡脚温度高于右路肩/坡脚. 左右路肩及中心孔下多年冻土上限都得到不同程度的抬升,抬升幅度主要受路基高度影响,与多年冻土年平均地温没有必然关系.     

祁连山大通河源多年冻土区浅层土壤水热时空变化特征

在大通河源不同草甸生态系统中建立浅层土壤水热监测网络. 2010-2011年监测结果表明：土壤温度和水分均具有明显的冻融交替和空间梯度变化格局. 在沼泽化草甸和典型草甸区,土壤融化和冻结末期分别出现在5月底、6月初和11月中下旬;而退化草甸区对应的时间则出现在4月底、5月初和11月中上旬. 在沼泽化草甸和典型草甸土壤温度变化曲线上有明显的“零点幕”时期,而退化草甸则不太明显. 土壤温度曲线的阶段划分结果表明,沼泽化草甸和典型草甸各阶段不存在显著差异,二者阶段划分曲线基本重合,均可以划分为6个阶段：春季升温阶段、春季“零点幕”阶段、夏季升温阶段、秋季降温阶段、秋季“零点幕”阶段和冬季降温阶段. 对于退化草甸而言,春季和秋季“零点幕”时期不明显,阶段划分曲线与前二者具有较大差异. 退化草甸温度曲线“零点幕”时期不显著对应于下伏多年冻土临近岛状多年冻土边缘,是最易于受环境影响变化而发生退化的区域. 3个监测场地浅层土壤水热格局一定程度上指示了下伏多年冻土的空间分布格局.