DEM 点位地形信息量化模型研究

针对DEM 点位, 首先应用微分几何法对其所负载的语法信息量进行测度, 其次根据地形特征点类型及地形结构特征确定其语义信息量, 然后基于信息学理论构建了DEM 点位地形信息综合量化模型。在此基础上, 以黄土丘陵沟壑区作为实验样区, 对DEM 点位地形信息量提取方法及其在地形简化中的初步实例应用进行了探讨和验证。实验结果显示, 所提出的DEM 点位地形信息量化方案可行;基于DEM 地形信息量指数的多尺度DEM 构建方案, 具有机理明确、易于实现的特点, 并通过优先保留地形骨架特征点, 可以有效减少地形失真, 从而满足不同层次的多尺度数字地形建模和表达要求。对DEM 点位地形信息进行有效量化, 为认识DEM 地形信息特征提供了一个新的切入点, 同时为多尺度数字地形建模提供理论依据与方法支持。     

遥感影像地形校正研究进展及其比较实验

地形校正作为复杂地形区遥感影像预处理的重要步骤,对提高地表参数遥感定量化精度具有重要意义。为此,在简述地形校正含义与目标的基础上,回顾并总结了国内外各种地形校正方法并将其划分为基于波段比、DEM和超球面3类方法,以期为地形校正及相关研究提供参考。在DEM的支持下,采用11种地形校正方法对ETM+影像进行了校正比较实验,研究表明:(1)VECA、b、C、Teillet-回归、SCS+C、Minnaert和Minnaert-SCS校正7种地形校正效果较好,可用于遥感影像的地形校正;而Cosine-T、Cosine-C、SCS和Cosine-b校正存在过度校正现象,不宜选择。(2)VECA与b校正模型校正效果最好,且VECA校正比b校正可操作性更强。在此基础上,从地形效应的理论诠释与数学表达、DEM数据、地形校正应用研究3个方面探讨了目前该领域存在的一些问题和难点,并对今后可能的工作重点和研究方向提出了建议。     

不同地形校正模型计算地形复杂山区地表反射率的对比

地表反射率对定量遥感有重要意义,其在复杂地形区会受到地形条件影响。地形校正可以减小或消除山区遥感影像中地形因素影响。以梵净山区为研究区,利用Landsat-5 TM影像、DEM及坡度、坡向数据,采用10种地形校正模型进行比较实验,以发现其在反演地表反射率时存在的问题,并为选择适合地形复杂山区地表反射率反演的地形校正模型及相关研究提供参考。结果显示:1.SCS+C、Minnaert、b、Teillet-回归、VECA、C模型地形校正效果较好,可用于反演山区的地表反射率,但是当坡度为0°时,Minnaert、Teillet-回归、VECA模型存在问题;2.Cosine-b、Cosine、SCS和Cosine-C模型存在过度校正现象,Cosine和SCS模型甚至可能出现反射率大于1的异常值,不宜选择;3.在通过采样获得经验参数的情况下,Minnaert模型对样点选取较为敏感,而SCS+C和b模型对样点选取的敏感性较低。在较大范围的地形复杂山区反演地表反射率时,SCS+C和b模型更合适。此外,从DEM数据、大气校正模型、地表覆被类型方面分别探讨了其对地表反射率的影响并提出了改进建议。     

基于DEM的地形单元多样性指数及其算法

在阐述地形信息表达研究进展的基础上,提出基于DEM地形单元多样性指数的概念和算法。地形单元多样性指数综合了高程、坡度、坡位、坡向、汇流量和水域信息等要素。其算法集成地形位置指数和地形湿度指数算法,采用图层叠加分析,设定分类、分级指标,进行重分类组合,划分地形单元类型,利用窗口分析法计算地形单元多样性指数。以四川省为试验区,利用精度为100 m的DEM数据和水域分布数据进行模拟计算,地形单元划分为13种典型类型,统计窗口半径设为900 m,计算出的多样性指数值小于0.5的区域仅占总面积的11%,大于0.75的区域达57%,符合实验区地形特征,并对算法进行了可行性分析和验证。结果表明,该算法提取的地形单元多样性指数可以有效反映地表形态的多样性特征及其变化。该研究结果为进一步探讨基于DEM地表形态信息的概念体系,以及从微观到宏观的地形信息空间分析研究创造了条件。     

大规模地形漫游中的实时LOD算法研究

大规模地形漫游在游戏、仿真、虚拟现实等领域有着广泛的应用。该文在总结现有地形简化算法的基础上,提出了一种基于动态调度的地形块内视点相关二叉树简化算法,有效地简化地形,实现大规模场景的实时漫游。     

一个计算山地地形参数的计算机模式

本文提出了一个虚拟次网格二维差分格式,依此建立了一个计算山地小地形参数(即局地平均坡向、坡度和地形遮蔽角)的通用计算机模式。模式的输入参数为研究地区的拔海高度网格化后的资料、空间格距和网格点数;模式的输出结果为每个格点上的坡向、坡度及沿任一方位上的地形遮蔽角以及一些地形统计值。由此,可较准确、客观地制作出研究山区的坡向、坡度图和地形遮蔽图。经实测验证,模式的计算值与实测值比较吻合。     

基于地形特征的流域水文相似性

流域地形控制着地表径流的路径和累积水量的空间分布。地形指数ln(a/tanβ)反映了径流在流域中任一点的累积趋势以及重力使径流顺坡移动的趋势,流域地形可以用地形指数的空间分布来表示。地形指数可用作水文相似性指数,即具有相同地形指数的点对降雨具有相同的水文响应。TOPMODEL利用地形指数频率分布计算流域径流过程,可以认为:具有相同地形指数频率分布的流域具有水文相似性。分析认为长江流域上游的沿渡河流域与香溪河流域具有水文相似性,利用香溪河流域率定的模型参数计算的沿渡河流域径流过程,与实测过程拟合较好     

芦山地震重灾区地形因子分析

地形条件与山地灾害的发育密切相关,是山地灾害危险性评价的重要因子.以四川省芦山县“4·20”7.0级强烈地震灾区的芦山、宝兴、天全3县为研究区,应用GIS技术计算研究区坡度、地形位指数与地形起伏度,通过流域水文分析方法实现宝兴县子流域划分并提取沟床纵比降,分析灾区地形因子特征,结合灾后崩塌滑坡遥感解译结果,探讨次生山地灾害分布与地形因子的关系.结果表明,研究区坡度大于25°的面积占区域总面积的73.89％,地形位指数大于0.4的区域面积占总面积的85.92％,起伏度大于500 m的占87.41％,各地形因子面积比率最大的区段分别为坡度35°～40°、地形位指数0.648 ～0.666、起伏度500～1 000 m;宝兴县子流域沟床纵比降数值集中于100‰ ～ 300‰范围内.坡度30°～50°的区域为崩塌滑坡的高发地段;崩塌滑坡的优势地形位处于地形位指数0.228～0.246和0.34～0.61之间的区域;起伏度在500～1 000m的区域为崩塌滑坡的集中分布区.研究结果可为灾害评估及灾后恢复重建提供参考依据.     

土地利用变化的地形梯度特征与空间扩展——以北京市海淀区和延庆县为例

选择北京市海淀区、延庆县作为研究区,利用1992年、2002年遥感影像数据,借用地形位梯度指数,研究了土地利用变化的地形梯度特征及其空间扩展形势。研究表明:(1)海淀区建设用地受到经济和社会发展驱动明显,表现出既向低地形梯度位也向高地形梯度位扩展;但农业用地、果园因建设用地扩展受到挤压,表现为向更高地形位扩展态势;林地在高地形位得到了明显恢复,也有向更低的地形位扩张的趋势,但灌草地和未利用地在中高地形位受到林地挤压,低地形位受到农业用地、果园挤压,优势地形位明显萎缩;(2)延庆县建设用地扩展受地形位驱动作用明显,主要集中在低地形位区域;农业用地主要分布在较低地形位上,变化不大;果园在经济发展需求驱动下,向更高地形位扩展;林地在较高地形位得到较好恢复,对灌草地、未利用地产生了挤压作用,使得灌草地、未利用地在中高地形位的优势度降低,优势分布区间趋于萎缩。     

DEM地形简化指标的分析研究

该文对基于局部误差、曲率和法向量的5个地形简化指标进行分析评价,用离散的高斯合成曲面来模拟真实DEM,以解析得到的高斯曲率作为地形简化指标“真值”,通过对各个指标“保特征性”可信度的分析,获得对这5个指标的整体评价：1)基于法向量的地形简化指标更能反映地形特征;2)各指标的“保特征性”随简化比的减小呈线性上升;3)各指标的优劣排序对地表形状和分辨率不敏感;4)各指标“保特征性”可信度在同一分辨率下较为稳定。并用实例验证结论的正确性。     

面向DEM地形复杂度分析的分形方法研究

在基于栅格DEM数据的基础上,应用分形几何学方法,采用元分维模型理论,提出一种描述DEM地形复杂度的分形分析方法,并得出分析指标———地形分维指数(TFI)。实验证明,该指标可以有效描述栅格DEM数据反映的地形变化特征,分析窗口由小到大的规律性变化反映出地貌从微观到宏观的变化情况,因此其既可以作为对栅格DEM所描述地形进行评价的坡面因子,又可以作为基于DEM的地貌类型区自动划分的参照依据。     

数字地形分析在滑坡研究中的应用综述

高效的数字地形分析（Digital Terrain Analysis,DTA）是滑坡预测与评估研究的重要手段。文章综述了DTA在滑坡研究中的应用现状,基本内容包括地形因子分析、地形形态分析、地形单元划分以及DEM与滑坡模型的结合分析。地形因子分析的应用多而广,主要思路是在地形因子与滑坡发育的关系研究基础上分析其滑坡敏感性,进而构建滑坡预测和评估模型;地形形态分析是滑坡识别的重要手段,加强地貌形态和滑坡发育的关系研究有助于对潜在滑坡地形的识别;地形单元划分能为滑坡研究提供统计和分析单元;DEM与滑坡专业模型的结合方式多样,程度各异。同时,从尺度选择与转换的角度探讨了DTA滑坡研究的尺度问题,分析了DTA的局限性,指出DEM不能提供完备无误的地形信息,DTA不能完全取代常规的地形分析。最后,基于以上论述对未来的研究趋势提出了展望。     

青藏高原西北缘地形抬升速率与地质年代的关系

基于数字高程模型数据和地质数据,首先对青藏高原西北缘西昆仑山脉的山脊线和山麓线进行地形剖面及其地面组成物质形成的地质年代分析,据此获取了从西北到东南的5座典型山峰:昆盖山、慕士塔格山、塔什库祖克山、慕士山和托库孜达坂山的相关数据;然后以公格尔山为例,探讨了山峰区域典型地形剖面线的获取方法;最后对5座山峰进行了典型地形剖面获取及其对应山体组成物质形成的地质年代分析,计算了每座山峰在不同地质年代的组成物质下的地形抬升速率.研究结果表明:西昆仑山脉从西北到东南的5座典型山峰,地形抬升速率在两端较大,中间部位则相对较小,在塔什库祖克山最小,呈近似“V”形;从西北部的昆盖山到东南部的托库孜达坂山,山体组成物质形成的地质年代数量为3-4-5-4-3,呈现先增多后减少的变化趋势,呈“A”形;因此,地形抬升速率与地质年代数量之间呈现负相关的关系.     

山区地形开阔度的分布式模型

 地形开阔度是影响山地辐射平衡及其分量的重要地形因子,是山区散射辐射、地形反射辐射等计算的重要参数。在复杂的地形条件下,地形开阔度的计算很难用数学公式描述。 利用数字高程模型（DEM）,全面考虑了坡地自身遮蔽和周围地形相互遮蔽的影响,提出了山区地形开阔度的分布式模型和算法。以1 km×1 km分辨率的DEM数据作为地形的综合反映,计算了起伏地形下中国地形开阔度的空间分布。同时,利用100 m和1 km两个分辨率的DEM数据,从不同DEM分辨率和不同地貌类型两个方面探讨了地形开阔度的空间尺度效应,阐明了区域地形开阔度随地形地貌和空间分辨率的变化规律。所提供的山地开阔度的数据可作为基础地理数据供相关研究应用。     

地形分析与地理信息系统在水文地貌学中的应用

本文阐述了利用地理信息系统进行大面积及高分辨率的地形分布方面的最新进展，并且讨论了一些由地理信息系统获得地形参数的规律，并提供了作者本人的一些设想。     

季风与地形对台湾降水的影响

本文以季风环流的季节变化及地形两大因子对台湾降水的影响进行了研究分析，结果显示：东北季风和地形共同影响，造成冬半年台湾东北部多雨和西南部干旱；夏半年由于受西南季风的影响，出现了岛西部降水略多于岛东部的现象，且由于西南季风的影响，缓解了西南部干旱．台湾地形对降水的影响居全国之冠，海拔高度每上升100m，年降水量递增值都大于100mm，海拔500mm左右的低层递增率更是高达266．5mm／100m．     

旅游风景地貌初探

本文探讨了风景地貌的概念及风景地貌的基本结构和特征。根据风景地貌的形态要素与区域地貌学的形态要素的平均比值,提出风景地貌的质量参数,在结构与功能协调一致的观点下对风景地貌的功能与容量进行了系统分析。