生态地貌学研究体系及其功能提升探讨

地球表层是人类生存的家园,地表形态直接或间接影响人类生活、生产和社会经济活动。地貌学和生态学是与人类关系密切的学科。自然实体与人文实体都依附于地表,研究生态与地貌关系的科学便统称为生态地貌学,直接影响人类生存选址、生存保障、生产方向、产业布局、交通、城乡建设等,因此,生态地貌学是保障人类生存与社会经济可持续协调发展的基础性与应用性极强的学科,是国家实现生态文明战略的基础性学科。生态地貌学研究生态与地貌两者相互作用形成的生态地貌综合实体,学科体系包含地貌基础学科、生态基础学科及其相互作用形成的生态地貌学科。生态地貌学科下又包含生态地貌区划学、生态地貌类型学、生态地貌资源学、生态地貌岩态学、生态地貌遥感与GIS技术、生态地貌管理与规划等分支学科,是目前仍然属于探索性的学科。生态地貌结构可表达为：由地貌与生物成分、类型、区域组合、数量构成及其空间排列组合方式。从生态地貌结构理论出发,对其功能进行系统梳理,主要可以归纳为区域结构、类型结构、资源结构、岩态结构等多种类型。不同结构类型具有不同的功能,主要功能有提升中国自然地理区划质量与空间定位功能、生态评估与生态设计功能、土地利用评估与利用结构调整功能、地质地貌灾害成因和防灾减灾对策功能等。故该研究意在实现生态地貌功能间协调、高效可持续,通过对各功能进行整合,形成功能体系,并从调控管理上提出了提升功能能力的设计路径。     

月球哥白尼纪次级坑的形态特征及其空间分布

月球次级坑是月球上的一种地质特征,易与初级坑相混淆,对月表定年影响大,同时对主撞击坑的撞击方向有一定的指示意义,因此识别和筛选出次级坑是一项重要的工作。综合考虑撞击坑空间分布位置和直径关系,选取哥白尼纪5个典型撞击坑为研究对象,基于遥感影像和地形数据,通过总结相关学者对特定形态指标与次级坑定量关系的研究,构建4个形态指标(不规则度、椭圆度、深径比、坑缘高度与直径比)及其参数范围,进行次级坑的智能化识别、提取与空间分布研究。最终识别出次级坑总数量为17 811个,在此基础上构建了包含位置、大小、形状、距离和方向5大类的数据库;并研究了距主坑边缘不同距离范围内次级坑的规模和空间分布特征;提出了基于次级坑主轴方向判定撞击坑入射方向的新方法。研究结果表明:①在规模大小上,月海次级坑直径大小主要集中在初级坑直径的(2. 7±0. 11)%以下;月陆次级坑直径大小主要集中在初级坑直径的(3±0. 3)%以下;在空间分布上,月海与月陆次级坑分布规律相一致,次级坑数量占总次级坑数量的90%时,其分布距离是最大分布距离的(57±7)%;②Tycho撞击坑的入射方向为W-E方向,Copernicus撞击坑和Kepler撞击坑的入射方向为SE-NW方向,Aristarchus撞击坑和Jackson撞击坑的入射方向为NW-SE方向。这些认识将对更准确地开展撞击坑撞击方向的研究提供参考。     

高原地区LST空间分异特征及影响因素研究——以桑珠孜区为例

揭示高原地区地表温度(land surface temperature,LST)空间分异特征及影响因素对当地气候变化研究的意义重大。现有研究主要分析了LST与单因子的关系,但以高原地区为研究区,结合多方面因子进行LST空间分异特征与影响因素定量分析的研究还相对较少。文中以西藏自治区日喀则市桑珠孜区为例,利用Landsat8遥感数据,采用辐射传输方程算法和普适性单通道算法反演研究区LST;应用地理探测器模型中的因子探测器与交互探测器分别定量探测出单因子与多因子共同作用时对LST的影响程度。研究结果表明,可量化因子中,LST随坡向度数的增加呈现出先增加后降低再增加的趋势,其他因子与LST间均呈明显的负相关关系,但下降速度存在差异;海拔是影响高原地区LST空间分布与分异特征的最主要因素,其后依次为归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、坡向、归一化水汽指数(normalized difference moisture index,NDMI)、土壤类型、坡度与年均降水量;高原地区LST的空间分布与分异特征的形成是多种因子共同作用的结果,所有因子在交互作用下均具有协同增强作用,海拔与坡向、海拔与NDMI以及海拔与NDVI的影响最为显著。     

基于信息量模型的玉树地震次生地质灾害危险性评价

2010-04-14发生在青海省玉树的Ms7.1级地震引发了大量的地质灾害.基于GIS技术和信息量模型方法,以坡度、坡向、高程、坡形、地貌类型、断层距和地层岩性为评价因子,通过空间分析计算各因子的信息量,分析地质灾害在各因子中的空间分布特征,对各评价因子图层进行空间建模,将获取的信息量图划分为高度、中度、轻度三级危险区,通过遥感解译研究区实际滑坡分布,与危险性分布图叠加表明:本次研究得出的危险等级与实际的滑坡发生情况相吻合,为灾区重建提供参考依据.     

密云水库周边山区滑坡泥石流易发区预估

滑坡、泥石流等地质灾害的易发度主要是地质灾害自然属性特征的体现,它与孕灾环境的各项因子密切相关。这些因子包括地形地貌、流域水文、构造等内部条件因子以及地震、降雨等外部触发因子。为突出反映滑坡及泥石流主导因子的作用,本文参考了许多研究所采用的评价方法和因子选择,重点选取对该地区滑坡及泥石流发生区域分析评价起一定主导作用的、便于研究区域数据资料与空间资料匹配、关系密切的几个指标,包括地形地貌要素(坡度、坡向、坡形、相对高差、地貌类型)、环境要素(植被指数、河网密度、洪水淹没范围)、构造要素(距断层的距离、断层密度、地质岩性),通过对这些因子的敏感性进行分析,采用专家打分方法确定每种要素及因子的权重,借助因子加权叠加办法得出研究区地质灾害易发程度空间分布,用于表示其可能发生的统计意义上的可能性(概率),该研究对于区域地质灾害预防具有一定的适用价值。     

玉树地震后结古镇群发式泥石流灾害数值模拟及危险性分析

青海省玉树州结古镇北山的5条泥石流沟曾在2003-07发生过群发式泥石流灾害.强烈地震发生后的5～10 a是泥石流的高发期.2010-04-14(简称"4.14")玉树地震使结古镇周围山体出现大最崩塌、滑坡,为后期群发式泥石流灾害发育提供了丰富的同体物源.根据国务院划定的结古镇地震灾害重建规划范围及野外考察资料,在GIS环境下,采用对泥石流运动方程进行求解,并结合泥石流运动过程中的地形、坡度、沟道、流量过程、含沙量等信息,对结古镇重建区范围内的17条沟进行了泥石流运动-淤积过程数值模拟.对模拟结果的分析表明,结古镇灾后重建区受泥石流威胁极大,泥石流到达结古镇后,其最大流速、泥深及能量仍具有较大破坏性;对现有老城区威胁严重的泥石流沟是结古陇巴和德念陇巴,对规划新区具有严重威胁的泥石流沟是热翁陇、上尖果陇、下尖果陇以及显子陇,扎曲河部分河段有被泥石流堵断的危险.建议在重建规划中对泥石流沟进行工程治理,保障"新玉树,新结古"灾后重建的安全.     

新疆地貌区划的一个新方案

在分析总结和借鉴继承前人地貌区划工作的基础上,开展新疆地貌区划研究.首先认为地貌区划既是对地貌划分的结果,也是地貌划分的方法与过程,同时还是认识地貌特征和发现地貌规律的一种科学方法.第二,确定新疆地貌区划的主要原则为区域性原则和等级系统原则,选择自下而上的类型合并与自上而下的区域分割相结合,协调使用的区划方法.第三,在区划原则和区划方法的指导下,对新疆地貌类型分布规律进行定性与定量研究,提出基于遥感和GIS技术的新疆地貌区划新方案,将新疆分为6个地貌区、23个地貌亚区和195个地貌小区.结果表明,该地貌区划方案能够体现出新疆各地貌类型及其分布格局,并具有区划等级的系统性,地貌分区的完整性,以及区划界线的准确性等特点.     

黄土高原丘陵沟壑区切沟侵蚀与地形关系分析——以纸坊沟流域为例

沟蚀是土壤侵蚀研究的主要内容之一,地形地貌是沟蚀的一个重要影响因子。本文以安塞纸坊沟流域作为研究区域,选择土地利用方式、土壤类型、坡度坡长因子、平面曲率、坡向和地形湿度指数6个因子,通过因子内切沟所占比重/整个研究区切沟所占比重计算各个因子的权重值,通过空间叠加分析土壤侵蚀敏感性,并通过重分类的方法把土壤侵蚀敏感性分为基本无侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀、剧烈侵蚀5个等级,来研究切沟侵蚀与地形的关系。结果表明：切沟多发生在坡度坡长较大、地表湿度较高的林草地区域和更容易发生侵蚀的黄绵土区域,并且多分布在阴坡的凹面;对比分析切沟侵蚀和土壤侵蚀敏感性,切沟大多分布在中等侵蚀敏感性以上的区域,约占总切沟的90%;实验权重值对验证区冲沟的响应精度为82.43%（中度侵蚀及其以后阶段）,与实际值90.53%相差不大,说明此种方法对黄土丘陵沟壑区具有一定适用性,对黄土丘陵沟壑区水土保持工作有重要意义。     

基于USLE和GIS的水土流失敏感性空间分析——以河北太行山区为例

以USLE方程为理论指导,遥感影像为主要数据源,基于ArcGIS 进行水土流失敏感性空间分析。选择降雨侵蚀力、土地利用类型、坡度、植被覆盖度等影响因子构建水土流失敏感性评价指标体系,在考虑不同因子影响作用大小的情况下,运用空间分析的方法按标准将水土流失敏感性分为五级;并以河北太行山区为例进行研究,利用危险性指数表征研究区水土流失敏感性大小,分析研究区在不同地理背景下的水土流失敏感区的空间分布特征。研究表明：河北太行山区的水土流失敏感性危险性指数为3.97;空间上水土流失敏感性分等级呈现明显的条带状分布;中度敏感区所占面积比例最大,为39.2%;整体水土流失敏感性中度偏重。     

全月球撞击坑形貌特征的识别与多指标表达

全月球撞击坑数据是支撑月表形貌研究以及月球工程探测和科学研究的重要基础性数据,其全面性、精确性是衡量一个国家科技水平甚至综合国力的重要指标。基于嫦娥一号、Clementine多光谱等探月数据,智能化人工提取了全月球106030 个直径大于500 m的撞击坑,在IAU 公布的有名称的撞击坑及其描述形貌特征指标的基础上,建立了描述全月球撞击坑形貌特征的指标体系并获得了所有撞击坑指标的属性值。针对现阶段尚无一套完整的全月球撞击坑数据库的现状,采用面向对象的Geodatabase数据模型组织全月球撞击坑数据,构建了包含位置、大小、形状、坡度、方向、中央峰、辐射纹等7 个大类52 个小类指标的全关系型数据库,其可对撞击坑空间数据和属性数据进行一体化管理,实现了对撞击坑数据的存储、检索、处理和应用,为其他月球科学研究基于数据库进行数据挖掘和应用提供了海量基础数据,为后续月球其他资源数据库的构建提供借鉴。今后将进一步完善更新维护全月球数据库的工作。