地形对黄河流域太阳辐射影响的分析研究

起伏地形中太阳总辐射由直接辐射、散射辐射、周围地形反射辐射三部分组成,依据各部分太阳辐射产生机理的不同,分别设计模型以综合考虑天文因素、大气因素、宏观地理因素、局地地形因素（坡向、坡度、地形相互遮蔽）是必须的。基于数字高程模型（DEM）数据和遥感影像,在全面考虑各种因素的基础上,建立了依托常规气象站观测资料的起伏地形下太阳总辐射计算模型,完成了黄河流域1km×1km分辨率太阳总辐射分布式模拟。结果表明：受坡地自身遮蔽和周围山地相互遮蔽的影响,总体平均而言,山地接收的太阳总辐射较平地少;局地地形对太阳辐射的影响程度随季节而变,在太阳高度角较低的季节,局地地形的影响较为显著。     

重庆山地月平均气温空间分布模拟研究

利用月平均气温物理经验统计模型,结合重庆市及周边51个气象站1961-2000年常规气象观测资料和重庆市1:25万DEM数据,充分考虑地形(海拔、坡度、坡向和地形遮蔽)、太阳辐射、长波有效辐射等因素对气温的影响,完成了复杂地形下重庆市山地100 m×100 m分辨率月平均气温空间分布的模拟.模拟结果能较好地反映气温的宏观分布趋势和局地分布特征,月气温模拟平均绝对误差最大为0.40℃,全年平均为0.21℃.采用交叉验证、个例年验证和野外考察资料验证对模拟结果和模型性能进行了多方面的考察,结果表明:交叉验证误差全年平均为0.26℃;个例年验证误差全年平均为0.30℃;8个野外考察点验证各月误差总体小于1.0℃.     

黑河流域上游降水精细化分布与总量年际变化

利用黑河流域100 m×100 m地理地形资料及气象测站多年降水和风向资料,依据坡度、盛行风向与迎风坡对地形抬升速度影响的数学模式,对主导风向效应指数进行了扩展,构建了新的耦合坡度、坡向和主导风向的局地地形因子.通过回归分析,建立了逐年6-9月降水量与地理和局地地形因子的回归方程,通过GIS空间分析技术扩展得到了黑河流...     

利用TM遥感影像和DEM估算山区地表反照率

利用Landsat TM遥感影像可见光-近红外波段的数据和DEM,计算了复杂地形条件下的反射率,再将窄波段的光谱反射率组合得到地表反照率.在计算反射率时解决了两方面的问题:计算太阳入射光谱辐射时考虑了微观地形因素的局地海拔、地形坡度、坡向、地形遮蔽等参数对较高分辨率影像的影响;考虑了大气对遥感图像的影响.在全面地考虑了大气和地形对影像影响的基础上,发展了一个适用于利用DEM和较高分辨率的卫星影像计算复杂地形条件下的地表反射率和反照率的模型.以黑河上游山区为例,利用TM图像和DEM计算了复杂地形条件下的地表反照率,对结果进行验证表明模型合理可行.     

沙坝地形上沿岸流不稳定运动模式变化特性

为研究沙坝地形上沿岸流不稳定运动特征模式变化特性,建立了考虑底摩擦影响的不稳定模型,并用该模型计算了两种沙坝地形(坡度分别为1:40和1:100)上的不稳定特征模式,这些模式内容包括不稳定运动波长、传播速度、不稳定增长率和扰动速度场。将这些结果与忽略底摩擦计算结果进行了比较,分析了底摩擦对不稳定特征模式的影响。上述研究表明沙坝地形上不稳定运动传播速度约为时均沿岸流最大值的0.71~0.79;1:40沙坝地形上产生不稳定运动所用的时间比1:100地形上更短;底部摩擦可以很大程度上抑制沿岸流不稳定运动的产生;一般观测到的(准)韵律形、新月形沙坝都在后剪切区(紧邻时均沿岸流最大值向海方向区域)产生;不稳定运动在沙坝处运动最强,并且坡度越缓,不稳定运动沿岸方向波长越长。     

参考作物蒸散量的分布式模型

在对参考作物蒸散量计算模型的参数(气压、辐射)进行地形(坡度、坡向和高度)校正的基础上,利用GIS的空间分析功能,建立了基于数字高程模型(DEM)的区域参考作物蒸散量的分布式模型.并以内蒙古半干旱鄂尔多斯高原沙地区(面积为114km2)的考考赖沟流域为例,计算了该区参考作物蒸散量的空间分布.参数校正前后的计算结果比较表明:参考作物蒸散量在受地形影响的情况下,具有较大的空间变异性,且这种变异程度随模型空间分辨率的降低而减小.模型的建立与实现提高了区域蒸散估算的精度,对于区域水分平衡研究和分布式地理模型以及沙质荒漠化防治模式研究具有重要意义.     

西藏地区崩塌滑坡影响因子敏感性分析CSCD

西藏地区地形地貌复杂,构造活动强烈,气候条件多样,地质灾害频发,对全区经济建设和社会发展的影响日趋显著。其中,崩塌、滑坡是西藏地区常见的地质灾害,为了定量分析研究区内崩塌、滑坡影响因子的敏感性,文中基于GIS与确定性系数分析方法,选取了坡度、坡向、地形起伏度、坡形、高程、距地质构造距离、河网密度、工程地质岩组等8个因子开展了崩塌、滑坡影响因子敏感性分析。分析结果表明:(1)西藏地区崩塌、滑坡影响因子高敏感性区间为:斜坡坡度大于30°,坡向为南东向、南向、南西向,地形起伏度在200~800 m/km^(2),坡形为凹形坡,高程在1500~4500 m,距地质构造距离0~3 km,河网密度>0.5 km/km^(2),代号为YJ2、TS1、TS2、BZ1的岩组,灾害与影响因子之间表现出较好的相关性。(2)影响因子间的敏感性大小:坡度>工程地质岩组>高程>坡形>河网密度>地形起伏度>坡向>距地质构造距离。研究结果对西藏地区崩塌、滑坡易发性评价工作提供了参考。     

福建省植被指数与地形要素多尺度空间格局分析

不同地形条件下植被覆盖分布差异明显,对地形因子空间格局进行研究有助于更好地理解和掌握植被覆盖格局的形成机制。本文基于北京一号卫星遥感影像和数字高程模型,结合地统计分析和分形分析方法,开展福建省植被指数(NDVI)与地形因子空间格局的多尺度研究。结果表明:NDVI、坡度与坡向在小尺度范围内空间格局变化明显,其中450m是坡度和坡向空间格局发生重大改变的一个转折点,而高程的空间格局在小尺度范围内相对比较稳定,其Moran’s I指数与坡度、坡向相比最大,表明福建省地形的空间结构主要是由高程来决定的;NDVI的Moran’s I指数在5220m处出现谷值,表明在小于该尺度的地方可能存在NDVI单元,而坡度的Moran’s I指数也在5220m处出现谷值,表明坡度可能对NDVI单元的形成具有重要作用,NDVI及地形要素的分形维数变化曲线均在5220m处出现谷值,一定程度上说明地形要素较为规则的空间分布可能对NDVI单元的形成具有一定的影响。     

南江滑坡群体积的BP神经网络模型与预测

基于南江县境内244个典型土质滑坡统计样本,利用BP神经网络模型,采用3种不同的方案(基于不同的评价参数)对滑坡体积进行预测。方案一选取坡高、坡度、坡向、高程、植被覆盖率、岩层倾向、岩层倾角等7项评价参数;方案二选取坡高、坡度、坡向、岩层倾向、岩层倾角等5参数;方案三选取坡高、坡度、坡向等3参数。研究结果表明:3种方案建立的BP神经网络模型都具有较高的可靠性,其预测结果都可以较好地逼近真实滑坡体积值,BP神经网络能有效应用到滑坡体积预测中;3种方案预测值与实际值基本吻合,且两者间的相关系数分别为0.87083,0.90826,0.86119,评价参数的合理选择对滑坡体积预测的准确性有着重要的影响;方案二的相关系数最高,其预测准确性最好,这表明坡高、坡度、坡向、岩层倾向、岩层倾角是影响滑坡体积的重要因素,植被覆盖率和高程为其次要影响因素。     

石漠化景观生态优化途径初探——以贵州清镇王家寨小流域为例

以治理石漠化、维护喀斯特景观生态安全和土地资源的可持续利用为目标,以景观生态学理论为指导,选择西南典型喀斯特石漠化地区— — 贵州清镇王家寨流域为研究区,并建立了源于最小累计阻力模型的生态恢复耗费表面模型,其步骤如下: 首先以2005年SPOT影像为基础,依托遥感和地理信息系统软件,对研究区土地类型进行分类,同时从数字高程模型中提取两种地形因子(坡度和坡向) ,并按其对生态的影响进行分级;其次对土地利用类型、坡度、坡向进行综合优先级评价;最后在IDRI SI软件中建立生态恢复耗费表面模型。随后通过景观功能分区和生态廊道(这些廊道可组成一个生态网络)的构建,探讨了本小流域土地利用空间格局优化的途径和生态恢复模式。      

基于Stacking集成学习的泥石流易发性评价:以四川省雅江县为例

为给四川省雅江县提供直观准确的泥石流易发性图,将四川省雅江县作为研究区,选用高程、坡度、坡向、地形起伏度、平面曲率、剖面曲率、年平均降雨、到河流的距离、到道路的距离、地形湿度指数、归一化差分植被指数及土壤类型12个评价因子,利用Stacking集成学习框架,结合支持向量机、神经网络和随机森林,建立了一种多模型融合的泥石...     

ARC/INFO在流域水文分析中的应用

以吉林东部某山区小流域水文分析为例,将地理信息系统(GIS)与流域研究相结合,运用ARC/INFO的图像处理功能建立流域数字高程模型(DEM),利用其表面分析功能进行坡度、坡向、流线和流域识别等分析,实现GIS在流域水文分析中的应用。结果表明:运用ARC/INFO分析得到的流域坡度、坡向、流线及流域边界划分合理,输出结果直观美化,并在此基础上预测降水的汇流方向,效果较好。实现了对地形的三维化,提供了一种山区流域水文分析方法。     

黔桂喀斯特山地NDVI的垂直分布特征

黔桂喀斯特山地地形复杂,植被覆盖度垂直特征分异显著,以往研究多从气候因子响应方面探讨其垂直分布差异,而研究区人地矛盾尖锐,人类活动对植被分布有重要的影响。文章以黔桂喀斯特山地为例,利用2010年MODIS13Q1 NDVI数据表征植被覆盖度,结合高程、坡度和坡向等地形特征,不同土地利用类型的分布情况,叠置分析研究区的NDVI垂直分布特征。结果表明:黔桂喀斯特山地以林地、耕地和草地为主,不同土地利用类型随海拔、坡度和坡向的变化呈现不同的分布特征。研究区NDVI平均值为0.59,其中林地NDVI最大,达到0.63,草地为0.58,耕地最小为0.54。空间分布上,贵州境内NDVI值大部分为0.5~0.6,广西境内自西北向东南NDVI值由0.8逐渐降低至0.4,以0.6~0.7为主。NDVI在垂直梯度上分布特征显著,与植被垂直地带性分布以及不同地类的垂直分布特征有密切关系。海拔分布上,NDVI在海拔小于200 m区间最小,400~600 m的区间最大;北部贵州整体海拔较高,但植被覆盖度较低;南部广西海拔较低,但植被覆盖度较高。坡度分布上,在坡度小于35°范围,随坡度增大,耕地、水域、建设用地面积迅速减少,林草地面积逐步增加,使得NDVI随坡度增大逐渐增大。坡向分布上,NDVI不随坡向变化呈现明显变化,仅偏东坡向稍大于偏西坡向。研究表明应根据海拔和坡度等地形特征,并考虑土地利用情况,因地制宜进行生态建设。      

数字高程模型分辨率对流域地形特征参数的影响

地形特征(如高程和坡度)和水文特征(如河流长度和河流坡度)是分布式流域水文水质模型的基础输入参数,用于量化描述模型模拟流域的自然特征。这些特征参数的准确性直接影响水文水质过程模拟的准确性。应用数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)在4个不同地形的子流域研究了10种不同分辨率DEM对平均高程、流域面积、坡度、河流坡度、最长河长等参数的影响。结果表明,随着DEM分辨率降低,流域地形变缓,流域平均坡度逐渐减小;随着DEM网格分辨率的变化,子流域划分范围和河道位置也都可能发生变化,且该变化在地形起伏较小的丘陵平原地区较明显,子流域集水面积和河长进一步随之改变;河流坡度随DEM分辨率降低则呈无规则变化。从地形和水文参数两方面揭示了DEM 分辨率在分布式流域模型中的不确定性影响。     

重庆市喀斯特槽谷地区农村居民点分布与地貌形态要素关系研究

选取喀斯特槽谷地区——重庆市石柱土家族自治县鱼池镇团结村农村居民点为研究对象,借助ArcGIS空间分析和地统计法,综合应用地貌-面积频度分布指数和信息熵分析了不同海拔、坡度、坡向、地形起伏度、地表粗糙度、剖面曲率和平面曲率7个地貌形态要素间农村居民点的分布特征。结果表明:①农村居民点分布的优势地形位分别为高程956.2~1000m,坡度5°~15°,坡向SW、W、NW和E,地形起伏度0~1m,地表粗糙度1.0~1.1,剖面曲率和平面曲率0°~5°的低地形位上;②在槽谷谷底,农村居民点信息熵的最大值为1.15,最小值为0.02,说明农村居民点在低地形位上分布的有序性较高。      

基于随机森林模型的云南元阳梯田地形因子分析

为探究地形因子对梯田空间分布的影响,以云南元阳梯田坝达流域为研究区,运用GeoEye-1遥感卫星数据(2010年,1 m分辨率)和数字高程模型(20 m分辨率),提取梯田空间分布信息以及海拔高程、地形坡度、地形坡向、地面曲率、高程变异系数、地形起伏度、地面粗糙度、地表切割度、到水系距离9个地形因子。采用随机森林(Random Forest)方法建模,结合ROC曲线和AUC值对模型进行精度评价,根据随机置换残差均方减少量和因子作用曲线,探讨地形因子对梯田分布的影响规律。研究结果表明:该流域内梯田总面积1 158395 hm2,模型AUC值为0.947,海拔高度因子的随机置换残差均方减少量为38814,到水系距离因子为199.77,地面坡向因子为80.26,三者占总值的73.45%。由此可见,元阳梯田的空间分布主要受海拔高度、到水系距离、地面坡向3类地形因子的影响,其因子曲线表明梯田分布与地形因子间呈非线性关系。     

基于地理空间要素的雅砻江流域面雨量估算

反映流域整体降水情势的面雨量一直是水文模型的重要输入参数之一,在泰森多边形雨量法的基础上考虑地理空间要素对降雨空间分布的影响,采用面向对象的遥感信息聚类方法提取出雅砻江流域2项形状因子(周长、面积)和5项地形因子(平均高程、平均坡度、平均坡向、高程差周长比和高程差面积比)。降雨—径流相关性分析结果表明:地形因子雨量法在月尺度上的降雨估算精度高于年尺度,且在月尺度上能更好地反映流域不同区段的降雨空间分布特征;在月、年际降雨变化趋势分析方面,年尺度上的降雨与径流一阶差分后平均相关系数为0. 903,高于月尺度的0. 629,主要由于水电站调蓄过程对流域径流异质性的影响,且影响度随着时间尺度缩小而放大。     

滑坡灾害坡度坡向敏感性分析研究——以云南大关县为例

借助地理信息系统(GIS)空间分析技术和基于贡献率的敏感性分析方法,分析地形地貌因子与滑坡敏感性之间的关系,研究大关县坡度坡向对滑坡的影响程度的大小。将坡度和坡向因子细分区间,计算每一区间对滑坡的贡献率,定量地分析坡度、坡向区间变化与滑坡发育的关系。研究结果表明,坡度15°~25°区间的区域为滑坡最敏感的区域,坡向带270°~315°区间是滑坡灾害最敏感的区域,但坡向带每一区域的贡献率差别不大,说明坡向对滑坡发生的作用效果不显著。     

海啸波作用下泥沙运动——Ⅲ. 数学模型的建立与验证

基于Boussinesq方程耦合泥沙运动和地形演变模型,建立海啸作用下泥沙运动数学模型。地形演变模型采用WENO差分格式,并将WENO差分格式与Lax-Wendroff格式和FTBS格式进行对比分析。运用Synolakis、Kobayashi和Young的实验数据分别对水动力模块和地形演变模块进行验证,数值模拟结果与实验数据吻合良好,模型能够很好地模拟海啸波的传播、破碎、上爬、回落过程以及岸滩的冲淤变化过程,该数学模型能够运用到海啸作用下的岸滩演变研究和预测中。     

富钴结壳资源量评估参数的分形特征研究

概述了富钴结壳资源量评估参数及其分形特征;对中国太平洋调查区海山数据发现的研究表明,富钴结壳的丰度、厚度和钴等量品位(CEG)经过累计和的系列变换后与水深、坡度、坡向之间呈多重分形分布。这一结果为资源量计算时地质块段的划分提供了定量依据。