山地冰川中流线自动提取方法研究北大核心CSCD

冰川是冰冻圈的重要组成部分,被誉为气候变化的“指示器”和“预警器”。而冰川中流线则是反映冰川几何形态的关键参数之一,是确定冰川长度随时间变化、分析冰川运动速度场和估算冰川体积等的一个重要参量。本文基于泰森多边形法,结合冰川表面地形特征,从形态学角度提出了一种山地冰川中流线自动化快速提取的新方法。本方法根据数字高程模型数据分别以冰川矢量边界线上局部最高点和最低点为起始点和终点,并结合提取冰川中心线的方法提取冰川的中流线。将本方法应用于青藏高原1014条山地冰川中,自动生成了相应的冰川中流线2114条,提取成功率为100%。通过将本文所提方法与Kienholz方法所提取的冰川中流线的平均长度进行比较,发现本文方法和Kienholz方法所提取冰川中流线的平均长度比为0.98,具有很高的一致性。另外,对于不同类型冰川的中流线提取,我们引入了Zhang方法和Kienholz方法与本文方法的提取结果进行了对比,结果表明本方法提取结果覆盖更全。本文所提方法可基于冰川编目数据中的冰川矢量边界线数据和数字高程模型数据,在无人工参与的情况下,实现对冰川中流线的自动化快速提取。     

1970—2016年阿尔金山冰川长度变化

长度是冰川的重要几何参数,对于认识冰川动态特征和模拟冰川厚度具有重要价值.基于阿尔金山第一次和第二次冰川编目数据及Landsat OLI遥感影像,利用冰川中流线方法提取了阿尔金山1970年、2010年和2016年的冰川长度数据,并结合气象资料分析了冰川长度对气候变化的响应.结果表明:2016年阿尔金山共有冰川507条,...     

基于高分卫星数据的冰川长度综合提取方法

冰川长度是冰川变化研究中的重要参数。以青藏高原普若岗日冰原为研究对象,基于高分一号卫星遥感影像和数字高程模型数据,利用波段阈值法和目视解译相结合的方法提取冰川边界,综合利用冰川中心线法和冰川主流线法获取冰川长度,并在地理信息系统技术支持下进行了实现。结果表明,提取的冰川长度线与人工数字化的冰川长度线吻合度较好,精度可达97.9%,且执行效率较高。     

基于GIS的冰川动力学模型部分参数自动提取研究

对冰川进行动力学模拟,对于理解和预测冰川对气候变化的响应具有非常重要的意义.每条冰川主流线上各节点间的面积-高程分布、坡度等是冰川动力学模拟中必需的参数,采用人工方法提取冰川的这些参数需要耗费大量时间和人力.因此,在GIS技术支持下提高获取参数的自动化程度对于获取参数的效率十分重要.以叶尔羌河流域为例,以冰川分布矢量、冰川主流线、流域的数字高程模型为基础,开展了冰川动力学模型参数自动提取流程的试验研究.研究参考了人工提取的流程,先自动提取冰川主流线上各节点处的高程,进而获取主流线上各节点之间的分带面积,最后计算出其他参数,如冰川作用差、长度、坡度等.整个过程基本实现了提取流程的自动化,为流域冰川动力学模拟提供了有效工具.     

全球冰川面积现状及近期变化 ——基于2017年发布的第6版Randolph冰川编目

基于2017年发布的第6版Randolph冰川编目资料,结合全球16个主要冰川区近期发表的冰川变化研究文献,系统分析了全球冰川面积现状及其近期变化。结果表明,全球（不包括南极与格陵兰冰盖）共发育山地冰川215 547条,总面积达705 739 km²,面积相对误差为4.2%。冰川数量以面积等级<1 km²的冰川（79.15%）为主,冰川面积以面积等级≥100 km²的冰川（54.9%）为主。分布在北极的冰川面积（45.5%）最多,分布在南极周边岛屿的冰川面积（18.8%）次之,分布在高亚洲（13.8%）和阿拉斯加（12.3%）的冰川面积再次之。近50年间全球冰川经历了强烈退缩,16个主要冰川区面积退缩率达11.3%,1960年以来的冰川面积年均退缩率为0.35%。由于目前尚缺乏多期冰川编目可供比较,全球范围内冰川变化的定量研究仍将是今后研究的重点。     

基于GIS冰川末端变化计算方法研究——以北极Austre Lovénbreen冰川为例

基于冰川区地形图和实地GPS测量数据,总结4种用于计算冰川末端变化量的方法:主流线法、中心线法、周长法和特征点法,并提出基于GIS的操作思路.分析了各种方法的优缺点,阐述了各种方法在使用中的注意事项.建议使用最短距离的特征点法计算冰川末端变化量,并且以前一期的特征点向后一期的冰川边界搜索最短距离.通过把方法应用在北极Austre Lovénbreen冰川,结果表明,自2005年观测以来北极Austre Lovénbreen冰川末端呈现退缩趋势,年均退缩量为9.44m.a-1,年际变差系数为0.40,冰川末端变化量年际变化较大.     

基于GF 1光谱数据的青藏地区冰川资源现状遥感调查

以2014—2015年的GF 1为主、少量OLI影像为基础,参考第二次中国冰川目录等文献资料,修编完成青海省和西藏自治区两省区的现代冰川编目,查明青藏两省区目前共有冰川24 796条,总面积约2624×104 km2,约占青藏两省区区域面积的137%,冰川储量为2027×103~2121×103 km3。调查区冰川数量以面积<10 km2、冰川面积介于10~100 km2之间的冰川为主,其中面积<10 km2的冰川有19 983条,占总数量的8059%,面积介于10~100 km2之间的冰川面积为11 96240 km2,占总面积的4559%;面积最大的中锋冰川的面积达23737 km2。调查区内的山系(高原)均有冰川分布,念青唐古拉山冰川数量最多,其次是喜马拉雅山和冈底斯山,这3座山系冰川数量占调查区内冰川总数量的6333%;念青唐古拉山、喜马拉雅山和昆仑山的冰川面积和冰储量位列前3位,其冰川面积和冰储量分别占总数的6809%和7344%;然而昆仑山和羌塘高原的单条冰川的平均面积大于念青唐古拉山和喜马拉雅山的平均面积。从冰川海拔分布来看,海拔5 000~6 500 m之间是冰川集中发育区域,约占调查区冰川数量和冰川总面积的85%以上。调查区的冰川在各流域的分布差异显著,恒河流域是冰川分布数量最多、面积最大的一级外流区,其数量占冰川总量的47%以上,面积占总面积的52%以上;青藏高原内陆流域的冰川数量、面积次之,其冰川数量占总数量的21%,面积占总面积的24%以上,并且内流区单条冰川的平均面积略大于外流区的平均面积。总体上,西藏的冰川数量、面积和冰储量分别占西藏和青海两省区的8492%、8492%、8668%,单条冰川的平均面积两省区相近。     

中天山冰川径流的计算模型

在前苏联中天山进行了两年的野外调查研究，利用所得资料，建立一个计算亚大陆型山地冰川物质－能量交换和冰川径流的模型。找出了控制这一地区现代冰川作用的主要冰川气候因素并使之定量化。计算了一地区冰川在全球水循环中的作用以及输入这一封闭水系的水气，即贮存在这一地区的水分占大气总水汽通量的份额。发现全球大气循环变化同冰川作用的相互影响。此外，重建了这一地区冰川３００年来物质平衡各分量。     

表碛覆盖型冰川的提取方法及变化

表碛覆盖型冰川是山地冰川的一种特殊类型,表碛的存在使得其对气候变化呈现出不同的响应特征。基于2011—2020年Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像和ASTER DEM数据,在综合分析表碛光谱、地形和地表温度特征基础上提出TDSI(temperature NDDI slope ice)方法,并将其用于提取中国境内托木尔冰川等6条大陆型冰川和雅弄冰川等3条海洋型冰川。结果表明：基于TDSI方法提取表碛覆盖型冰川的总体精度为91.23%,其中大陆型和海洋型表碛覆盖冰川的精度分别为91.20%和90.97%。2011—2020年6条大陆型冰川和3条海洋型冰川面积平均减少0.06%和0.11%,而表碛面积分别增加了11.92%和18.35%。大陆型冰川表碛主要分布在其中值海拔以下,而海洋型冰川表碛分布范围更广,近10年间二者均呈现向冰川上部扩张趋势。气温上升是冰川消融退缩和表碛增加的主要原因,同时冰川流速变化和终碛湖演变也对表碛变化有一定影响。     

基于GIS和GDAL的地质灾害汛期风险预警产品信息自动化生成算法的构建与实现

我国大陆从2003年开始开展了汛期区域地质灾害气象预警工作,并形成预警产品面向公众的发布,在地质灾害防治中发挥着重要的作用。而地质灾害预警描述信息是地质灾害预警产品的重要组成,包括了预警范围、等级、时段和文字说明等内容,为了快速形成权威、科学、精准的这一信息,文章研究了一种可高效自动分析形成初步的预警产品描述信息的技术算法,并对其进行了验证分析。算法以研究区行政区划图和预警区划图为数据源,以设计的三级预警等级为主键的预警等级集合概念模型为基础,采用GIS技术,通过空间信息叠加与判别、预警等级分布面积占比求算、分布范围描述和单元分布方位求算等为关键方法,将图面内容快速地转换为直观的文本描述,可实现预警产品中描述信息的自动化获取。在验证环节,设计了11个虚拟乡镇为预警范围,预警区划图层以3 km×3 km为预警等级单元,预警单元总数为5194个,文件为Shapefile格式;验证过程基于GDAL库(Geospatial Data Abstraction Library)和C++语言,按照算法设计了软件工具,利用实验数据进行了验证与分析,结果表明,通过该算法形成的预警描述信息和预警区划图层的空间展现结果完全吻合,且计算过程高效快捷,可显著提高了预警精细化程度和工作效率,完全适合在实际工作推广使用。     

基于GIS城镇土地利用防灾适宜性评价方法分析

城镇土地利用规划及城市建设应重视土地的防灾适宜性评价,由于地质灾害对人类的生命和财产造成了严重的危害,所以要从防灾的角度进行城镇土地利用适宜性评价。开发基于GIS城镇建设用地防灾适宜性评价方法,借助IDRISI软件,通过对比分析GIS-OWA与布尔决策和权重线性叠加（WLC）等多准则评价方法在决策策略上的区别,计算了唐山市地质灾害影响下的土地利用适宜度     

面向对象的GIS水文水资源数据模型设计与实现

分析和总结了地理信息系统(GIS)在水文水资源应用中存在的问题与挑战。在ArcHydro数据模型框架的基础上,对面向对象的GIS水文水资源数据模型的结构与实现进行了深入研究与探讨。面向对象的GIS水文水资源数据模型能够很好地表达水文对象的空间位置、特征属性、时间属性以及对象间的拓扑关系,能完整地描述水文现象在地理空间的运动过程,并在江西省中部清丰山流域地理信息系统建设中应用。应用结果表明,面向对象的GIS水文水资源数据模型为设计水文空间数据库提供了一个通用的结构框架,有助于推动GIS在水文学研究与水资源管理的深入应用。     

基于合成孔径雷达技术及DEM的公格尔山冰川动力特征分析

冰川流速是冰川动力状况的重要标志,利用合成孔径雷达技术能快速获得大范围冰川的表面流速.利用日本高级陆地观测卫星(ALOS)相控阵型合成孔径雷达L波段(PALSAR)及欧洲太空局的ENVISAT/ASAR数据的特征匹配方法获得帕米尔高原公格尔山区冰川表面流速,并结合合成孔径雷达干涉相干与不同时期数字高程模型对公格尔山区典型冰川动力进行分析,获得研究区不同时间基线冰川表面相干性、表面流速以及基于不同时相DEM的典型冰川表面高程变化信息.结果表明:30 a来克拉牙依拉克冰川表面高程下降了(15±12.1)m,表碛区域近期运动速度变化不大;其木干冰川平均表面高程几乎无变化,但2007-2011年夏季表面流速明显减缓,靠近末端附近部分区域可能已经演化为非活动区;姜满加尔冰川位于西风带的迎风坡,积累区面积大,冰川流速较快,无表碛覆盖,但表面高程仍下降了(8.8±12.7)m.编号为5Y663D0009的冰川冰舌表碛覆盖区可能已经演化为非活动区,30 a来表面高程下降(8.6±12.0)m.综合分析表明,冰川规模特别是积累区面积的大小及所处位置、地形对冰川演化具有重要影响.     

基于F-MCDM的冰川旅游游客满意度综合评价及敏感性分析

游客满意度是衡量旅游地竞争力的关键因素之一,已受到众多旅游研究者的关注。在其热点研究中,有关冰川旅游游客满意度及不同游客属性间满意度差异的研究鲜见。选取达古冰川与海螺沟冰川为研究区,通过对游客属性细分,运用模糊多准则决策法（F-MCDM）及引入需求弹性理论对冰川旅游游客满意度进行了综合评价和敏感性分析,探讨了提升冰川旅游游客满意度的对策建议。结果表明：达古冰川游客实际满意度总体高于海螺沟冰川,两地均以管理与服务的满意度最高,消费状况与交通的满意度最低。就游客属性的相对满意度而言,两地均呈现男性满意度高于女性,高消费游客满意度高于低消费游客,高忠诚度游客满意度高于低忠诚度游客;两地相对满意度的差异表现在年龄、受教育程度、客源地和到访次数方面。相较于达古冰川,海螺沟冰川满意度敏感性更高,同等改进力度下游客满意度的提高更为明显高效,就两地满意度敏感性最高的景观特色而言,达古冰川1%的改善将提升游客满意度0.30%,而海螺沟冰川可提升0.45%;对于不同游客属性的满意度敏感性,两地均以不愿推荐、不愿重游和未达到期望的游客最高。最后依据满意度敏感性分析结果,为两地冰川旅游发展提出了关键属性改进、营销策略创新和旅游产品开发等针对性建议。     

基于GIS的地质灾害信息管理系统的设计与开发

从地质灾害信息管理现状分析入手,针对目前灾害信息管理的不足,采用信息系统实现的关键技术与方法,并依据科学性、实用性和开放性的原则建立地质灾害信息管理系统及基础数据库,并以MAPTNFO作为后台支持,利用VB语言进行二次开发。该系统具有数据输入、查询、数据统计、图形浏览、信息输出、灾害应急预案处理等功能。     

基于GIS的库岸滑坡滑速计算方法

结合GIS(geographic information systems,地理信息系统)的空间数据处理能力,将潘家铮法从二维扩展到三维,提出一个基于栅格柱体单元的库岸滑坡滑速计算方法。建立了基于栅格柱体单元的三维滑坡滑速计算分析模型,给出了模型参数在GIS中的空间计算表达式。其次,通过对计算模型进行受力分析,结合牛顿运动定律,选取了沿滑体滑动方向和垂直方向来建立动力平衡方程,从而求解三维滑坡滑速。在GIS中开发出一个三维滑坡滑速计算扩展模块,并通过实例与潘家铮法所得结果进行对比。结果表明,该方法比潘家铮法计算的最大速度结果大15.2%,比启动加速度结果大32.8%,比达到最大速度的滑动时间短1 s。     

基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法

在三维地质建模过程中,通过引入一定数量的虚拟钻孔,对地层分界面几何形态更加精确的控制,不仅能够明显改善地质分界面网格的质量,而且能够提高模型精度和可视化效果。现有虚拟钻孔的引入途径主要通过手工添加实现,受人为主观因素影响较大,且自动化水平低,耗时、费力,针对这一问题,提出了一种基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法。以地质勘查获取的钻孔数据和地质剖面图为数据源,在ArcGIS平台的支持下,综合运用自动矢量化（Arc Scan）、要素转点（Feature To Point）、创建TIN （Create Tin）、TIN转三角形（Tinto Triangle）、泰森多边形（Create Thiessen Polygons）和相交（Intersect）等空间分析和文件转换工具,分别生成断层构造和建模区域内的二维（2D）虚拟钻孔点;而后,在利用插值工具生成各地层栅格表面的基础上,结合图形插值（Interpolate Shape）工具将2D虚拟钻孔点投影为三维（3D）虚拟钻孔;然后,利用Model Builder可视化建模工具设计了生成虚拟钻孔的模型,实现虚拟钻孔创建的自动化;最后,将获得的3D虚拟钻孔应用于三维地质建模,并进行了建模对比实验,结果表明,该方法具有一定有效性、实用性和可操作性。