四川复杂地形下雷暴大风客观预报方法研究

地形复杂的四川地区,虽然雷暴大风发生频次较低,但造成的影响重大,现有的客观预报产品较少且时间分辨率低,为进一步提升四川复杂地形下雷暴大风预报准确率,综合考虑地形因子、模式物理量因子和时间因子,根据海拔高度将四川分为高海拔区和低海拔区,利用2018—2021年数据基于随机森林、自适应提升法、极端随机树三种机器学习方法分区构建雷暴大风预报模型,对2022年进行预报,获得逐3 h雷暴大风潜势预报,再利用气候背景将3 h预报时间降尺度到1 h,形成0~12 h逐小时雷暴大风预报,并检验预报效果。结果表明,逐3 h雷暴大风预报以自适应提升法效果最优,长时间检验和个例检验都表明,基于自适应提升法获得的0~12 h逐小时雷暴大风预报产品优于中央气象台产品,TS评分由0.0104提升至0.0595,空报率由0.988下降至0.808,业务应用价值较高。

山地地形下中江南塔地震响应特征试验

为研究山地地形对砖石古塔地震响应的影响,以位于四川中江县铜鱼山顶的中江南塔作为原型,选取了汶川地震发生时自贡台阵的加速度记录为基底输入,通过小型振动台试验研究了山底、山顶古塔自振频率随地震动幅值的变化趋势,分析了地形效应对古塔地震响应的影响及古塔破坏特征。结果表明:在低幅值地震动作用下古塔自振频率不变,当自由地表地震动峰值分别达到100 Gal和150 Gal时,山顶和山底古塔发生破坏;在古塔自振特性、输入地震动的频谱特征以及结构构造特点影响下,古塔发生了“上轻下重”的破坏特征;与山底古塔相较,山顶古塔地震反应明显更大,相同工况下山顶古塔各楼层峰值加速度、最大相对位移、最大层间位移角分别为山底古塔的2~3倍、1.5~4.5倍、1.5~4.5倍,其中最大相对位移和最大层间位移角的放大倍数与地震动幅值相关,因此需重视山顶古塔的地震安全性。

3种天然阔叶混交林林木物种和大小分化多样性与地形的耦合关系

依据2021年浙江省森林资源连续清查数据,选取969个幼龄林和中林龄天然阔叶混交林样地,并依据样地植被型将样地划分为常绿阔叶林、落叶阔叶林和常绿落叶阔叶3种植被类型,采用方差分析及Pearson分析地形与林木物种和大小分化多样性的关系。结果表明:1)3种植被类型间物种多样性指标间均呈显著差异(P<0.05),落叶阔叶林胸径变异系数和胸径均匀度显著高于常绿阔叶林(P<0.05),而常绿阔叶林胸径香农维纳指数显著高于落叶阔叶林和常绿落叶阔叶林(P<0.05);2)随海拔或坡度的升高,3种植被类型丰富度、香农维纳指数和辛普森多样性指数均显著升高(P<0.05),但落叶阔叶林和常绿落叶阔叶林Pielou均匀度指数无明显差异,坡向对林木物种多样性无明显影响;3)随海拔升高,3种植被类型胸径变异系数和胸径均匀度整体上均呈降低趋势,而胸径香农维纳指数则相反;由阳坡到阴坡,常绿阔叶林和常绿落叶阔叶林胸径均匀度指数整体上均呈升高趋势;随坡度增加,落叶阔叶林胸径变异系数和3种植被类型胸径均匀度均降低,而落叶阔叶林胸径香农维纳指数则相反。海拔和坡度对3种植被类型树种数量、胸径均匀度有明显影响,但对落叶阔叶林和常绿落叶阔叶林树种均匀度、常绿阔叶林胸径变异系数均无明显影响,而坡向主要影响常绿阔叶林和常绿落叶阔叶林胸径均匀度。

复杂地形区域一次雹暴过程的观测及模拟研究

为提高中国西南复杂地形区域雹暴预报水平,对该区域内一次典型雹暴过程中的地形作用、微物理过程及成雹机制进行系统分析,并采用全弹性三维对流云模式进行数值模拟。结果表明:(1)雹暴过程为冷空气侵入型,地形对低层暖湿气流的阻拦导致水汽的积累,同时高原槽引导的冷空气触发雹暴。(2)近地面层或500~300 hPa高度层的>8×10^(-5)/s的涡度中心、750 hPa高度存在散度<-8×10^(-5)/s的辐合中心且在500 hPa或以上层次转为辐散、近地面层水汽通量散度<-12×10^(-8)g/(s·cm^(2)·hPa)、假相当位温梯度>4 K/km、0~6 km垂直风切变>15 m/s这几个阈值可以为西南复杂地形区域的雹暴过程提供预警。(3)32.03 m/s的强垂直风切变和旋转速度达19.85 m/s、厚度超3 km的强中气旋是降雹单体的主要维持机制。(4)雹胚主要由雪晶撞冻过冷雨滴产生,低密度霰在沉降过程中凇附云水和过冷雨滴增长成雹是主要的成雹机制。对贵州地区雹暴过程的预报具有一定指导作用。

采用Creator生成三维地形

介绍了Creator地形转换的四种算法 ,讨论了在Creator中生成地形的过程 ,并以福建省闽清地区水口店为研究区域 ,建立直观性的。

西藏雅砻河流域生态系统服务价值地形梯度分异及驱动因素

[目的]分析雅砻河流域生态系统服务价值的变化,为流域生态文明建设提供科学依据。[方法]基于高精度土地利用数据,运用地形梯度分级、标准差椭圆和地理探测器,探究了近20年流域生态系统服务价值(Ecosystem service value,ESV)的时空演变和地形梯度分异特征。[结果](1)草地是流域主要的土地利用类型,占比达92.45%。研究期内林地、灌木和草地面积有所减少,其他类型有所增加;(2)流域ESV在研究期间增长了0.13%(0.16亿元),ESV在空间上呈现出东南部高西北部低的特征。随着海拔、坡度和地形起伏度的抬升,ESV呈先增后降的分布规律,坡向梯度呈阴坡高于阳坡的特征。(3)流域ESV的标准差椭圆和重心在研究期内逐渐向西南方向移动,并趋于聚集。ESV的空间分异主要受自然和经济因子的影响,其中年均地温是主导因子(q=0.24),任意因子交互均增强了其分异性。[结论]依据雅砻河流域ESV的时空和地形分布特征,采取因地制宜的生态保护措施,促进流域生态环境的可持续发展。

基于人工神经网络地形加权模型的南方地区降水量精细插值研究

地形是影响降水量空间分布的重要环境变量,传统降水量空间插值研究忽略了该变量的可用性。文章以降水量数据为因变量,以海陆位置、地形和归一化植被指数为自变量,构建人工神经网络(ANN)耦合地形加权模型,预测研究区降水量空间分布。结果表明,降水量与海陆位置间的关系密切,采用ANN集成地形加权模型能有效预测降水量空间分布特征,且验证精度较高。研究结果为降雨空间分布预测提供新思路。

基于航迹规划的无人机地形辅助导航

为改善无人机基于地形轮廓匹配的地形辅助导航地形适应性差、实时性差的问题,本文提出一种基于航迹规划的地形辅助导航方法。针对地形匹配对地形依赖性强的问题,将无人机需要途经的区域进行分块并计算各块地形标准差,根据地形标准差选出地形平坦区域和地形起伏区域,用航迹规划算法为无人机规划出在地形起伏较大区域的航线。针对传统遍历搜索高程匹配算法耗时长的问题,在粒子群算法基础上引入分布估计的思想,形成优化粒子群算法进行地形轮廓匹配,加强全局寻优能力。仿真实验结果表明:优化粒子群算法降低匹配时长2/3,基于航迹规划的地形辅助导航降低位置误差6/7。

基于地理实践力培养的初中地理课堂实验设计与应用——以“世界地形”为例

地理实验是促进学生落实知识、发展能力,提升地理实践力的重要途径,课堂是开展地理教育的主阵地。因此,进行地理课堂实验研究对落实培育地理实践力素养有一定研究意义。本文结合《义务教育地理课程标准(2022年版)》,以“世界地形”一节为例设计课堂实验辅助教学,基于自身思考与实践,从实验设计、实验改进、结果评价等方面阐明如何通过地理课堂实验培育学生的地理实践力素养。

唐山市植被覆盖度时空演变及地形因子的响应

植被覆盖度在生态环境质量评价、地表过程监测和生态保护决策等方面发挥着重要作用。研究基于GEE平台,采用像元二分法获取唐山市不同时段的植被覆盖度。通过Sen趋势分析和MK检验探讨植被覆盖度的时空演变情况。利用GIS叠加分析研究植被覆盖度与地形因子的关系。结果表明:(1)唐山市植被覆盖度稳定,城市建设区域和南部沿海地区较低,中部和北部低山区较高,中等级及以上占比超过65%。(2)在2001~2021年间,唐山市的植被覆盖度轻微改善,改善面积达到了39.041%。(3)植被覆盖度与高程和坡度显著相关,特别在高程200米以上和坡度15°~32°范围内,中高等级和高等级植被覆盖度较高。探究植被覆盖度演变对该地区的生态环境改善具有重要意义。

对流尺度集合预报在复杂地形中的应用研究概述

复杂地形是导致数值天气预报不确定性产生的重要来源之一,特别是陡峭且不连续的山峰和峡谷地形,其形态和表面性质的差异对大气运动会产生极其复杂的影响,而基于对流尺度的集合预报是减少地形引起的模式预报不确定性的有效手段。因此,细致全面地梳理对流尺度集合预报在复杂地形背景下的应用研究至关重要。本文重点从模式地形的扰动设计出发,围绕地形效应对数值模式的影响,关注模式地形转换过程的不确定性,全面梳理高分辨率数值模拟中处理复杂地形的方法,涵盖构造不同垂直坐标系、使用平滑插值方法、搭建地形因子与降水之间的模型、考虑相同的初始场和侧边界条件并插值到不同地形高度等,克服梯度、高度、起伏度等地形因子的背景误差缺陷,从而改善预报质量。

不同地形梯度下秦巴山区乡村振兴潜力及发展路径

我国山地丘陵地区在空间上相对孤立,乡村发展受到阻碍。开展不同地形梯度下乡村振兴潜力及发展路径研究,旨在为山区因地制宜推进乡村振兴提供理论与科学依据。基于陕南秦巴山区地形差异开展典型村域调研,构建评价指标体系测度乡村振兴潜力,结合相关性与障碍度模型,辨识不同地形梯度下乡村振兴的障碍因素,提出差异化发展建议。结果表明:①各地形梯度下乡村振兴综合潜力由大到小依次为低地形梯度、中低地形梯度、高地形梯度、中高地形梯度,地形梯度与秦巴山区乡村振兴综合潜力及区位条件、基础设施潜力成显著负相关关系;②随着地形梯度的上升,秦巴山区乡村主体、产业发展、人居环境、区位条件、基础设施潜力整体上呈减小趋势,资源禀赋潜力先减小后增大;③不同地形梯度下秦巴山区乡村振兴各维度潜力大小及其障碍因子皆存在明显差异。为优化山区乡村发展模式、全面推进乡村振兴,建议低地形梯度村庄重点防止人口、耕地等农业生产要素流失,中低地形梯度村庄优化基层组织、提升引领能力,中高梯度村庄加强基础设施建设、改善人居环境,高地形梯度村庄充分保护并合理利用林地资源,发展特色产业。

基于改进地形分布指数的耕地土壤属性空间变异特性研究

为解决现有地形位指数和地形位置指数因忽视地物在空间上的规律变化而造成的误差累积、异常值等问题,本研究基于地理学第一定律对地形分布指数模型进行加权修正,并利用改进后的地形位置指数进行半自动地形分类,从定性、定量角度分析地形因子对耕地土壤属性空间变异的影响特性。结果表明,改进后的地形分布指数可显著改善现有地形指数的多峰与偏态问题;在与土壤有机质、速效钾含量的相关性分析中,改进地形分布指数普遍优于传统地形指数,其中与土壤有机质、速效钾含量相关性最高的指数分别是TPI_IDW(0.367)、TPI_RBF(0.277);与地形位置指数相比,基于改进地形位置指数的地形分类对细部信息的刻画更符合实际。研究区土壤有机质含量表现为中坡>下坡>山谷>山脊>平坡,速效钾含量表现为山脊>山谷>平坡>下坡>中坡。综上,改进地形分布指数具有一定的科学合理性。本研究结果为地形分类等其他相关领域研究提供了新思路。

汉江生态经济带土地利用格局的地形梯度效应特征

[目的]探究汉江生态经济带土地利用的地形梯度效应,为区域土地利用格局的调整和优化提供科学借鉴。[方法]基于1990—2022年土地利用和DEM数据,选取高程、坡度、地形起伏度和地形位4个地形指标,借助分布指数、信息图谱等分析方法,探讨了汉江生态经济带土地利用格局的地形梯度效应。[结果](1)汉江生态经济带土地利用结构以林地(面积占比在54.59%以上)和耕地(35.20%以上)为主,呈现“东耕西林”空间格局。1990—2022年林地、建设用地和水域面积有所增加,耕地和草地面积减少明显。(2)随各地形梯度等级增加,耕地、水域和建设用地的面积和分布指数逐渐减少,草地均呈先增后减趋势,林地分别呈先增后减、持续增加态势。(3)研究时期内,耕地、林地的分布优势分别在各地形因子的中低(Ⅰ—Ⅲ)和中高(Ⅲ—Ⅴ)等级上有所扩大,其分布指数增幅介于0.041~0.117,0.005~0.076;除Ⅰ级梯度上的分布指数一致呈减少外,其他梯度上草地和水域的分布优势以扩大为主,其指数增加最明显的分别为地形起伏度Ⅲ级(0.317)、地形位Ⅲ级(0.299);建设用地分布优势在Ⅰ级梯度上皆呈扩大态势,其指数增加了0.056~0.689。(4)研究区土地利用信息图谱以稳定型(81.39%)为主,其他图谱类型受地形梯度影响存在显著差异。[结论]受自然、政策等因素的共同影响,汉江生态经济带土地利用格局具有显著的地形梯度效应,分布优势在地形梯度上的变化相对复杂。因此,未来国土空间开发需秉承因地制宜原则,促进土地资源的可持续发展。

“玉—马”经济带土地利用变化地形分异规律研究

运用地形分布指数、地形位指数将贵州省六盘水市“玉—马”经济带2012年、2018年的土地利用数据在不同地形位的分析研究。结果表明:耕地、公共管理与服务用地、水域设施用地、园地、工矿仓储用地、住宅用地在低地形位上优势明显,林地、草地、灌木集中分布在中、高地形位上;在研究期间内,耕地、草地在高地形位上面积减少,中高地形位上灌木的优势区增加,工矿仓储用地和其他用地集中到了低地形位和中高地形位,设施农用地由中地形位向低地形位转移,其余土地利用类型的优势区分布变化不明显;人类活动对土地利用变化的影响较大,地形位对土地利用变化的影响不明显。研究可为我国西南喀斯特山区地形地势对小型经济区的发展提供验证解读。

高程灰度图和地形影像图融合的地形模型创建方法研究

三维正向设计中,为解决项目前期无实测地形图情况下满足工程项目方案初步布置及展示需求的三维地形模型创建问题,基于Bentley Microstation三维设计平台采用二次开发方式研究了利用公开地理空间数据平台提供的高程灰度图及地形影像图创建地形和影像融合三维地形模型方法:以灰度图像素点为基准,结合基点坐标及像素精度确定三维地形模型控制点XY坐标,通过灰度图像素点灰度值及实际地形模型最大最小高程经换算确定控制点Z坐标,最终生成地形模型控制点坐标;通过将灰度图及对应影像图设置为相同像素范围,并提取影像图各像素点RGB颜色,生成与控制点对应影像颜色;通过点坐标及对应影像图颜色信息,最终生成地形和影像融合三维地形面模型。适用于工程项目前期方案布置需求;生成三维地形模型将模型和影像进行融合,相比传统贴图三维地形模型减小了模型文件体量。实际项目应用表明:三维地形模型创建效率高,生成模型体量可控,基本满足工程项目前期方案布置及展示需求,研究方法可为同类工程项目应用提供参考和借鉴。

地形级实景三维地理场景局部快速绘制方法

作为数字中国的数字底板和新型基础设施建设的重要组成部分,地形级实景三维通常以地形瓦片的形式进行应用服务和可视化展示,面对实际应用中对重点关注区域地形数据的高现势性要求,如何实现局部区域地形数据的快速更新和展示显得尤为重要。提出一种基于响应式配置组装地形瓦片的方法,从瓦片角度出发,根据用户响应在新旧地形数据中动态更新配置来装载和卸载地形瓦片,并通过双线程技术从数据调度和场景绘制两方面实现三维地形场景的局部更新和绘制。实验结果表明,通过地形瓦片间的管理可以快速有效地实现三维地形场景的局部绘制,且以图层形式实时管理历史数据。

基于单波束条带测深仪的大中型水库水下地形图测绘方法

在大中型水库的水下地形图测绘中,常规方法主要依赖数据高程特征匹配,却常因信号介质差异而引发不可忽视的误差,从而影响测绘精度。为了提升测绘的准确性,本文提出基于单波束条带测深仪的大中型水库水下地形图测绘方法。在大中型水库的水下区域进行单波束条带测深仪的点位高程布设,并基于声速数据差值的计算结果对信号数据误差进行修正。定义水下地形图的深度基准面,在此基础上,将网格化的单波束信号数据进行线性差值,完成高精度的水下地形图的测绘。实验结果表明:本文所提方法应用后得出的测绘结果,表现出的地形极点差异度较小,测绘精度较高,满足了大中型水库在建设与运维过程中的高精度测绘需求。

祁连山南坡微地形下典型生态系统土壤蓄水能力差异

[目的]探讨祁连山地区微地形形态下典型生态系统土壤蓄水能力差异性,为该区进一步提高水源涵养能力提供参考。[方法]以微地形不同坡向青海云杉和高山草地为研究对象,采取野外采样和室内试验分析相结合的方法,研究不同坡向对典型生态系统土壤蓄水能力的影响。[结果](1)微地形高山草地所在阳坡区域,土壤水分贮存量随坡位上升逐渐呈减少趋势,坡中上(PZS)为土壤水分贮存量最低的坡位;坡位对土壤饱和蓄水量影响较小。(2)坡位显著影响着阴坡青海云杉土壤水分贮存量,土壤贮水量沿坡位上升呈增加趋势,坡顶处(PSD)土壤水分贮存量最高;坡位对青海云杉土壤潜在蓄水能力影响显著,坡中和坡中上土壤潜在蓄水能力最强。(3)两类典型生态系统土壤蓄水能力存在显著差异,高山草地(阳坡)土壤实际蓄水能力在不同坡位均高于青海云杉,青海云杉(阴坡)土壤潜在蓄水能力在坡位和土层尺度均显著大于高山草地(阳坡)。[结论]研究区微地形坡中上至坡顶段是该区保水增蓄的重点区域,坡中上以下区域是两类生态系统土壤蓄水能力核心区域,应继续保护。

云南红河流域土地利用变化的地形梯度效应及其功能分区

明确土地利用情况及其地形梯度分布格局,并进行功能分区,是云南红河流域土地资源可持续利用和土地利用规划优化调整的基础.基于RS和GIS技术,使用地形分布指数、地形位指数方法系统分析了2000、2010年和2020年云南红河流域土地利用变化在高程、坡度和地形位梯度上的时空分异特征,并基于分析结果开展了云南红河流域土地利用功能区划分.结果表明:(1)林地(56.46%)和耕地(29.34%)是云南红河流域主要的土地利用类型,其次是草地(6.93%)和灌木地(6.17%),而湿地、水体和人造地表所占面积比例均不到1%.2000—2020年云南红河流域耕地和人造地表面积扩张明显,而林地持续减少,存在林地被侵占的现象;(2)云南红河流域土地利用类型分布呈现明显的地形梯度特征.耕地、人造地表受到高地形位开发难度的限制,优势位处于中低地形位的河谷、山腰区域,湿地、水体高度汇集在低地形位,草地、灌木地在中低地形位较为集中,林地则广泛分布于中高地形位;(3)基于土地利用地形分异规律,将云南红河流域划分为4个土地利用功能区,即河谷集约发展区、陡坡综合治理区、高山潜在开发区和山顶生态调控区.