基于地形单元的土壤有机质空间变异研究

为克服传统地形分类方法中仅依据单一指标(如高程)的缺点,以钟祥市土壤有机质空间分布为例,综合由30 m精度数字高程模型生成的地形因子,依据其在不同地形条件下的层次组合规律构建地形分类规则,精确地划分为13种典型地形单元,并运用普通克里金法对不同地形单元内的土壤样本插值,获得相应区域的土壤有机质空间分布。通过组合各地形范围下的结果,以获取蕴含地形因素影响的有机质空间分布。研究发现,地形起伏较大的地形单元的预测精度与全局预测结果精度相似度达0.75,而地势平缓区域内的预测精度大幅度提升,比全局预测结果精度提升了16.39%,因此基于地形单元的空间预测可以精确有效地获取土壤有机质空间特征。利用地形分区获取较高精度的有机质空间分布,进一步探讨了有机质地统计学研究中地形的协同影响。

基于障碍约束空间聚类的地形单元划分

地形单元划分是地理环境分析的基础。为了解决凭经验划分地形单元问题，提高地形单元划分效能，提出了综合采用拓扑构建技术和约束空间聚类技术来划分地形单元，旨在通过计算机辅助决策，自动划分出理论上最佳的地形单元，服务地理环境认知。试验表明，障碍约束空间聚类技术能较好解决地形单元的自动划分问题。

基于DEM的地形单元编制研究

基于1：5万DEM数据，利用GIS分析算法和工具，分别从起伏度单元、坡度单元和高程单元三个角度对地形单元进行了研究．该项研究是对DEM成果数据的知识挖掘。同时也是数字地形分析方法的一次实践应用。研究结果显示利用DEM数据得到的地形单元编制成果．与传统试验区地形总体特征描述基本一致且能够更精细，本项研究将对数字地形研究工作有所启示。

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。

DEM栅格单元地形异质性的量度指标研究

DEM栅格单元地形异质性可以理解为栅格单元内部地形的复杂程度,在数字地形分析中,其存在可能得出与实际不符的分析结果。然而,目前还没有一种综合量度指标可以衡量DEM栅格单元地形异质性的大小。该文在总结相关研究成果的基础上,分析了DEM栅格单元地形异质性产生的主要原因,并采用高程标准差、地形起伏度、地表粗糙度和平均坡度4个指标度量DEM栅格单元地形异质性的不同方面,最后通过归一化综合处理,得到了DEM栅格单元地形异质性的综合量度指标——DEM栅格单元地形异质性指数(DGTHI),并进行了实验验证与分析。

浙江天童国家森林公园微地形与植被结构的关系

植物群落的本质特征之一是群落中的植物和环境之间存在一定的相互关系。丘陵地区的地形由各种微地形单元构成,这些微地形单元在空间上的分化提供的异质化的生境导致了区域丰富的物种和群落多样性的形成。选择浙江东部低山丘陵地区具有典型代表意义的天童国家森林公园,在地形识别的基础上,结合详细的植被调查,分析了不同微地形单元物种组成及其林分结构的变化。结果表明,基于物种组成相似性,7个微地形单元可以归为2组,与通过侵蚀前线划分结果一致。依据物种在这2个小尺度地形单元的分布格局,可以划分出3个特征种组,即上部坡面分布型、下部坡面分布型和无统计偏差型。壳斗科、山茶科、冬青科和山矾科常绿物种是构成上部坡面植被的主要成分,而榆科、槭树科、胡桃科和漆树科等的落叶种及樟科常绿种则是构成下部坡面植被的主要成分。下部坡面各微地形单元的林分垂直构造比上部坡面复杂,由榆科、槭树科、胡桃科和漆树科生境先锋种形成的明显超高层以及超大个体的存在是其显著特征。但其密度低于上部坡面微地形单元。上部坡面的顶坡和谷头凹地明显缺乏乔木层的存在。侵蚀前线是丘陵地区不同生境最重要的划分界限,由其切分的上部坡面和下部坡面是评价物种组成和林分结构的两大基本功能区域。

国家基本地理单元数据集的初步研究

基本地理单元是地理环境条件基本一致的空间单元,其内部要素分布的一致性显著,与相邻单元地理特征存在明显的差异。基本地理单元数据是建立在地理信息系统数据和技术基础上的专题数据。本论文就基本地理单元中的地形单元格网统计、地形类型的分类分级指标等问题进行了一系列的探讨和实验,提出了国家级中小比例尺基本地形单元数据集编制的主要技术方法和指标。

基于ArcGIS的连云港港区海陆一体化三维地形建模

港区地形建模中水边线定位及规则地形单元的高精度表达是建模过程的关键。以连云港港区为例,着重介绍了ArcGIS10环境下基于规则格网的港区海陆一体化地形建模过程。结果表明,基于地形建模工具Topo to Raster的算法特点,将海、陆分区并作为陆地与水下地形建模的约束条件,可获得高精度的水边线定位;而利用栅格条件分析功能可以实现对规则地形单元高程属性的修正,从而实现对复杂地形特征的精细表达。建模过程对于港区地形建模具有一定参考价值。

基于DEM数据的相对高程计算方法研究

提出一种基于DEM数据、适用于复杂地形区域的相对高程因子的计算方法。首先利用DEM数据划分地形单元,然后在每个地形单元内确定相对基准面,最后分区域计算相对高程。并选择河北省承德市丰宁县为研究区开展实验验证,研究表明,该方法能够方便、科学地计算出相对高程值,并为复杂地形区域相对高程提取及数字高程模型研究提供一种新的方法与借鉴。

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。

基于地形分类的黄土丘陵区土壤有机质插值方法

黄土丘陵山区地形复杂,耕地细碎,采样点密度不足,因此研究适宜该区域的空间插值方法具有重要意义。以山西省偏关县为研究区,基于数字高程模型(digital elevation model,简称DEM)数据生成地形因子,依据地形因子将研究区划分为不同地形单元,利用Kriging插值法对各地形单元进行分层插值,通过叠加不同地形单元的插值结果,得到全区域的土壤有机质含量空间分布,并利用均方根误差和决定系数评价空间插值方法的预测精度。结果表明,采用划分地形单元分层克里金(Kriging)插值法得到的预测值与实测值的决定系数为0.3753,明显高于全局插值法;均方根误差精度高于全局插值法,预测值无偏性好。因此,基于地形单元的空间插值方法可以更精确有效地获取土壤有机质空间分布特征,为复杂山区低密度采样下的耕地质量调查与评价提供技术参考。

地形位置指数在“双评价”中的研究和应用

“双评价”是国土空间规划中“三线”划定的重要依据。城镇建设适宜区中的地形地貌评价方法如果仅依据单一指标(如高程、坡度)进行分析,对于丘陵地区会导致不适宜区、适宜区破碎,集中连片度差等问题。本文提出的以划定地形单元类型作为城镇建设适宜性中地形地貌评价要素。地形单元类型综合了高程、坡度、高差等要素,从而计算出地形位置指数(TPI指数);并基于该指数提取地形单元分区,可有效反映地面起伏的变化,高度浓缩地面形态信息,为从微观到宏观分析地形信息提供了条件。结果表明,提出地形单元分级和管控措施,与“双评价”城镇建设适宜性分析相结合,能更加合理地分析出城镇建设不适宜区的位置,为城镇开发边界的划定提供更加有力的支撑。

三维地形数据自适应金字塔技术的设计与实现

传统金字塔模型主要解决单一数据源数据的存储和数据的调度问题,无法满足三维地理信息系统对多源异构金字塔数据动态扩展和快速更新数据的需求,基于此,文章提出三维自适应金字塔模型,并进行了技术分析,通过构建多源异构数据适配器,将三维地形数据转换为地形数据逻辑单元,实现多源异构数据的统一,着力解决异构金字塔数据的统一调度和显示问题。

重力场匹配导航的全张量重力梯度基准图模拟

针对目前重力场匹配导航研究的需要,提出了一种计算机模拟全张量重力梯度基准图的方法,可利用地形高程数据模拟计算局部地区的重力梯度数字地图。该方法从扰动重力梯度的原理出发,分析了地形起伏对重力梯度场的影响,并提出以立方体为地形单元模型,积分计算测量点附近的地形对测量点重力梯度各个分量值的扰动影响。在此基础上模拟格网式测量,从而得到较高分辨率的全张量重力梯度数字地图。仿真实验表明,这种方法计算所得的重力梯度基准图可以精确到10-2～10-1E,相对误差为8.27%,并且存在大量的细节纹理,有着较好的导航应用前景。与实测数据的对比分析说明,所得的重力梯度基准图基本符合实测数据的特性,所提出的方法可以作为一种有效的全张量重力梯度基准图模拟的方法。

多源DEM数据融合

数字高程模型（DEM）是国家空间数据基础设施的框架数据，其产品种类和获取方式多样，应用多源数据融合技术提升DEM产品质量受到越来越多的关注。本文论述了DEM数据融合的国内外研究现状，从数学基础配准、异常值检测、精度评估、空洞填补等方面阐述了数据融合预处理关键技术；对DEM数据融合的空间域融合、频率域融合、稀疏表达融合方法进行了分析与比较，指出了该领域的相关问题及进一步的研究方向。

从自然地理学角度研究松花江河源

从自然地理角度出发,通过探究松花江南北二源的地表结构、地理单元、自然区划、植被、动物群落等特征,与松花江河口的差异性进行比较,从而论证哪一源头更适合作为松花江的正源。此番论证,有利于尽早解决松花江源头问题的争论。

云南省公路水土流失量的监测方法

[目的]分析云南省公路上常用的水土流失量监测方法,为云南省公路建设期间水土保持措施的布设及防治措施效益的计算提供准确依据。[方法]采用划分不同的地形地貌单元对公路进行水土流失量监测的方法,以云南省元江至红河二级公路元江段为例,在同等监测条件下,进行了常规监测方法和该监测方法的对比监测。[结果]采用常规监测方法获得公路建设期间的水土流失量为102 058t,采用监测方法所得的水土流失量为56 378t,在对监测结果分析的基础上,可知采用该水土流失量监测方法的精度更高。[结论]采用划分不同的地形地貌单元对公路进行水土流失量监测,可更好体现云南省公路建设期间水土流失发生的特点。

Two-dimensional frequency-domain acoustic fullwaveform inversion with rugged topography

We studied finite-element-method-based two-dimensional frequency-domain acoustic FWI under rugged topography conditions. The exponential attenuation boundary condition suitable for rugged topography is proposed to solve the cutoff botmdary problem as well as to consider the requirement of using the same subdivision grid in joint multifrequency inversion. The proposed method introduces the attenuation factor, and by adjusting it, acoustic waves are sufficiently attenuated in the attenuation layer to minimize the cutoff boundary effect. Based on the law of exponential attenuation, expressions for computing the attenuation factor and the thickness of attenuation layers are derived for different frequencies. In multifrequency-domain FWI, the conjugate gradient method is used to solve equations in the Gauss-Newton algorithm and thus minimize the computation cost in calculating the Hessian matrix. In addition, the effect of initial model selection and frequency combination on FWI is analyzed. Examples using numerical simulations and FWI calculations are used to verify the efficiency of the proposed method.

丽水的“坑”与“垵”

在浙江丽水,有许多村子被称为"坑"和"垵"。没有到过当地的人,很难想象这些村落位于何种地形单元中。地名通常由专名部和通名部组成,如天安(专名)门(通名)。汉语词典中的汉字释义,很少介绍汉字作为通名部所指代的地物属性。在《新华字典》《现代汉语词典》中,"坑"指"洼下去的地方",但是这个洼下去的地方有多大?有多深?不同地方的人就有不同的理解。字典中"垵"古同"埯",即点播种子时挖的小坑。在"中国•国家地名信息库"中,浙江丽水地名中"坑"的释义为"山涧,即山间的水沟";对"垵"的释义为"地形宛若挖种作物的小坑",显然作为村庄通名的“垵”,不能解释为种庄稼的小坑。

基于土壤-地形关系的合理样点对土壤有机质空间预测的影响

针对土壤精细化管理体系中合理样点数及空间预测优化问题,本文将基于土壤-地形关系,探讨了不同采样方式下以局部样点数量为代表提供最优数据的可能性。以地统计学、土壤-地形关系、地理加权回归克里格(GWRK)模型为基础,经系统格网、地形单元分区和地形起伏度最佳统计单元等三种采样方式分析合理样点集的空间分布对土壤有机质空间预测精度的影响。结果表明:(1)确定地形起伏度最佳统计单元大小为10×10像元,且平原区样点分布最为密集,合理样点数为1656;(2)高程、坡向、地形位置指数、相对位置指数、地形起伏度是影响土壤有机质空间变异的主要因素,能够解释研究区内有机质含量空间变异的69.2%;(3)GWRK模型精度均比普通克里金插值(OK)精度高,且山脊、背坡、陡坡、坡脚等坡位内合理样点数分别为39、481、9、28。在样点数最多时(n=2806),GWRK精度提高幅度及样点数量对预测结果影响有限。当样点数量减少时,有机质预测值空间分布的局部变异性随样点数减少而减少。因此,不同采样方式下合理样点集明显影响有机质预测精度,但预测结果分布趋势相似,仍可完整表征土壤有机质空间分布的空间格局。