地形分析中坡度坡向算法并行化方法研究

数字地形分析(DTA)是在DEM上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术,广泛应用于各行各业。在分析地形分析中坡度坡向串行算法特征的基础上,对坡度坡向算法的并行化进行了深入研究。从数据并行的角度,对算法的数据拆分、结果融合及I/O策略进行了分析,构建了坡度坡向算法并行化方法。实验结果表明,本文提出的并行化方法可以有效对坡度坡向串行算法进行并行化改造,大幅度提高了算法的执行效率,具有较好的并行性能。方法的提出和实现亦可为类似矩阵型数据算法的并行化提供参考。

次网格地形坡度坡向参数化及其对区域气候模拟的影响

随着数值模式水平分辨率的提高, 模式下垫面特征的描述更加仔细, 针对东亚地区复杂的地形和植被特征, 发展适合非均匀下垫面的地表通量参数化方案, 对改进数值模式和刻画高原附近地区复杂地形动力和热力效应的能力非常必要。本文通过计算次网格地形坡度、坡向参数及其对到达地面短波辐射通量的影响, 提出次网格地形热力效应的参数化方案, 改进数值模式中复杂地形区域地面热量平衡的计算。利用p-σ区域气候模式的数值试验结果表明, 次网格地形热力效应参数化方案的引入, 对东亚地区夏季气候尤其是降水的模拟有明显的改进。

废弃矿山大坡度坡面生态修复实践——以常州市金坛区为例

金坛区隶属于江苏省常州市,近年来,为了改善矿区生态环境,实现高质量发展,金坛区有序推进废弃矿山大坡度坡面的生态修复。本文以常州市金坛区矿山坡面修复治理试点项目为例,分析废弃矿山大坡度坡面生态修复的可行性,提出修复工程实施的关键点,以期为废弃矿山大坡度坡面生态修复提供参考。结果表明,金坛区通过试点项目的实施,既可减少建设用地,为经济社会高质量发展腾出空间,又可新增生态用地,提升区域绿化水平,助力全区生态文明建设。

黄土陡坡人工植被下土壤表层的水文效应

[目的]探讨栽植坡度、坡向对绿化陡坡土壤表层水文效应的影响,为黄土陡坡植被恢复过程中水资源的有效利用提供科学依据。[方法]在干旱半干旱区选择46°~55°和56°~65°两个陡坡级的阴坡、半阴坡、阳坡、半阳坡4种坡向绿化8 a的乔灌木陡坡,测定0—40 cm土层的土壤基本性状、持水量和渗透性能,分析各土壤因子和地形因子的关系。[结果]①坡度和坡向立地因子之间交互作用对0—40 cm土层土壤容重、质量含水量、总孔隙度、最大持水量有显著影响(p<0.05),对0—20 cm土层土壤毛管孔隙度、毛管持水量有显著影响(p<0.05),其他因子影响均不显著(p>0.05)。②不同坡度间,最大持水量表现为:46°~55°>56°~65°陡坡;平均渗透速率则表现为:56°~65°>46°~55°陡坡;同时不同坡向间,最大持水量表现为:阳坡(522.42 t/hm^(2))>半阳坡(505.03 t/hm^(2))>阴坡(502.27 t/hm^(2))>半阴坡(496.15 t/hm^(2));土壤平均渗透速率表现为阳坡(0.79 mm/min)>半阳坡(0.59 mm/min)>阴坡(0.42 mm/min)>半阴坡(0.30 mm/min)。③双因素方差分析表明,坡度级和坡向的双因素交互作用对陡坡的水文特征影响最大。[结论]46°~55°陡坡的土壤基本性状优于56°~65°陡坡,而阳坡和半阳坡的水源涵养能力高于阴坡和半阴坡。

基于VBA的牵引计算用坡度坡长自动提取

为自动从CAD图纸中提取线路的坡度坡长数据,该文编写了VBA程序。首先人工输入起点站和终点站名称、坡度坡长和标高所在图层名称,通过程序读取设计坡度和设计标高所在图层的数据,将结果导出到Excel;然后在Excel中对数据进行排序,通过设计坡度的坐标分离环线数据,通过设计坡度和设计标高之间的距离分离上行线数据和下行线,最后通过设计标高得到坡度值的正负号。通过实例验证了程序的有效性和快速性。

基于坡度坡向的地貌晕渲实现研究

本文利用规则格网DEM数据,研究基于坡度坡向的地貌晕渲制作过程。通过选择合适的坡度坡向算法、光照模型和光照插值算法,实现基于坡度坡向的地貌晕渲。

红壤丘陵区坡度与坡向对耕地土壤养分空间差异的影响

以湖南省平江县南江镇为例，采用野外调查采样、室内分析测定、统计分析等方法，结合数字地面模型（DEM）提取地面坡度和坡向，研究了红壤丘陵区不同坡度和坡向下耕地土壤养分空间的变化规律。结果表明：坡度和坡向对土壤pH值的影响不明显，红壤丘陵区耕地土壤有机质和全氮含量有随坡度增大而升高的趋势，但没有显著差异，阴坡显著高于阳坡；土壤碱解氮含量在0～5°和5°～10°坡度的显著高于10°～15°和15°-20°坡度的，且阴坡高于阳坡；土壤全磷和有效磷含量有随坡度增大而下降的趋势，0～5°坡度的显著高于其他坡度的，且阳坡显著高于阴坡；土壤全钾含量不随坡度和坡向而变化，但速效钾含量有显著差异。

基于ArcGIS模型构建器的坡度坡长因子提取工具的实现与应用

在区域尺度的土壤侵蚀计算中,常使用数字高程模型(DEM)提取坡度坡长因子(LS)。但常规的人工计算方法不仅计算过程复杂,步骤烦琐,还易出现错误。为此,本文提出了基于ArcGIS模型构建器计算LS的方法,将一系列地理处理工具串联在一起,构建LS提取工具,并应用于生产实践。结果表明,与人工提取方法相比,该提取工具可以实现数据自动化和流程化处理,省去中间的数据输入、输出环节,简化烦琐的操作步骤,有效提高了数据处理的效率和质量。

基于DEM 数据的青海湖流域坡长坡度因子提取

通用土壤流失方程(USLE)和修正通用土壤流失方程(RUSLE)是目前土壤侵蚀风险评估最常用的方法,在USLE和RUSLE模型中,用坡长坡度因子表示地形对土壤流失的影响。本文基于坡长坡度因子计算原理和工作流程,利用DEM数据,对青海湖流域坡长坡度因子进行提取,并根据实例对提取结果进行分析。

基于GIS的区域坡度坡长因子提取算法

为提高基于地理信息系统的区域土壤侵蚀研究、水土保持环境效应评价、流域水文分析等的应用效率,设计新的坡度坡长(LS)因子算法,利用正向-反向遍历算法取代原累积坡长算法,以获取区域尺度下的LS因子。实验结果表明,在计算精度允许的范围内,新算法使计算机运行效率有较大幅度的提高。

基于DEM的流域坡度坡长因子计算方法研究初报

流域尺度的坡度坡长(LS)因子计算是区域土壤侵蚀评价的重要基础。基于坡面水文学和土壤侵蚀学,对流域坡度坡长因子计算的基本原理、方法和工作流程进行了讨论。以黄土丘陵区的安塞县县南沟流域为例,对LS因子进行了实例计算,并对计算结果进行了初步分析,同时提出了目前亟待研究的问题。

基于大货车制动性能的山区高速公路坡度坡长限制研究

利用山区高速公路实地制动鼓测温试验的数据,对美国GSRS中的制动鼓温度预测模型进行修正,并以此模型为基础,推导大货车下坡时,其制动鼓温度与坡度、坡长、车重、车速的关系,进而算出坡度坡长限制,保证大货车制动鼓温度不超过其安全温度,以期降低大货车在山区高速公路制动失效的几率,为更安全的山区高速公路纵断面设计提供参考。

工作面开采强度对RUSLE坡度坡长因子的影响规律

水土流失加剧是西部煤矿区面临的主要生态环境问题之一,煤炭井工开采导致地表不同程度下沉变形,改变了坡度坡长因子,破坏了原有的地表水文过程,从而改变了矿区的水土流失状况。因此,掌握工作面开采强度对水土流失的影响规律,对科学设计开采强度、防控水土流失具有重要指导意义。坡度坡长因子是经典土壤流失方程中的关键变量,其对水土流失具有重要影响。针对工作面开采强度与修正的通用土壤流失方程(Revised Universal Soil Loss Equation,RUSLE)坡度坡长因子相关性关系问题,结合工作面现场地表下沉移动监测数据、开采沉陷概率积分法以及修正土壤流失方程,推导了坡度坡长因子计算方法,研究了地下开采强度与修正土壤流失方程中坡度坡长因子变化之间的关系,为平衡开采强度与矿区水土流失防治提供了理论依据。研究结果表明:(1)基于概率积分法预测得到的坡度坡长因子剥离了采前自然起伏地形的影响,其结果能够更为直观地表现出开采强度与坡度坡长因子变化的相关性,得到的研究结论普适性更强;(2)坡度坡长因子与工作面采高呈正相关关系(R=0.757 1,显著相关性p=0.048 7),与深厚比呈显著负相关关系(R=-0.952 2,p=0.000 9),且二者相关度均较高;(3)在达到充分采动后,日开采体积、采宽的变化对坡度坡长因子的变化不产生显著影响。

水流算法对于坡度坡长因子的影响研究

坡度坡长因子是影响土壤侵蚀的主要地形因子。单流向算法和多流向算法得到的坡度坡长因子差异非常大。基于多流向算法的坡长计算得到的坡度坡长因子图,光滑连续,符合坡面漫流原理,比单流向算法得到得坡长计算得到的坡度坡长因子更加合理。

三种重采样方法对冲沟坡度坡长因子的影响

为探索不同重采样方法对形态差异明显的冲沟坡度坡长(Slope length and slope steepness,LS)因子的影响,以元谋县干热河谷1∶5 000比例尺的等高线矢量数据为基础,在Arc GIS平台下构建六条典型冲沟2 m分辨率的数字高程模型(Digital elevation model,DEM),采用最邻近(Nearest,Near)、双线性(Bilinear,Bil)、三次卷积(Cubic,Cub)重采样的DEM计算LS,通过相对差系数、LS因子分级面积比例、XY散点图对比分析三种重采样方法计算冲沟LS的差异性。结果表明:Near重采样计算的LS值与Bil、Cub重采样计算的LS值差异较大,相关程度低,Bil与Cub重采样计算的LS值差异较小,相关程度高;冲沟刚发育时,Cub重采样要优于Near和Bil,冲沟侵蚀强烈时,Near重采样要优于Bil和Cub,冲沟形态稳定时,Bil重采样要优于Cub和Near。

定量研究雅安地形坡向坡度对降水分布的影响

利用四川省雅安市30m分辨率基础高程数据,提取栅格的坡向和坡度参数,将雅安307个区域自动站在2017年汛期(6—9月)共50次的降水天气个例,分为16次大尺度降水和34次中小尺度降水,使用对应时次的欧洲中心细网格0.25°×0.25°再分析风场资料,根据不同的站点地形高度将风场合成平均风场,和各站点地形的坡向和坡度计算出其动力抬升作用,同时使用当天日照和天文太阳辐射值来计算地形的热力抬升作用,与对应降水过程的降水分布进行多元线性回归,根据回归的标准系数的大小确定各自变量对降水分布的影响,得出以下结论:(1)中小尺度降水中,地形的热力抬升作用对降水分布的影响作用最大,其次是海拔高度,地形的动力抬升作用在三者中对降水分布的影响最小;(2)在大尺度降水中刚好相反,地形的动力抬升对降水的分布影响作用最大,海拔次之,热力抬升作用在三者中影响作用最小;(3)日降水量最大值的站点海拔高度基本位于1000m左右,与抬升凝结高度对应较好;(4)从长期的统计来看,地形的动力作用和地表的植被情况对降水分布的影响最大。在实际预报工作用,根据不同的降水类型,关注不同的动力和热力作用对于判断降水分布大值区的位置有较好的参考作用。

边坡坡度对路堤周围积雪分布影响规律的数值模拟研究

道路风吹雪灾害是雪灾害地区重要的灾害类型,对交通出行等造成很大威胁。该文以二维路堤为研究对象,通过Fluent软件对不同边坡坡度下的路堤进行流场模拟,得到了不同边坡坡度下路堤周围的风速和壁面剪切速度,进而从雪颗粒运动机理上分析边坡坡度对路堤周围积雪分布的影响。结果表明:路堤周围的流场与路堤表面的剪切速度有很好的对应关系;较缓的迎风边坡可减少路堤周围的积雪,在风吹雪灾害频发的地区进行道路建设时建议选取小边坡坡度的路堤;研究结果可为路堤的工程建设提供参考。

基于GIS的小流域坡长坡度因子提取研究

指出了坡长坡度因子是影响土壤侵蚀的主要地形因子。通用土壤流失方程和修正的通用土壤流失方程已被广泛应用于流域尺度的土壤侵蚀评估中,地形对土壤侵蚀的影响用坡长坡度因子来表征,因此坡长坡度因子(LS)计算是区域土壤侵蚀评价的关键。以典型黄土丘陵沟壑区九龙泉沟小流域为例,基于GIS平台利用DEM数据对研究区LS因子进行了提取,并对计算结果进行了分析,同时对今后土壤侵蚀评估中提高坡长坡度因子LS精确度研究进行了讨论与展望。

关帝山林区红脂大小蠹发生与坡向坡度关系研究

对油松红脂大小蠹发生与坡度及坡向关系进行了研究。山顶受害程度最重,受害率40.89%;不同坡度危害差异显著,缓坡危害程度大于陡坡,缓坡和陡坡危害率分别达到17.79%和14.98%。

坡向与坡度对红脂大小蠹发生的影响

对红脂大小蠹的发生与坡度及坡向的关系进行了研究。结果表明,对于不同坡向来说,山顶受害程度最重,被害率达到了40.89%;而对于不同坡度来说,红脂大小蠹的危害差异显著,缓坡和陡坡的被害率分别达到了17.79%和14.98%,缓坡危害程度大于陡坡。