基于DEM的数字地形分析

该文在对数字高程模型（DEM）数据来源及结构、数字地形分析及其应用、基于DEM的地形分析中的不确定性和误差分析的基础上,以日本东北地区岩手县早池峰山为研究对象,美国MicroImage公司开发的TNTmips地理信息系统为工具,日本国土地理院发行的“数字地图25000”为基础数据,研究基于DEM的数字地形特征提取与分析方法,以及DEM精度对地形特征的影响. 研究结果表明:①以DEM为基础可提取多种地形特征,如坡度、坡向、坡面形态、流域边界、水流路径等,这些特征在地理信息系统的支持下均可用图形和属性数据来表示;②DEM水平精度对基于DEM提取的数字地形特征影响表现为:低精度的DEM将导致研究区平均坡度变小、坡度标准差变大;同时,DEM精度对不同坡度区域表现为不同的影响,其结果按坡度大致可划分为3种不同类型,即0°～10°、10°～35°以及大于35°; DEM精度对坡向的影响除平坡外变化较小,其中平坡面积随DEM精度的降低而增大;低精度的DEM将导致水文地形信息受损,这将严重影响流域水文模型参数的确立及水文过程模拟分析的精度.      

基于地形梯度的三峡库区景观生态风险特征

景观生态风险评价可以较好地反映外界压力源对生态系统的负面影响,分析景观生态风险等级在地形梯度上的分布特征,可为三峡库区生态文明建设和人类活动管控提供科学依据。利用Landsat(OLI/ETM+)2000年、2010年、2020年影像数据,采用GIS网格法、克里金插值法构建景观生态风险指数模型,选取高程、坡度、地形位指数,基于地形梯度对三峡库区景观态风险等级特征进行了研究。结果表明：(1)三峡库区景观生态风险等级分布呈现较强的空间分异特征,各景观生态风险等级面积呈现动态变化。整个研究期间,低风险区、中风险区、高风险区面积增加,较低风险区和较高风险区面积减少。(2)景观格局发生改变的区域优势分布集中在地形位指数小于1.24的区域。景观生态风险等级变化类型以稳定型为主,其次是前期变化型、后期变化型、反复变化型、持续变化型,在前期和后期景观生态风险等级转化分别呈现为“较高—高—高”“较高—较高—中”型的转换特征。(3)景观生态风险等级地形梯度特征表现为库区上游的低风险区向地形位指数大于0.62的区域扩散较多,较低风险区的分布向地形位指数小于1.03的区域集中,库区中下游的较高风险区则主要向高...     

基于“三生”适宜性的典型喀斯特乡村土地利用冲突识别及分析

[目的]科学地识别喀斯特乡村生产-生活-生态(“三生”)用地冲突,分析其区域差异特征,为优化国土空间布局,推动乡村振兴提供理论参考。[方法]以贵州省喀斯特中山、喀斯特盆地、喀斯特槽谷、低山丘陵4种喀斯特地貌的典型乡村为例,构建了“三生”适宜性评价体系及用地冲突识别矩阵,并探讨“三生”用地冲突在不同地形梯度上的分布格局。[结果](1) 4个典型喀斯特乡村的“三生”适宜性用地空间分布和结构组成存在明显差异,且在空间上存在重叠等突显土地利用冲突现象的特征;(2)土地利用冲突以“生产-生活冲突”和“生产-生态冲突”为主,前者主要分布于地势起伏小的生产-生活热点区,后者主要分布于坡地及生态脆弱区;(3)随着地形梯度增加,冲突强度逐渐降低,即冲突激烈区主要集中于低地形位,冲突微弱区和用地适宜区在高地形位上分布更显著。[结论]典型喀斯特地貌背景下,人类活动受到严重制约,喀斯特乡村土地利用冲突特征明显,亟需因地制宜地优化区域发展空间布局。     

“空中拖拉机”在复杂山区防治蜀柏毒蛾试验

摘要：本文首次在地形复杂、地势陡峭的四川省梓潼县七曲山国家级森林公园运用AT-504飞机防治蜀柏毒蛾2—3龄幼虫,作业流量2400mL·hm,喷幅80m,平均雾滴密度为15个·cm,雾滴直径140～200μm,喷洒覆盖率达90％以上。结果表明：“空中拖拉机”在复杂山区的喷洒作业质量与在平原地区相比,没有明显差异。喷洒1．2％烟碱·苦参碱乳油和3％苯氧威乳油15天内蜀柏毒蛾虫口减退率达89．5％和88．0％,飞防效果十分显著。“空中拖拉机”不仅适合平原地区农业和林业飞机喷洒作业,而且适合复杂山区林业有害生物的飞防作业,具有效果好,成本低、效率高的优点,可以大面积推广应用。     

八轮四摆臂无人机动平台越障性能分析与试验

针对南方山区丘陵地带地形复杂、传统农田运输车辆通过性不足的问题,提出并设计了一种具有仿生液压驱动摆臂机构的八轮无人机动平台,其车体姿态可通过四摆臂协同动作进行调节,以适应不同形式地面障碍。越障性能是制约平台通过性的根本因素,建立了无人平台姿态规划模型和关键越障过程动力学模型,得到无人平台在典型垂直障碍的越障性能。为验证理论分析,在ADAMS建立了二次开发仿真平台,并进行了样机动力性试验。研究表明,八轮四摆臂无人机动平台可攀爬高度为轮胎直径1. 13倍的垂直障碍,具有良好的复杂地面环境通过能力,可满足丘陵地带农用运输车辆在复杂农田地形的行走需求。     

低山丘陵区景观类型与地形因子耦合关系研究——以伏牛山余脉区为例

选择伏牛山局部低山丘陵区为对象,运用ArcGIS的空间分析功能和数理统计分析方法探讨8种类型景观在高程、坡度、坡向带上的分布特征、分布指数与显著性。结果表明,高程因子与林地景观呈显著正相关,与工矿用地景观、自然保留地景观呈显著负相关;坡度因子与基本农田景观呈极显著负相关,与耕地景观、自然保留用地景观呈显著负相关;坡向因子与牧草地景观、林地景观呈显著负相关,与自然保留地景观呈显著正相关。建议根据地形因子进行景观布局,低海拔与平缓坡区宜发展生产、生活型景观,中高海拔与陡、急、陡峭坡区域宜丰富生态型景观。协调(半)阴坡、(半)阳坡的景观类型,宜增加阳坡区生态型景观。本研究为区域景观合理化建设提供了定量化依据,也为低山丘陵区景观建设提供参考。     

不同坡位植被生长状况与土壤养分空间分布特征

地形和土壤是影响植被群落的重要因素,植被生长状况与土壤养分含量随地形而变化。以吴起县枣庄沟小流域为研究区,采用样方法对不同坡位草地植被群落进行了植被调查,采集0—20cm的表层土壤测定土壤有机质、全氮、全磷含量,研究不同坡位上植被群落与土壤养分变化关系,以期了解黄土高原丘陵沟壑区地形对植被恢复的影响机制,为当地生态恢复提供科学依据与指导。结果表明:不同坡位上草地植被群落物种多样性、丰富度及地上生物量虽无显著差异,但各项指标均表现出坡下>坡中>坡上的趋势,这与土壤养分含量变化趋势相同。其中坡下位置各项土壤养分含量均为最大,植被生长状况最好;而沟坡位置土壤有机质含量、全氮含量、物种丰富度指数与地上生物量均为最低。植被生长状况与土壤养分在不同地形上变化趋势基本一致,具有一定相关性。     

基于DEM的马莲河流域数字地形分析

研究基于DEM的数字地形分析可以为各个领域提供地形分析的基础理论及实现手段。DEM水平分辨率作为重要的尺度参数,是确定地形参数和应用尺度的重要指标。选取陇东黄土高原地区的马莲河流域作为研究对象,应用美国ESRI公司开发的ArcGIS地理信息系统软件,基于数字高程模型进行流域地形特征的提取与分析。研究提取流域的基本地形特征如坡度和坡向,提取流域水系,划分了小流域。通过分析比较,得出DEM水平分辨率对提取的地形特征及水文特征的影响,为马莲河流域的数字地形分析提供了理论依据。     

Centimetre-scale digital representations of terrain and impacts on depression storage and runoff

The microscale topography of a 20 × 10 m hillslope in a burned portion of Kootenay National Park, British Columbia, Canada was determined through laser scanning at a sub-centimetre scale. Digital terrain models (DTM) were developed for this hillslope at the 0.75 cm, 10 cm, 25 cm, 50 cm, 75 cm and 1 m scales. Random Roughness, Tortuosity and Mean Upslope Depression were computed for bare and vegetated surfaces created at each resolution to determine mean depression storage as a function of resolution. Results for these various roughness parameters and associated depression storage values are not found to change appreciably between the vegetated and bare surface DTMs, and moreover do not change notably with increasing grid cell resolution. Depression storage was also computed using a GIS-based method, the values of which are considered to be, at the highest resolution of 0.75 cm, the most realistic for comparative purposes. Mean depression storage using this latter approach decreases significantly with an increase in grid cell size, in contrast to the values based on Random Roughness which remain stable with increasing grid cell size. The generation of Hortonian overland flow was modelled at different scales using the GIS-derived DTMs. The values of depression storage for the various scales of DTM are demonstrated to have significant influences on overland flow generation. The scale of the DTM affects the changes over time between the proportion of water going into depression storage and that contributing to overland flow, with more water being retained as depression storage at a particular value of rainfall excess after infiltration for the smaller DTM scalings. When overland flow develops from a rising groundwater table in a simulation exercise, water depths are initially lower than the primary roughness elements on the land surface and water is relatively disconnected. As water depths increase, more integrated connections form.     

DEM内插算法对坡度坡向的影响

虽然DEM的应用越来越广泛,但是在实际研究运用中获取DEM的方式主要是利用各种矢量高程信息通过插值而来,不同的插值算法必然会影响DEM分析的结果;以南方丘陵地区为研究区域,利用样区的1∶10000的矢量地形图为数据源,通过对不同算法生成不同分辨率的DEM坡度、坡向的对比研究发现:在坡度小于30°时,不同的算法对坡度具有显著的影响,而大于30°时分辨率和算法均不会对坡度产生显著影响;研究表明:在具有大量平坦区域的地区,尽管ANUDEM算法生成的DEM总体上的精度最高,但是不会产生平坦区域,所以并不适合于这类地区的地形分析。