多尺度DEM提取河流比降的对比分析

研究旨在用DEM计算河流比降,分析DEM分辨率与阈值对比降的影响,并提取最佳分辨率与最佳阈值。以延河流域的ASTER GDEM和SRTM3 DEM为原始数据源,利用Arc GIS分别提取60、150、200、300 m分辨率下延河流域的主河道,并据此计算流域平均比降。结果表明:延河的平均比降为3.39‰;DEM分辨率与汇流阈值对比降影响较大,当DEM分辨率小于150 m时,比降随阈值增大而减少;DEM分辨率大于150 m,比降逐步增大。延河流域河流比降分析的DEM分辨率不宜超过150 m,其中DEM分辨率为90 m时,计算的比降结果较为符合延河流域实际情况;DEM分辨率为30、60、90、150、200、300 m时,计算比降的最佳阈值分别为65000、60000、30000、70000、40000、20000;利用85%的主河道折线段信息,进行比降计算,其结果接近真实值。研究实现了基于DEM的河流比降计算,有助于DEM在水文学等流域的应用。     

陕北农户对气候变化的感知研究——以陕北靖边南部和延安北部乡村为例

通过在陕北黄土高原丘陵地区农户对气候变化感知的研究,采用问卷调查并运用统计描述方法对其处理,结合气象站监测数据对比分析陕北黄土高原丘陵区的农户对气候变化的感知及如何适应气候变化。结果显示：33.84%的农户认为气温有升高的趋势;54.9%的居民认为当地降水量有下降趋势;同时26.3%的农户感觉自然灾害增多;近40%的农户认为气候变化对农业影响升高或明显升高。不同文化水平的农户对气候变化和自然灾害感知方面存在明显的差异;农户为适应气候变化,自主调整种植结构、引进新品种、购买农业保险及打工或移民措施适应气候变化。     

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。     

基于DEM的黄土高原沟谷节点分形特征研究

以ASTER GDEM为主要数据源,在黄河中游多沙粗沙区提取22个小流域的沟谷节点(channel junctions,CJs),采用计盒、关联维2种方法对比研究CJs分形特征,并讨论其分形的内涵与影响因素;基于CJs分形特征的聚类分析,探讨样区的侵蚀程度差异。结果表明:(1)黄土高原CJs分形特征明显,不同分形方法度量的几何维数变化相同,盒维数大的样区关联维数也大;(2)CJs分形特征与黄土地貌的发育相关,不同地貌类型呈现出不同的分形维数;但2种分形方法度量出的分维值差异均能与地貌类型保持对应,分形维数排序为:黄土梁峁状丘陵沟壑黄土破碎塬黄土梁状丘陵沟壑黄土塬黄土山地黄土峁梁状丘陵沟壑黄土风蚀沙丘;(3)依据CJs盒维数、关联维数对样区进行聚类分析,结果表明22个样区划分为4种类型,大致对应剧烈侵蚀区、强烈侵蚀区、中度侵蚀区、轻度侵蚀区。研究表明分形方法能较好的刻画黄土高原不同地貌沟谷节点特征,并能在一定程度上反映沟谷侵蚀状况。     

均值变点及分叉比确定最佳汇流阈值的对比

DEM为水文分析提供了更加多样化的研究分析途径。研究以ASTER GDEM为数据源,利用均值变点和水道分叉比综合对比分析不同区域的水文特征和流域地貌特征,对比不同区域在最佳阈值提取的河网差异及彼此间流域河道分叉比的特征。试验结果表明:清溪河样区和杏子河样区的最佳汇流阈值分别为1500和1300,其所对应的河网密度分别为0.63和0.68;不同的流域内取相同的汇流阈值时河道的分叉能力相同或相近,但河道的数目上有较大的区别。这两者的结合可以在今后的地形分析中提供必要的理论依据。     

反距离加权插值参数变化对元谋冲沟DEM构建的影响

冲沟是生态系统严重退化的产物,元谋干热河谷冲沟极为发育,冲沟蚕食耕地、造成土地劣化,对土地资源危害很大,构建干热河谷区沟谷的数字高程模型(DEM)对其沟谷侵蚀定量化研究有重要意义.基于ArcGIS平台,以云南元谋干热河谷区为例,通过野外实测获得高精度、高密度分布采样点高程数据;基于反距离函数插值,以平均误差、均方根误差为指标,通过交叉验证及检查点法,对比分析不同权指数、邻域搜索点数、搜索形状及搜索方位对DEM插值的影响.结果表明,权指数为2、椭圆形邻域、邻域点4～8个、四方向插值得到的插值效果最好.构建的DEM能够较真实地模拟该地区的形态特征:冲沟汇水面积约0.011 km2,区域平均坡度35.37°,最大坡度85.76°,区域沟壑密度3.95 km/km2,切割深度7～12m.     

黄土高原小流域植被恢复的土壤侵蚀效应评估

植被建设是治理土壤侵蚀的重要途径,特别是坡面土壤侵蚀。退耕还林还草是黄土高原乃至全国最大规模的植被建设工程,黄土高原是该工程的重点地区之一。小流域是土壤侵蚀综合治理的基本单元。通过退耕还林工程实施前后小流域土壤侵蚀的模拟和分析,可以为植被建设成效评估和调整治理策略提供参考。运用修正土壤流失方程RUSLE,在ARCGIS10.2平台下模拟了羊圈沟小流域1984年、1996年、2006年、2012年和2014年5个年份的土壤侵蚀,评估了退耕还林前后黄土高原小流域植被恢复对土壤侵蚀的影响。降雨侵蚀力R利用延安气象站30年(1984—2014年,除1999年外)的日降雨数据计算,LS因子利用将矢量化的1∶5 000地形图插值生成DEM提取;土壤可蚀性K因子利用2006年实测土壤理化数据计算,总结概括前人研究成果获取C、P因子值。研究结果表明:(1)各坡度带侵蚀都显著减弱,15°~25°,25°~35°和35°坡度带是中度以上侵蚀发生的主要区域。1984—2014年3种坡度带的侵蚀面积之和分别占总面积的44.93%,42.65%,35.78%,23.23%和22.98%;(2)退耕还林前后相比,土壤侵蚀强度显著降低:中度以上侵蚀面积急剧减少,土壤侵蚀转变为以微度、轻度和中度侵蚀为主,3类侵蚀面积之和在2006年、2012年和2014年分别占总侵蚀面积的26.53%,44.24%和43.47%;(3)土壤侵蚀模数呈现减小的趋势,从1984年到2014年,土壤侵蚀强度从15 327.57t/(km2·a)降至3 270.19t/(km2·a),降低70%以上。总体上,土壤侵蚀明显降低,表明植被建设有效遏制了土壤侵蚀,退耕还林工程对水土保持和治理土壤侵蚀起到了显著的效果。     

土壤侵蚀/沉积潜力与地形因子的相关性分析——以USPED模型模拟为例

为了分析土壤侵蚀/沉积潜力与地形因子的相关性,以元谋干热河谷典型冲沟为研究样区,基于实测高程点数据构建DEM,采用USPED模型对样区土壤侵蚀/沉积潜力进行模拟,并结合地形因子(坡度、LS因子、曲率)探讨其与土壤侵蚀/沉积潜力模型模拟结果的相关性。研究结果表明,在三种地形因子与土壤侵蚀/沉积潜力模拟结果的对比分析中,总体趋势为土壤侵蚀能力均大于沉积能力,侵蚀面积比均大于沉积面积比,但在不同分级的地形因子对应的土壤侵蚀/沉积潜力模拟结果中揭示了不同的相关性。     

元谋干热河谷潜蚀地貌的类型及形成条件

元谋干热河谷区的潜蚀非常发育,在土壤侵蚀与景观塑造中发育重要作用。基于对元谋干热河谷潜蚀地貌详细的野外考察,首先从动力条件上将潜蚀地貌分成流水型、重力型、流水-重力型;从发育方向上分为横向、竖向与斜向潜蚀地貌;从空间格局上分为孤立型与群聚型潜蚀地貌。然后阐述了潜蚀管道、淘洞、土腔、跌穴、竖井、陷穴、碟形坑及蚀余地貌(包括土桥、穿洞、土柱等)等主要潜蚀地貌的特征。最后讨论了干热河谷特殊的气候条件、土体性质、地质与地层、微地形及植被等对潜蚀地貌发育的影响,土体特性对潜蚀地貌的发育起着决定性作用。对各种潜蚀地貌的地学意义、形态特征、空间格局、形成原因、演化过程、环境响应、水文效应、多条件耦合、区域对比等研究是未来潜蚀地貌研究的主攻方向,潜蚀地貌类型及形成条件的研究将为这些方向提供基础与前提条件。     

李子口小流域单次降雨的土壤侵蚀量测算方法

川中丘陵区土壤侵蚀比较严重,对于嘉陵江流域乃至长江航道泥沙淤积、水环境安全等方面都会产生重要影响.选择川中丘陵区李子口小流域为研究区,利用单次降雨产生的径流量,测定径流池中泥沙含量,并结合小区土地利用现状,快速测定小区土壤的近似侵蚀量.该研究可为土壤侵蚀严重地区提出相应的水土保持治理措施,有着重要参考和借鉴作用.