基于地形信息的遥感生态指数在水土保持区域评估中的应用

科学评估区域水土流失状况是有效防治水土流失的重要基础和关键，然而因开发区面积较小，对基础数据的空间精度要求较高，故中国土壤流失方程较难在开发区尺度上运用。以遥感生态指数RSEI为基础，融入地形因子，构建了基于地形信息的遥感生态指数TRSEI,并以太湖西山岛为例，对比分析两种遥感生态指数在平原区和山区两种地貌类型区域的水土流失状况评估能力，以期为水土保持区域评估提供新思路。结果表明：融入地形因子后的TRSEI能够更清晰地还原出山区土壤侵蚀的形态特点，对于山脊、沟谷等水土流失易发区的纹理细节展现更加细致，更符合实际情况。     

基于DEM的地形起伏度算法的比较研究

地形起伏度是描述宏观地形变化状况的地形因子,可作为区域水土流失评价的地形指标之一。基于全国1000 m分辨率DEM分别选取黄土高原、四川盆地、横断山区、东南丘陵、山东丘陵、东北地区6个典型样区,采用局地高差法、局地标准差、表面积与投影面积比、RUGN法、矢量法、RDLS(地表起伏度)6种算法进行起伏度的提取,对提取结果进行了对比分析,并对各种算法的提取结果进行了信息容量计算。结果表明,局地标准差和局地高差法是两种相对较好的提取起伏度的方法,且针对不同的地形区,不同起伏度算法也具有各自的适宜性。     

陕西省光合有效辐射的地形影响效应

基于数字高程模型数据,全面考虑地形因子对太阳短波辐射各辐射分量的影响,在分别建立太阳直接辐射和散射辐射模型的基础上,确定了山地太阳光合有效辐射的基本模型,并依据模型计算陕西省平均月、季、年光合有效辐射及≥0℃和≥10℃期间光合有效辐射分布情况,探讨局地地形对光合有效辐射的影响机理。结果表明,模型模拟结果与利用传统方法计算结果相一致,说明模型是可靠的;≥0℃和≥10℃期间光合有效辐射的空间分布情况说明陕西省光能资源丰富,理论上农业产量有较大的提升空间;局地地形对山区光合有效辐射影响显著,光合有效辐射量随坡度的升高而逐渐减少,偏南方向辐射量较大,偏北方向较小,东、西坡辐射量呈对称分布,同时地形对其的影响程度随季节而变,相对于夏季,在太阳高度角较低的冬半年,地形影响较大。     

地形因子对喀斯特高原山区潜在石漠化景观格局变化的影响分析

为了揭示喀斯特高原山区的潜在石漠化景观格局变化现状和探寻地形因子对潜在石漠化景观格局变化的影响程度,选取了位于贵州省普定县的后寨河流域中下游作为研究区,利用地理信息系统软件,解译出研究区1973年和2004年的潜在石漠化分布图,分析潜在石漠化的进程;利用相关分析法对海拔、坡度、坡向和坡位等地形因子对潜在石漠化景观格局变化的影响程度进行了定量分析。结果显示:从1973～2004年,潜在石漠化景观格局发生变化,且其在空间上呈不均匀状态;地形因子对潜在石漠化景观格局变化存在明显的影响,不同的地形因子对不同类型的潜在石漠化景观斑块的影响程度不同。     

气候条件对马铃薯产量的影响

利用乌兰察布盟后山地区3个旗县多年的产量资料与气侯资料进行统计分析，阐述了气侯条件对马铃薯产量的影响，得出降水是影响该地区马铃薯产量的主导因子，温度和风速是次要因子，影响产量的关键时段是结薯期和淀粉积累期。建立了后山地区马铃薯产量与主要气象因子综合关系模式。     

中尺度地形对暴雨降水影响的数值模拟研究

利用PSU／NCAR的中尺度模式MM4就1991年7月2日江淮暴雨进行模拟研究,主要考察了中尺度地形对暴雨降水的影响。在模拟工作中,人为地将模式地形中长江中游的大别山地区及其紧邻地域的海拔高度降为50m以下,而并不改变大尺度环境的各要素场。数值试验结果表明,地形的改变使中尺度暴雨中心位置和强度发生了变化。但是局地地形的改变也只在有限区域内对局地中尺度降水系统产生影响。     

黑土区田块尺度微地形因子对土壤侵蚀与碱解氮的影响

修正通用土壤流失方程流失方程(RUSLE)地形因子未体现田块微地形,造成土壤侵蚀模数模拟精度不高。本文考虑垄向对坡面径流方向影响,通过高空间分辨率DEM,以栅格为计算单元,沿垄向提取相邻栅格的方向性坡度、方向性剖面曲率微地形因子,揭示田块尺度土壤侵蚀与沉积在微地形上的时空变异特征,并以时空变异的实测碱解氮含量进行验证。研究结果表明:在规模化统一耕作管理的田块上,土壤侵蚀模数坡顶坡中(阴坡阳坡),方向性坡度为主控因子,凹形坡直型坡;微凸、微凹地形分别能加剧和抑制土壤侵蚀。研究成果可为黑土区坡耕地RUSLE模型中的地形因子修正提供依据。     

人类活动对流域森林景观的影响

人类活动从各个尺度影响森林生态系统。以西双版纳流沙河流域为研究区域，利用1988和2003年两期Landsat TM／ETM遥感影像，根据景观生态学原理与方法，分析了坝区、山区及其中间地带（边缘区）人类活动对森林覆盖率及森林景观的影响。结果表明，地形越平坦，森林覆盖率越小；人口密度越大，离居民点越近，人类活动对森林覆盖率、森林斑块平均面积以及森林斑块边界密度的影响越大；山区森林的变化与坝区和边缘区相反：离居民点越近，森林覆盖率越大，破碎化程度越小；受森林保护等政策的影响，15年来尽管森林覆盖率降低，但森林斑块平均面积增大。从1988-2003年，边缘区的森林受破坏最严重，其森林覆盖率、斑块平均面积都下降较多，而边界密度增加较大，破碎化程度最剧烈；人类活动对森林影响的空间范围扩大。居民点周围的森林破坏普遍很严重，容易引发局地自然灾害，这是制定流域管理政策时需要重点考虑的问题之一。     

冀北接坝山区风场特征与风蚀沙埋分布的关系

[目的]研究冀北接坝山区风场特征与风蚀沙埋分布关系,旨在为该区域水土流失防治提供依据。[方法]在河北省丰宁县小坝子乡架设多台自动气象站进行气象要素观测,同时使用插钎法对该区地表风蚀沙埋情况进行监测,并采用Windninjia,ArcGIS等软件对监测数据进行处理和制图,分析接坝山区风场特征及其与风蚀的关系。[结果]接坝山区风向受气候和地形的影响,风向日变化和季节变化显著,以西北和东南风向为主;由于受地形、下垫面特性等因素影响,风速季节变化显著;风蚀量由西北向东南逐步递减,即研究区内沙丘整体缓慢向东南移动。[结论]风蚀强度与地形和风场有直接关系,侵蚀强度分布符合风场矢量分布特征。     

黄土高原地区刺槐生长主要生态因子的灰色优势分析

在黄土高原沟壑区，影响刺槐生长的主要生态因子中、地形、土壤因子的影响集中表现为土壤水分的影响，而土壤水分主要受气象因子的影响。在气象因子对刺槐生长的影响中，水分类因子作用大于热量类因子。     

快速城镇化地区土地利用变化的地形梯度特征分析——以榆次区为例

为探讨快速城镇化地区——山西省晋中市榆次区不同地形梯度上的土地利用变化特征,本研究以2000年、2008年和2016年3期影像和ASTERGDEM为数据源,分析2000—2016年间土地利用变化的时空特征,选用坡向、坡度变率、地形起伏度、地形位指数和土地利用类型分布指数对土地利用的地形梯度分布特征和变化过程进行分析。结果表明:1)2000—2016年,榆次区建设用地主要向西北方向扩张,主要分布在地形起伏度30m、坡度变率2°、阳坡和半阳坡及地形位为1～3级的地区。土地利用以建设用地、耕地和未利用地为主,其中耕地所占面积最大,2000年、2008年和2016年的平均比例为46.91%。2000—2008年建设用地面积增加43.07 km2,未利用地面积减少37.33 km2; 2008—2016年未利用地面积减少221.00 km2,而耕地面积和建设用地面积分别增加170.61 km2和37.36 km2。2)在坡度变率、地形起伏度和地形位梯度上,建设用地、耕地和水域主要分布于低梯度带,而林地和未利用地分布于中高梯度带;建设用地和耕地在平地、阳坡和半阳坡呈分布优势,林地在阴坡和半阴坡具有分布优势,而未利用地的优势分布区为阳坡和半阳坡;2000—2016年耕地的主要分布区向地形起伏度30 m、坡度变率为2°～15°、地形位为4～11级的区域扩张。榆次区土地利用变化地形梯度差异明显,地形因素、人类活动、政策因素、交通和区位为其主导因素。该研究结果为区域城镇化过程中的土地合理规划利用提供科学依据,为生态环境治理提供决策支持。     

环京津贫困带土地利用变化的地形梯度效应分析

地形因素与土地利用变化的关系研究是土地利用/覆被变化研究的重要内容。该文以环京津贫困带为研究区,选取1985年、1995年、2000年和2010年Landsat TM影像为数据源,运用地学图谱分析法,从地形起伏度、坡度变率、坡向和地形位角度,系统分析了环京津贫困带土地利用变化的地形梯度特征,探讨了土地利用变化的地形梯度效应及其成因。结果表明:1)1985-2010年环京津贫困带土地利用类型分布呈现明显的层级性。耕地、水域和建设用地的优势分布区集中于低地形梯度区,草地优势分布区集中于中高、高地形梯度区,林地和未利用地优势分布区集中于高地形梯度区。2)研究区土地利用变化以稳定型图谱和反复变化型图谱为主,林地、耕地和草地是主要的土地利用类型,林地向耕地转换再又转换为林地是反复变化型图谱的主要类别。1985-2000年人地矛盾突出,土地利用变化以"林地-耕地"、"草地-耕地"和"未利用地-耕地"为主,耕地向较高地形梯度区扩展;2000年后社会经济发展和退耕还林政策的实施,土地利用变化以"耕地-建设用地"、"耕地-林地"和"草地-林地"为主,耕地在原优势地形位的优势度增大、草地和未利用地的优势分布区向更高级地形位集中,林地优势分布区向较低地形位扩张。3)土地利用变化地形梯度分布特征及分异效应是自然因素、社会经济因素和政策因素共同作用的结果,自然因素是基础,社会经济因素和政策因素是重要推动力。该文为研究区土地利用动态优化配置和生态环境建设提供了科学依据和决策支持。     

东北黑土区不同地形垄向坡度的相对水土保持效益研究

垄作是东北黑土区一种非常普遍而重要的耕作措施,具有一定的水土保持效益,但几乎没有学者对其进行研究。探讨黑土区不同地形垄作方向在空间上的分布规律及其具有的水土保持效益具有重要研究价值。以黑龙江省宾县为研究区,用分层抽样的方法提取168个野外调查单元并进行实地填图调查,根据坡度因子和垄向坡度计算公式,利用ArcMAP、SPSS和Excel等软件进行了室内数据分析统计,结果表明:平原区、丘陵区、山区的平均地面坡度分别为1.92°,6.20°,8.27°;平均垄向坡度分别为1.33°,4.52°,6.45°,分别为平均地面坡度的70%,73%,78%;垄作坡度引起的平均土壤流失相对量分别为地面坡度的55%,69%,67%,垄作的相对水土保持效益明显。在此基础上,对垄作现状的原因进行了分析,并提出一些改进措施。研究成果有助于了解东北黑土区不同地形耕地垄作方向的分布情况及其水土保持效益状况,对当地水土保持措施的布设也具有重要的指导意义。     

基于DEM的巴山地区地貌区划研究

地貌区划是对地貌形成过程和区域分异特征的综合反映,划分巴山地区的地貌区划,对探究巴山地区地貌格局以及地貌差异具有重要意义。利用ArcGIS 10.2软件,基于分辨率为30 m的ASTER GDEM V3数据,提取了巴山地区的坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率、海拔高度、地势起伏度、地表切割深度、地表粗糙度和高程变异系数等地形因子,并通过相关系数矩阵确定最佳地形因子,在此基础上对巴山地区地貌类型和地貌区划进行划分。结果表明:(1)巴山地区地貌区划的最佳地形因子为海拔高度和地势起伏度;(2)巴山地区的地貌类型依据海拔高度划分为低海拔、中海拔,依据地势起伏度划分为平原、台地、丘陵、小起伏山地、中起伏山地;(3)巴山地区的地貌区划划分为2个地貌区、5个地貌亚区和18个地貌小区。区划结果符合巴山的地貌空间分布以及地貌格局差异,能有效地体现巴山地区的地貌特征,对巴山生态环境建设具有指导意义。     

黄土丘陵沟壑区治沟造地土壤快速培肥效应

湖南省安化县是国家扶贫开发工作重点县,境内地域类型可分为高山区、库区和低山丘陵区,将不同地域类型与建档立卡贫困户综合考虑,分析不同地形区域的贫困特征及贫困程度影响因素有利于脱贫攻坚工作的精准实施。该文以578份建档立卡贫困户实地问卷调查结果为数据源,结合3种不同地形区域的实际情况,运用空间自相关、地理探测器等方法对安化县不同地形区域的贫困特征、贫困程度主要影响因素及因素间的交互作用进行分析。结果表明：1）不同地形区域贫困程度不同：库区贫困程度综合值的绝对值均值为0.236、高山区为0.192、低山丘陵区为0.127,库区贫困程度最高、高山区次之、低山丘陵区最低;2）不同地形区域贫困程度影响因素不同,库区主要受基础设施建设、政策落实情况和地形坡度因素影响,高山区主要受地形坡度、劳动力数量和经营收入因素影响,低山丘陵区主要受劳动力数量、政策落实情况和工资收入因素影响;3）不同地形区域双因素交互作用强度主要表现为经济要素及自然要素的交互作用强度高于政策要素与其他要素的交互作用强度。不同地形区域贫困程度的显著影响因素存在差异,对不同地形区域需实施差异化扶贫政策,提高扶贫措施的针对性和有效性。     

不同地形区域的贫困特征及贫困程度影响因素分析

湖南省安化县是国家扶贫开发工作重点县,境内地形类型可分为高山区、库区和低山丘陵区,将不同地形类型与建档立卡贫困户综合考虑,分析不同地形区域的贫困特征及贫困程度影响因素有利于脱贫攻坚工作的精准实施。该文以578份建档立卡贫困户实地问卷调查结果为数据源,结合3种不同地形区域的实际情况,运用空间自相关、地理探测器等方法对安化县不同地形区域的贫困特征、贫困程度主要影响因素及因素间的交互作用进行分析。结果表明：1）不同地形区域贫困程度不同：库区贫困程度综合值的绝对值均值为0.236、高山区为0.192、低山丘陵区为0.127,库区贫困程度最高、高山区次之、低山丘陵区最低;2）不同地形区域贫困程度影响因素不同,库区主要受基础设施建设、政策落实情况和地形坡度因素影响,高山区主要受地形坡度、劳动力数量和经营收入因素影响,低山丘陵区主要受劳动力数量、政策落实情况和工资收入因素影响;3）不同地形区域双因素交互作用强度主要表现为经济要素及自然要素的交互作用强度高于政策要素与其他要素的交互作用强度。不同地形区域贫困程度的显著影响因素存在差异,对不同地形区域需实施差异化扶贫政策,提高扶贫措施的针对性和有效性。     

山地流域土地利用时空演变的地形梯度特征——以乌江北源为例

地形因子是丘陵山区土地利用空间分布格局的重要影响因素之一,对土地的利用方式和空间格局有着直接作用。以乌江北源2000年、2005年和2010年Landsat TM/ETM遥感影像为数据源,采用高程、坡度、地形位指数3个指标,分析了山地流域土地利用时空演变的地形梯度特征。结果表明:（1）2000—2010年,林地、建设用地和水域用地面积增加,耕地和草地面积减少。土地利用类型以林地和耕地为主,反映了山地流域土地利用结构特点;（2）研究区土地利用类型的地形梯度特征明显。耕地、建设用地、水域用地在低地形梯度上有明显分布优势。林地、未利用地分布优势在高地形梯度上;（3）耕地、建设用地优势分布主要受坡度梯度的影响,高程梯度决定了水域用地的分布,这与其他平原、丘陵地区有所不同。地形因素是山地流域土地利用结构演变的决定性因素,其他社会、经济、人文因素都对该区域土地利用格局的转变起到推动作用。在对山地流域土地开发利用过程中,应兼顾生态效益和社会经济效益,保障河流源区生态经济的持续发展。     

黄河粗泥沙集中来源区区域地形因子比较研究

在黄河粗泥沙集中来源区的清水川流域,以1∶10 000比例尺地形图上的小流域为基本单元,在1∶250 000比例尺DEM上提取地表起伏度、高程变异系数和等高线密度等区域土壤侵蚀地形因子,以1∶10 000比例尺计算的地形因子为真值,拟合各区域土壤侵蚀地形因子的计算方法。结果表明,等高线密度是合适的区域土壤侵蚀地形因子计算指标。应用该方法在皇甫川下游进行检验,模拟结果误差小于10%,效果良好,可作为土壤侵蚀区域地形因子计算时指标选择的参考。     

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。     

基于GIS的高原植被空间格局与地形因子相关关系研究

以青海省境内黄河上游茨哈峡为例,运用GIS空间分析方法,对该地区的地形因子(高程、坡度和坡向)进行提取,并与植被类型图进行叠加,运用多样性指数、均匀度等植被指数分析该区植被空间分布格局与地形因子的关系,研究了植被指数随地形的变化趋势。结果表明,植被空间分布与地形因子关系密切,亚高山暗针叶林最优生长区间为海拔3290~3880 m,坡度25°~45°的阴坡;山地圆柏林则适宜生长在同样坡度,海拔3880~4470 m的阳坡;针阔混交林、高山落叶阔叶林最优生长区间分别为15°~25°,2700~3290 m的阴坡和2995~3290 m的(半)阴坡;高寒灌丛和高寒草原在各坡度和坡向分布范围都比较广。