基于GIS的雪崩对冰湖风险性评估——以喜马拉雅山科西河流域为例

雪崩是冰湖风险性评估的因子之一,借鉴欧美发展起来的雪崩模型,在冰湖溃决洪水频发的喜马拉雅山地区开展雪崩对冰湖风险性评估研究具有重要意义。基于ICIMOD IKONOS DEM和Landsat-TM数据,利用GIS方法提取了研究区雪崩形成的海拔、平面曲率、坡度和地表覆盖类型等估算因子,根据Av=(Al+Fy)×S×Rg模型估算了研究区潜在雪崩形成区域,并应用GIS方法和α-β模型估算了雪崩的传播路径。结果表明:潜在雪崩不易形成的"低"值多分布在谷底及地表覆盖类型为密林的山坡上,而"高"、"较高"值多分布在坡度为30°~50°、地表类型以裸岩或草地为主的山坡和冰川上,这些分布符合雪崩形成的客观实际;分析判断发现研究区内"高"值区域,也就是潜在雪崩形成区共有98处,其中有10处能够进入冰湖,对这些冰湖的稳定性造成风险,这意味着在分析研究区所有冰湖的溃决风险性时,只有受到潜在雪崩影响的9个冰湖需要考虑雪崩因素,其余冰湖在冰湖溃决诱因筛选中无需考虑雪崩因子。     

黄土沟壑区开采沉陷对地形因子的影响研究

以黄土沟壑区的采煤沉陷区为研究对象,以地面数字高程模型和开采沉陷预计结果为基础数据,基于ArcGIS平台对煤矿开采沉陷区的地形数据进行分析处理,研究开采沉陷前、后地形因子的变化特征,并对不同地形因子之间的相关性进行了分析.研究结果表明:黄土沟壑区地面高程、坡度、坡向、起伏度等各种地形因子均受开采沉陷影响而发生改变,开采沉陷和地形因子之间存在明确的量化关系,而平均高程、起伏度、曲率、沟壑密度等因子与地面坡度之间存在显著的相关性.研究结果有助于揭示煤矿开采沉陷区的地形地貌演变规律,为保护西部矿区的生态环境提供技术支持.     

基于地理探测器的甘肃农牧交错带土地利用时空演化及其驱动机制

基于RS、GIS以及地理探测器,结合社会经济统计资料,对甘肃农牧交错带2000—2020年土地利用结构、动态度、利用程度和地类转移进行分析,并探究土地利用变化在不同时期的驱动因素。结果表明：（1）2000—2020年,甘肃农牧交错带以耕地、林地和草地为主要用地类型,三者占比超过95%,土地利用结构差异度均小于0.01、结构总体趋于稳定,全域土地利用动态度总体呈先增加后放缓的趋势;（2）耕地、林地和草地的转化占研究区总体变化面积的96%以上,各地类间转换活跃,LUCC较集中分布于陇中黄土丘陵区和陇东黄土高原沟壑区;（3）在长时序土地利用变化情景下,地理探测器具有较好的适用性,甘肃农牧交错带土地利用变化在不同时段驱动因子相异,其变化受社会经济因素和自然地理因素共同作用驱动（前者对土地利用变化解释度更强）,各因子间交互作用均表现为双因子增强或非线性增强效应,双因子交互对土地利用变化的解释度强于单因子解释度。     

基于地形校正的山区积雪深度反演算法

积雪深度是天气和水文模型运行的必要参数。利用微波遥感可以反演不同尺度的地表积雪深度参数,为全球或区域尺度气候模型与水循环提供有效积雪参数。现有积雪深度微波遥感反演算法未综合考虑地形因子对反演结果的影响。微波辐射计观测的地表信号会受到地形的影响,导致能量在地表重新得到分配,这不仅引起传感器本身的观测误差,而且改变了地表的微波散射和辐射,使得水热能量在地表重新分配,从而也影响着地表关键参数的反演精度。为了提高山区积雪深度的反演精度,分析了坡度、坡向等地形因子对积雪深度反演的影响,在利用微波遥感反演积雪深度时加入地形坡度和坡向校正,构建基于地形效应的微波辐射模型,提出基于地形校正的山区积雪深度反演算法。实验结果显示,地形校正前,积雪深度反演的RMSE=10.41,地形校正后,积雪深度反演的RMSE=7.22,积雪深度反演精度得到了一定的提高。     

新疆伊犁果子沟地质灾害风险评价及其致灾因子

近年来,由气候变化引起的新疆山区地质灾害有增加的趋势。本文选取伊犁G30高速公路果子沟段为研究对象,采用国产ZY-3立体测图卫星数据制作山区高精度DEM和地形参数,运用GIS空间分析技术评估滑坡、崩塌、泥石流地质灾害风险,并采用频率比灾害风险指数进行致灾因子的敏感性分析。结果表明:(1)ZY-3的高精度DEM能够有效的计算崎岖的地形参数,获取的坡度、坡向、地表高程、沟谷密度等能够更好地进行灾害评估;(2)通过致灾因子分析得出,植被指数、坡度、坡向、地表高程、沟谷密度、地层岩性、断裂密度7个因子均与地质灾害相关,其中,植被指数最为敏感,在道路两侧影响尤为突出,这与道路建设、过度放牧等人类活动密切相关;(3)果子沟区域的地质灾害风险以道路边坡滑坡为主,分布在G30高速公路两侧,对道路造成的危害大,因此,G30高速公路两侧属于地质灾害高发区,需重点防治。     

基于空-地协同调查的西天山阿尔先沟雪崩过程数值模拟

为精确识别雪崩流动特性及流态信息，全面分析其运动过程。本研究基于无人机倾斜摄影技术获取高分辨率航拍数据，以阿尔先沟雪崩易发区为例，通过现场调查、无人机遥感解译精细探测雪崩活动过程，确定RAMMS模型输入参数，在此基础上对不同类型雪崩事件进行模拟和重建，对比分析传统地面调查、无人机遥感解译结果与模拟结果的差异，探讨不同类型、不同雪层释放条件下雪崩活动过程。研究结果表明：(1)以倾斜摄影技术为核心的雪崩调查分析体系，将传统的地面调查方法结合无人机遥感和数值模拟相互验证，提高了灾害发育状况评估的准确性。(2)2月中旬阿尔先沟坡面积雪厚度趋近于临界厚度值，持续降雪使雪层失稳触发新雪雪崩。调查时仍处于灾害孕育阶段，雪层裂缝加剧变形，风力作用下雪檐自重逐步增大，有超过雪的抗断强度的趋势，整体稳定性较差。(3)以坡面上方积雪平台为潜在释放区的坡面型雪崩，释放量可达8.2669×10⁴m³，运动时长约为128 s，并在120s内堆积区流动高度达到最大，约为3.55 m，最大流动速度为18.34 m·s^-1，最大冲击力可达到32.67 k...     

基于GIS的东北及邻近地区积雪深度空间化方法

根据近50 a东北及邻近地区122个地面测站逐日积雪深度观测资料,采用REOF方法划分为5个气候区,利用DEM资料建立经度、纬度、海拔高度3个宏观地形因子以及坡度、坡向和开放度3个微观地形因子的数据库,并结合三维二次趋势面方法对研究区域雪深进行GIS模拟。结果表明：宏观地形因子与雪深呈较好的正相关关系,大、小兴安岭是东北地区积雪分布较多区域,大致按山脉走向分布,海拔高、纬度高的地区雪深较大。分区模拟,微观地形因子对积雪深度的影响增大,突出积雪深度分布的局地特征,同时相对误差显著减小。     

东北黑土区土壤侵蚀模拟中的地形因子尺度分析

地形因子是土壤流失方程中坡度坡长两因子的乘积,用来表示土壤侵蚀中的地形效应,与研究区域的地形地貌特点密切相关。本文以黑龙江省克东县丰收小流域为例,利用1:5万和1:10万地形图建立数字高程模型(DEM),探讨了不同DEM分辨率和地形图比例尺变化所产生的地形因子的尺度效应。认为东北黑土区利用1:5万地形图计算地形因子时,20m格网大小是较理想的DEM分辨率;另外,在利用较小比例尺地形图建立的DEM计算地形因子时,汇水单元的划分不宜过细。     

黄土高原坡度转换图谱研究

选择代表黄土高原典型地貌类型的样区,应用地学信息图谱的理论和方法,探讨了坡度信息图谱的定义、表现形式及存在原因等。经过反复试验、分析和验证,找到一个具有较理想精度的适用于黄土高原不同地貌类型的坡度转换图谱。实现对基于1∶5万地形图25m空间分辨率的DEM提取的地面坡度统计值的误差纠正,以及不同空间尺度下的DEM地面坡度精度提取。     

基于DEM和RS的旅游开发生态环境适宜性评价研究——以内蒙古鄂尔多斯市东胜区为例

本文以地处我国农牧交错带生态脆弱区的内蒙古鄂尔多斯市东胜区为例,运用GIS技术和遥感技术从空间上对其旅游开发的生态环境适宜性进行了定量评价。首先,运用GIS相关软件生成研究区的DEM模型并与其TM影像进行叠加,提取相关数据。然后,分别对研究区的地表切割程度、坡度、坡向、归一化植被指数(NDVI)等进行分析,并划分出研究区中共有三个区域具有较好的旅游开发适宜度。     

内蒙古农牧交错带土地利用转型生态环境效应及分异机制——基于三生空间主导功能判别视角

农牧交错带生态环境脆弱，探究其土地利用转型生态环境效应有利于改善该地区生态环境，推动该地区城市的可持续发展。基于遥感数据和ArcGIS空间分析技术，采用土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、生态贡献率及地理探测器模型，探讨了内蒙古农牧交错带“三生空间”视角下的土地利用转型生态环境效应及空间分异驱动因素。结果表明：1) 2000-2020年，内蒙古农牧交错带基于“三生空间”的土地利用转型主要表现为生产空间的缩减，生态空间的稳定以及生活空间的扩张。2)2000-2020年，内蒙古农牧交错带生态环境经历了先恶化后改善的变化过程，各期质量指数分别为0.582、0.580、0.583,导致生态环境质量改善和恶化的转换类型主要是耕地、未利用土地和草地之间的转化。3)影响内蒙古农牧交错带生态环境质量空间分异的核心因子是耕地面积占比，关键因子是坡度、地形起伏度和降雨量，因子之间的交互作用主要呈双因子和非线性增强的关系特征。4)内蒙古农牧交错带在推进退耕还林工程的同时还应加强生态安全屏障保护力度，加快构建以国家公园为主体的自然保护体系。     

济南市主城区空间形态对地表温度影响的交互关系及空间效应

基于济南市主城区的三维建筑数据、Landsat遥感影像等多源数据,运用地理探测器、空间杜宾模型等方法,分析空间形态对地表温度影响的作用关系及空间效应。结果表明：1)研究区域地表温度呈显著的空间正相关性,高值区主要位于城市中心区域,低值区多位于南、北边缘地带。2)局部区域地表温度同时受到该区域形态因子的交互作用及邻近区域空间形态的影响。绿地比例、水域比例、农田比例对地表温度呈负向影响,不透水面比例、建筑均匀指数普遍呈正向影响。局部地区至道路、工业区、蓝绿空间的距离对本地区地表温度的影响显著,而对邻近区域的影响较弱。3)各形态因子对地表温度的影响在不同空间形态分区中存在空间分异。在空间开敞的建成区,地表温度易受周边道路、工业区、蓝绿空间及建筑格局的影响。在建筑密集区域,不透水面比例与建筑形态因子的交互作用较强,建筑密度、建筑高度的负向作用凸显。在自然地表密集区域,绿地比例、水域比例、农田比例、至工业区距离对地表温度的影响显著。根据研究结论,建议采取多维形态因子协同优化及空间联动的策略,并因地制宜、分类施策,以减缓热岛效应。     

基于GIS的延安市城郊区土地利用格局优化研究

以延安市宝塔区高坡到三十里铺段为例,以DEM为基础提取坡度、坡向及地形起伏度因子,再结合土地利用空间布局、植被多样性、地表水体、生态价值等生态因子,在ArcGIS空间分析模块下,通过叠加分析进行研究区土地生态敏感性与适宜性评价.参照评价结果,借鉴景观格局整体优化的方法,将研究区分为优先发展区、引导发展区、限制发展区和禁...     

祖厉河流域1:50 000与1:250 000比例尺DEM信息容量的比较

以甘肃省祖厉河流域为实验样区,以1:50 000 DEM为基准,运用比较分析与数理统计的方法,研究该区域 1:250 000 DEM描述地表形态的精度特征.基本技术平台为ArcGIS 8.3软件.研究结果表明,利用1:250 000 DEM所提取的流域各级河网、地面坡度、地面坡向3种因子与基于1:50 000 DEM 所提取的各因子相比较,均存在不同程度的信息损失,1:50 000 DEM能较好地模拟真实的地面信息.研究成果为半干旱区集水农业工程的规划和水土保持等应用标准的制定提供了理论依据.     

天祝高寒草原区NDVI,DEM与地表覆盖的空间关系

在GIS支持下,以时间分辨率为草原区植被一个完整生长周期,以空间分辨率15 m×15 m的TM/ETM遥感影像的NDVI指标为数据源,采用目前较为流行的主成分变换法(PCA),结合土地利用类型图和数字高程模型(DEM),参考相关的地理基础图件,对天祝高寒草原区地表覆盖进行分级分类。运用叠置分析法研究了不同海拔高度和不同地表覆盖下NDVI变化情况;同时分析了NDVI与DEM、地表覆盖三者之间的空间关系。此次研究对环境较为特殊的高寒草原区植被分布及变化监测有重要的意义。     

旅游踩踏对大青沟自然保护区地表影响研究

以现场调查及模拟试验结果为依据,研究了我国特有生境的内蒙古大青沟国家级自然保护区旅游踩踏活动对地表生态环境的影响。研究表明:旅游踩踏活动对地表破坏程度随游客体重、行进速度、地形坡度、地表疏松度等方面的增加而严重,下山方向行进和平行等高线方向行进对地表破坏程度大于上山方向行进,其中,地形坡度和行进速度是影响踩踏地表破坏程度的主要因子。为此提出,在该保护区,地表疏松陡坡地段要禁止游客行进,其它各地段游客要慢行。     

黄土高原南部地区农业用地驱动力分析与动态模拟

利用黄土高原南部地区TM和ETM+遥感影像,在获取区域农业土地利用变化及其驱动因子数据的基础上,采用Binary Logistic回归模型,定量分析区域内农业用地的动态演化特征与空间分布格局,并运用ArcGIS软件进行不同类型农业用地变化模拟与输出。结果表明:1)黄土高原南部地区耕地的分布主要受距县城中心的距离、高程、坡度、坡向、人口密度、地均GDP的影响,其中受坡度影响最大,发生比expβ是0.83130204,高于其他因子;其次是高程和人口密度,发生比expβ分别为0.99932988和1.00011472。2)林地的分布主要受坡度和坡向的影响,坡度影响最大,坡向次之,发生比expβ分别为1.09136459和0.99209087。3)草地的分布受坡度和人口密度的影响较大,发生比expβ分别为1.02784089和0.99843133。影响黄土高原南部地区农业土地利用的自然和人文因素相对集中,主要包括坡地形度和人口密度,这说明该区域农业土地利用的人为干扰较强烈,人类活动是研究区农业土地资源和土地生态系统变化速率不断加快的重要因素。     

古尔班通古特沙漠SMAP土壤水分产品降尺度分析

SMAP(Soil Moisture Active Passive,SMAP)产品空间分辨率低的特征限制了在地表高异质性的干旱区沙漠稀疏植被区的适用性。考虑到干旱区沙漠植被区特殊的环境特征,在地表温度(Land Surface Temperature,LST)、归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)等传统降尺度因子的基础上,增加了与荒漠地表土壤水分关联性更强的增强型修改土壤植被指数(Enhanced Modified Soil-Adjusted Vegetation Index,EMSAVI)与比值沙地亮度指数(Ratio Sand Brightness Index,RSBI)分别作为反映研究区植被盖度和裸沙分布状况的降尺度因子,利用随机森林算法(Random Forest,RF),构建了干旱区土壤水分降尺度模型。结果表明:(1)由相关性分析可知,EMSAVI(r_干=-0.37,r_湿=-0.34)、RSBI...     

基于地形梯度的青藏高原冰川分布格局及成因

目前,冰川分布与变化的影响机理还存在不确定机制。为探究地形因子对冰川分布格局的影响,本文以第6版Randolph冰川编目数据和NASADEM为数据源,运用均值变点法、分布指数和地理探测器等方法,对青藏高原冰川在地形起伏度、海拔、坡度和坡向等地形梯度上的分布格局及其与地形因子之间的响应关系进行分析。结果表明：（1）青藏高原冰川对坡向、坡度的适宜性较广,对地形起伏度、海拔的选择性较强,且在高地形起伏度、高海拔上呈现优势分布。（2）地形对冰川发育影响较大,各地形因子对冰川空间分布的影响显著不同。海拔和地形起伏度是控制冰川分布的主要因素,且交互探测结果表明二者共同作用对冰川空间分异性影响最大。（3）在海拔和地形起伏度梯度上,喜马拉雅山脉冰川优势分布范围最广,其次是喀喇昆仑山脉,其余10座山脉冰川的优势分布均呈近似正态分布,但不同山脉形态各异。     

利用SEBAL模型对沙拉沐沦河流域蒸散发的分析

以2001年7月10日的MODIS数据为数据源,采用基于地表热量平衡的SEBAL模型估算位于半干旱地区的沙拉沐沦河流域的实际蒸散发量,综合分析蒸散发量与土地利用/覆被、地表温度、植被指数、高程、坡度和坡向的关系。结果表明:该流域的夏季日实际蒸散发量空间差异比较大,从0mm到6.57mm,平均蒸散发约2.90mm;蒸散发的空间分布不均匀,流域边缘林地覆盖区的蒸散发最高,中部和流域出口所在的草地、耕地分布区相对较低。实际蒸散发量与地表温度和归一化植被指数高度线性相关;不同的土地利用类型具有不同的日平均蒸散发量,林地的日平均蒸散发量最高,其次为耕地,建设用地最低。