基于GEOCA和GIS的土壤侵蚀空间演化模拟

传统的土壤侵蚀研究主要是运用水土流失通用方程,对研究区域的各种影响指标进行研究并取一定的数值,计算其侵蚀量.实际上,土壤侵蚀是1个影响因素众多,边界条件复杂的连续不间断的不确定过程.研究了用地理元胞自动机来模拟土壤侵蚀的原理、方法和工作流程,并在GIS技术支持下采用标准的Von.Neumann邻居定义,着重探讨元胞状态转化所遵循的规则和土壤侵蚀从1种强度到另1种强度这一微观动态变化过程,最终形成GeoCA-Soil Ero-sion系统.以重庆合川市为例,用元胞空间与研究区域相一致的地理元胞自动机模型,得出了重庆合川市土壤侵蚀等级图并分析了土壤侵蚀与其背景的空间关系.并运用ArcView软件作为开发平台与之集成,将这一过程可视化表达.     

基于元胞自动机的林火蔓延时空演变研究

以林火蔓延时空演变过程的计算机模拟为研究目的,提出一种 GIS空间分析功能和元胞自动机模拟功能相结合的林火蔓延模拟方法.探讨影响林火蔓延的因素,将林火蔓延影响因子概括为土壤特性、可燃物特性、气象因子、地形因子和地理阻隔因素;分析林火蔓延模型,选取毛贤敏的王正非修正模型进行模拟;结合元胞自动机和GIS空间分析技术,对元胞属性赋值;根据林火蔓延的特点,设置元胞的状态;利用元胞扩散算法对元胞扩散过程进行模拟;最后,开发了一个原型系统,对林火蔓延的时空演变过程进行展示.结合 GIS空间分析功能和元胞自动机技术能够较好地对林火的时空演变过程进行模拟.     

土地利用/土地覆盖变化及其景观格局分析——以徐州市睢宁县为例

采用地理元胞自动机进行土地利用/土地覆盖(LUCC)变化研究,并以徐州市睢宁县为例,采用1995年、2000年和2005年3个时相的Landsat TM或ETM 图像作为数据源,分析了徐州市睢宁县在研究期内的动态变化.并基于地理元胞自动机进行了2010年LUCC变化的分析预测与景观格局分析,为徐州市睢宁县的区域协调发展提供了参考与依据.     

重庆合川市土壤侵蚀时空变化研究

利用遥感技术与地理信怎系统技术的结合,对重庆合川市的土壤侵蚀状况进行了时空变化研究。研究结果表明,合川市的土壤侵蚀状况在侵蚀面积和程度上都有不同程度的改善;土壤侵蚀具有时空差异大,侵蚀与水、热基本同期,侵蚀高峰超前于降水高峰的特点。     

元胞自动机模型在森林景观生态规划中的应用

元胞自动机是有时空特征的离散型动力学模型,具有模拟复杂系统时空演化过程的能力,对于有空间特征的森林空间结构模拟及景观生态规划具有极大的应用价值。运用GIS描述和处理静态空间信息,元胞自动机模型(CA)则为动态的模型,CA与GIS集成将极大促进GIS对森林景观过程的模拟能力。文章论述了用元胞自动机模型进行森林景观生态规划的基本构想。     

基于GIS与CA模型的土地利用变化前期研究——以山东省招远市为例

在元胞自动机模型研究的基础上,提出将GIS与元胞自动机模型相结合进行土地利用变化研究。通过前期的工作,定义元胞自动机模型的元胞空间、元胞状态等,为下一步工作打下坚实基础。     

基于元胞自动机的生物质颗粒慢速热解模型

以数字矩阵作为元胞自动机的表现形式,以演化概率函数模拟反应速率系数,用元胞自动机模拟了生物质颗粒的慢速热解过程,并与微积分的方法作了对比。结果表明,元胞自动机能够逼真地模拟该过程,得到的热解曲线与微积分方法得到的结论一致,且和试验结果吻合;所提出的元胞自动机及其演化程序为进一步的深入研究提供了理论基础。     

重庆合川市土壤侵蚀时空变化研究

利用遥感技术与地理信息系统技术的结合,对重庆合川市的土壤侵蚀状况进行了时空变化研究.研究结果表明,合川市的土壤侵蚀状况在侵蚀面积和程度上都有不同程度的改善;土壤侵蚀具有时空差异大,侵蚀与水、热基本同期,侵蚀高峰超前于降水高峰的特点.     

基于 DBN 与 GeoCA 相结合的城市动态模型构建与多方案对比研究———以成都市为例

以成都市为例,将深度信念网络与地理元胞自动机相结合构建一个整合模型,完成城市形态的演化模拟,同时采用多方案对比法检测网络深度以及用地分类的均衡性对模拟精度的影响.实验结果显示:在用地分类类型相同,隐含层含有5层网络时总体Kappa值最高;在网络隐层数目相同,分为4种用地类型时总体Kappa值最高.研究表明,基于深度信念网络与地理元胞自动机相结合的整合模型能够较好地模拟城市的演化,同时,模型的网络层深度和用地分类的均衡性都会对模拟精度产生一定影响.     

基于规则学习的林火蔓延元胞自动机模型

由于元胞自动机模型本质上的自组织特性与林火行为很接近,近年来基于元胞自动机的林火蔓延模型引起了广泛的关注.典型的元胞自动机是按照确定的映射规则自主地随时间演进的.当环境发生变化的时候规则需要由人工静态地进行调整、修正,因此效率低、对环境变化的适应能力差,模型的可移植性也不令人满意.这是基于CA的林火蔓延模型难以推广的主要原因之一.本文提出了一种应用人工免疫机制对元胞自动机规则进行自适应调节的方法,并在此基础上建立了一个林火蔓延实验模型.仿真实验表明经过规则学习,该模型具有了一定的火线形状的自纠正能力.     

基于RS和GIS的河北太行山区土壤侵蚀强度研究

以河北太行山区为例,选择加权降雨量、坡度、坡长、沟谷密度、土壤质地、植被覆盖度、土地利用类型7个影响因子,应用层次分析法求出各因子权重,建立土壤侵蚀评价指标体系;利用RS和GIS技术,将影响因子分级并进行地图代数加权叠加,划分土壤侵蚀强度等级,揭示该区2000年土壤侵蚀强度分布情况。     

GIS和RS支持下的土壤侵蚀模型应用研究

研究了土壤侵蚀定量遥感方法在浙江省仙居县的应用.在GIS和RS技术的支持下,选择通用流失方程计算得到土壤侵蚀量和潜在土壤侵蚀量的空间分布图,分析了土壤侵蚀因子在研究区的表现.研究表明,利用RS、GIS技术进行土壤侵蚀调查与监测是可行和高效的.     

喀斯特山区土壤侵蚀垂直景观格局分析

景观格局及其变化的土壤侵蚀效应是土壤侵蚀研究的重要内容之一。本文基于GIS和RS技术,在对研究区土壤侵蚀等级进行分级的基础上,选取斑块分维数、最大斑块所占景观面积的比例指数和斑块所占景观面积指数,从垂直维度上对不同土壤侵蚀等级的景观空间格局进行定量化研究,探讨景观格局和水土流失过程之间的关系,以期为土壤侵蚀治理提供科学依据。研究表明:在垂直维度上,土壤侵蚀景观具有明显的分层特征,高程从低到高,侵蚀等级逐步增强,斑块分维数在低海拔和高海拔地区较低,斑块稳定性较好。由于人类活动影响,在中海拔地区,斑块分维数较高,斑块稳定性较差,出现连续的强烈侵蚀景观,景观组成以中度侵蚀和强烈侵蚀为主;在1000~1100高程带,人类活动减弱,出现侵蚀等级回降,过渡到以微度和轻度侵蚀为主的景观格局;在山顶部分,出现以微度、轻度、极强烈、剧烈侵蚀景观为主的两极分化的侵蚀分布,伴有连续大片的微度和轻度侵蚀景观,土壤侵蚀景观格局主要受自然环境的影响。     

基于GIS的USLE方程各因子计算方法研究

传统方法估算土壤侵蚀量限制因素过多,USLE方程为土壤侵蚀量估算提供了一般算法,但是USLE方程中各因子的求算没有通用方法,在各个研究区域的运用难以量化。对基于GIS的USLE方程各因子计算方法进行探讨,给出了基于GIS技术USLE估算流域土壤侵蚀量的一般方法,以提高USLE方程在我国的可用性。     

基于GIS的栅格化坡面径流路径模拟与LS值计算

该研究旨在研制建立适合我国黄土区以小流域为单元、基于GIS栅格化的坡面径流路径及土壤侵蚀强度空间分异分析模拟模型 .以ViewGIS为平台 ,将流域图经栅格化处理和建立基于栅格化处理的关系型数据库 ,利用D8方法和DEMON方法 ,分析模拟径流路径 ;开发出了适于分析模拟黄土区小流域土壤侵蚀强度空间分布的模块 ,以小流域为单元对坡面径流路径进行了模拟 ,并模拟计算了通用水土流失方程的地形因子LS值在该流域坡面的分布 ,最后将计算结果存放于关系型数据库中 .该研究深入ViewGIS内核 ,在开发DEM径流分析、土壤侵蚀等功能的基础上 ,实现了对整个流域径流路径及土壤侵蚀地形地貌分异规律的计算机分析模拟与成图 ,为研制开发防护林体系高效空间配置智能化规划设计系统打下了良好的基础     

基于GIS的土壤侵蚀研究系统框架的设计

将地理信息系统(GIS)引入到土壤侵蚀研究系统中,利用该技术将空间数据和属性数据结合起来,以数据可视化的方式为土壤侵蚀研究系统提供决策支持。讨论了系统的主要功能,以及ArcGIS Engine作为开发组件、ArcSDE作为空间数据引擎进行集成二次开发的相关技术,这些技术在土壤侵蚀研究系统中的应用具有重要意义。     

红色粘土丘陵土壤侵蚀的地理信息系统研究——以江西省临川县小华山地区为例

在对土壤侵蚀影响因素进行调查研究的基础上，建立起综合土地利用类型、土壤类型、地面高程和坡度、至村庄的最小距离等因素的地理信息系统土壤侵蚀研究模型。通过模型处理，利用电子计算机绘制出属第四纪红色粘土丘陵的小华山地区的土壤侵蚀等级图。     

基于遥感和GIS的新疆艾比湖区域土壤侵蚀强度评价

[目的]艾比湖区域土壤侵蚀特征分析.[方法]采用3S(RS、GIS、GPS)技术手段,根据新疆艾比湖区域2007年(TM)遥感影像、2006年DEM数据,综合多年气象数据、土壤类型等资料,裁出同一坐标投影(WGS1984UTMZone44N)下的研究区土壤侵蚀的四个主要因子(植被覆盖度、坡度、风速及土壤可蚀性k值)30 m×30 m的栅格图像,进行叠加分析得到研究区土壤侵蚀特征.[结果]研究区以中高侵蚀为主,其中中度侵蚀面积最多,占总面积的56.58;;强度侵蚀次之,占总面积的25.87;;其它侵蚀强度分布面积从多到少依次为:轻度侵蚀8.43;,微度侵蚀5.91;,极强度3.15;,剧烈侵蚀分布面积最少,占总面积的0.06;.[结论]新疆艾比湖区域土壤侵蚀较为严重,但分布相对规律,对土壤侵蚀的防治与治理有着重要的作用.     

基于GIS的柳沟流域场降雨产流模拟

黄土高原土壤侵蚀问题举世瞩目,巳成为黄土高原经济社会发展的主要障碍和主要的生态环境问题,其中以水力侵蚀最为严重,水力侵蚀面积已超过总面积的一半.掌握降雨产流原理及发展规律对从根本上防治水土流失提供科学依据,本文以西北黄土区蔡家川流域柳沟嵌套小流域为研究对象,在GIS平台下进行了水文地形因子的提取,通过改进前人分布式水文...     

不同降雨条件下紫色土横垄坡面地表微地形变化特征

【目的】地表微地形是影响坡面侵蚀过程的重要因素之一。它影响着地表填洼量、渗透速率、地表径流等过程,同时这些过程也会对微地形变化产生影响。论文探讨了不同降雨条件下地表微地形动态变化特征,为深入理解坡面水蚀机理,以及坡耕地水土流失的有效防治与耕作措施的合理布设提供科学依据。【方法】以川中丘陵区横坡垄作坡面为研究对象,以直线坡面为对照,通过室内人工模拟降雨方法,结合GIS技术,从地表糙度的角度,分析递增和递减降雨条件下,紫色土坡面地表微地形的变化特征。【结果】不同降雨条件下横垄坡面高程值变化范围最高可达-180—80 mm,主要集中在-20—20 mm,地表高程减小区域所占比例相对较大。直线坡面高程变化量在-10—10 mm,主要集中-5—5 mm。不同措施在递增降雨系列下的土壤侵蚀面积均大于递减降雨系列;不同降雨条件下横垄坡面地表糙度值介于57.47—65.32 mm,且不同坡位地表糙度值均呈现出上坡下坡中坡。直线坡面地表糙度值在5.71—6.28 mm内变动,不同坡位受随机糙度的影响具有明显的空间变异性;横垄坡面不同降雨条件下微坡度栅格数随坡度的增加呈现出先减小后增加再减小的变化趋势,坡度主要集中于0°—5°和30°—35°。对于直线坡面,栅格统计数随坡度的增加呈现出逐渐减小的变化趋势,微坡度主要集中在0°—10°。不同降雨条件下横垄坡面微坡向栅格数主要分布在北坡和南坡,且其余坡向分布较为均匀。直线坡面在不同降雨条件下微坡向分布差异较大。【结论】水蚀过程中,地表高程值变化、地表糙度体现了微地形垂直方向上的变化,地形因子体现了微地形的空间分布,将其结合起来可较好的反映横垄坡面微地形变化特征。递增型降雨雨型与紫色土区夏季主要侵蚀雨型特点相似,更易造成的土壤侵蚀的发生,是研究区坡耕地土壤侵蚀防控的主要雨型。该研究结果可以为地表微地形量化、揭示坡耕地土壤侵蚀效应本质提供新思路。