基于不同数据源的颖川河流域数字河网提取与对比分析

为了研究基于地形图、DEM和遥感影像三种不同数据源提取的数字河网之间的差异,选取天水市麦积区颖川河流域为研究对象,通过地形图数字矢量化、Hc-DEM水文分析和遥感影像解译三种不同方法分别提取数字化河网,并对不同数据源提取出的数字河网进行了对比分析,结果表明:在比例尺相近的情况下,基于Hc-DEM的地形参数提取到的数字河网精细程度最高,但在地势平坦处会出现较大偏差;通过地形图矢量化获得的数字河网脉络较为清晰,但地形图数据时效性较差,不能够全面准确地反映真实数据情况;通过遥感影像解译采集出来的数字河网时效性好、更准确,但人为因素影响较大。因此,基于三种数据源提取数字河网时,应以DEM数据提取的为准,结合其他两种数据源,修正由于数据源误差所生成的错误河道,从而提高数字河网的精度。     

清涧河流域的水文情势变化阶段及其特征

 为探讨清涧河流域不同阶段的水文变化特性,分析流域水文变化的原因,通过定量指标结合定性原则,筛选了清涧河流域内的代表性雨量站,在此基础上,建立了具有一致性的1955—2002年的降水量序列资料;采用滑动平均和有序聚类分析方法,对选定的水文序列进行阶段划分,并统计分析各阶段降水、径流的变化特性;结合流域水土保持措施状况,进一步讨论引起流域水文变化可能的原因。结果表明:清涧河流域的水文序列可划分为3个阶段,分别为:1955—1979、1980—1989和1990—2002。与第1阶段相比,第2、3阶段汛期和年降水量呈减少趋势;第2阶段径流量小于第1阶段,第3阶段平均径流量大于前2个阶段。各阶段年降水量与径流量之间具有正相关关系,但点群散乱,相关性不好;各阶段暴雨特性和水土保持措施数量、质量的变化,是流域水文变化的主要原因。     

黄河中游清涧河流域土地利用空间结构和分形模型

为了揭示黄河中游土地利用的空间差异和迁移情况,该文以清涧河流域为例,基于遥感和GIS技术,通过土地利用重心迁移和分形理论对土地类型的空间演变情况进行分析,并构建各地类空间分布形态的分形结构模型。结果表明,1990年至2009年清涧河流域土地利用重心有明显的迁移;农业用地和水域的重心向西南方向迁移,在该方向水域重心迁移比较大,达到7205.85m;林地、建设用地和未利用土地重心向东南方向迁移,在该方向建设用地重心迁移距离最大,达到7421.89m;草地重心向西北方向迁移3546.38m。1990年至2009年,除水域外,其他土地类型分维数有所下降,表明该区域土地类型景观的复杂性降低,稳定性提高。自然因素对该区域土地利用空间变化起到一定的推动作用,人类活动干扰则是主要驱动因素。该文将为生态恢复区合理地土地利用规划和集约化利用土地资源提供科学依据。     

清涧河流域近50年径流时间变化特征及趋势分析

采用清涧河延川水文站近50年径流序列资料,运用不均匀系数、调节系数、集中度(期)、变差系数和极值比等指标分析径流时变特征,应用Mann-Kendall趋势分析法检验流域径流变化趋势。结果表明:1)清涧河流域径流的年内分配曲线呈现出单峰曲线,径流主要集中于7—9月份,约占全年平均径流量58%;2)1990以来,年内分配不均匀性和集中程度趋于减小;3)2000—2009年流域径流年际变异最大,且在不同时段径流年际变异差异较大;流域年径流量呈现明显下降趋势,20世纪80年代是流域径流丰枯转折点,并在2000年后进入严重枯水期。清涧河流域径流演变呈现出明显的不均匀性、阶段性和趋势性,这种变化与降水和植被恢复导致下垫面特征改变有关。     

基于ASTER数据的近海水产养殖区提取方法

随着海洋遥感技术的迅速发展,利用各种遥感数据获取近海养殖信息,并研究近海养殖对海洋环境和渔业的影响,对合理开发海洋资源和保护海洋生态环境具有十分重要的意义。该文以山东省烟台市的邻近海域作为研究区,根据研究区ASTER遥感影像的光谱特征,首先构建一个水体指数,用于提取近海水产养殖区域;再构建一个波段运算函数,从整个海域中分离出与水产养殖区光谱接近的深海水域;将两次运算的结果相结合,得到消除了深海水域影响的近海水产养殖区域。精度评价结果表明：利用该研究提出的信息提取方法得到的水产养殖区域与实地调查结果基本一致     

汤河流域植物生存域研究

探讨汤河流域植物生存域特征,可为地境再造技术在流域生态修复中的应用提供科学依据。该研究以多年生植物为研究对象,将土壤水分、盐分、有机质、氮磷钾等生态因子作为限制性因子研究了优势种的生存域,明晰了流域优势种适生的因子空间。结果表明：(1)杨树生存域范围包含构树,构树包含楝树。杨树作为优势度最高的优势种在研究区分布极为广泛,而构树、楝树则相对受限,有更高的集群度。黄荆与酸枣的生存域范围呈现出相交关系,黄荆易于受到水分胁迫,此即为黄荆多集中分布于土壤较为贫瘠的生境而酸枣分布更为广泛的主要原因;(2)杨树、构树、楝树共生的生存域适宜范围为含水率0.53%～13.73%,含盐量0.24～0.85 g/kg,有机质含量1.63～5.94 g/kg,土壤氮磷钾综合指数0.38～1.25。黄荆与酸枣共生的生存域适宜范围为含水率8.64%～15.80%,含盐量0.21～0.77 g/kg,有机质含量3.83～17.08 g/kg,土壤氮磷钾综合指数0.51～2.43。综合以上研究结果,可为改造地境水肥条件,增加植物群落物种多样性提供参考。     

基于机载激光雷达点云数据的河网提取方法研究

在介绍机载激光雷达数据的具体处理流程、分析机载激光雷达数据特征的基础上,结合高程数据和影像数据总结出了基于点云数据的大范围复杂流域的提取方案,同时设计了提取流程并应用该流程对实验数据进行了河网提取。将采用本研究方案提取的河网结果与全手工处理所得的结果进行对比分析后发现,本研究提出的基于机载激光雷达点云数据的河网提取精度误差为3.8%,符合实际生产要求。基于机载激光雷达技术提取河网不仅信息丰富而且提取精度和效率显著提高,同时它作为一种全新数据采集技术,为数字流域三维可视化提供了新的技术支撑。     

河网径流节点及其基于DEM的自动提取

河流的交汇点是在地貌、水文上均有重要意义的特殊地段,在GIS中又融合了大量的时空信息。从河流水文学与地理信息系统结合的角度,首先提出了河网径流节点的概念,分析了河网径流节点的基本特征,包括河网径流节点的属性特征、空间分布特征、时间变异特征等方面的内容,并对河网径流节点在地学空间分析中的应用进行了展望。此外,对以DEM数据为基础提取河网径流节点的原理、方法进行了初步的探索。     

基于Hyperion和ASTER影像的喀斯特石漠化评价指标提取对比研究

中国西南喀斯特地区以石漠化为特征的生态环境退化现象严重,遥感是获取大尺度石漠化评价指标的主要手段.但目前还没有直接从遥感图像快速、客观有效地提取石漠化评价指标的应用.基于植被指数(NDVI)、石漠化综合光谱指数(KRDSI)和木质素—纤维素吸收指数(LCA),对比分析利用Hyperion 高光谱遥感影像及其模拟的ASTER多光谱遥感影像直接提取石漠化评价指标的可行性和精度.研究表明,利用Hyperion高光谱影像能够比较有效地直接反演绿色植被、干枯植被、裸土等的覆盖信息,但由于不同碳酸盐岩及其不同侵蚀程度的光谱特征差异,直接反演基岩裸露的精度较低;而利用ASTER多光谱影像能够直接有效提取直接反演绿色植被、裸土等的覆盖信息,但由于ASTER影像波段设置的局限性,使其直接提取干枯植被盖度和基岩裸露率的效果较差.     

拉林河流域湿地变化研究

历史上的拉林河流域,在拉林河及其支流两岸存在大量的洪泛湿地,尤其是位于拉林河入松花江口处的湿地面积较大。近年来在自然环境和社会经济发展的双重作用下,拉林河流域内发生了一系列变化,湿地面积明显减少。以全流域及流域内典型湿地保护区为研究对象,分析湿地面积变化及转移去向,结果表明:湿地面积大量减少的原因是农业生产特别是水田发展;水田面积的增加存在与湿地争水的现象,建议相关部门限制水田发展规模,保持湿地保护与农业生产的平衡状态。     

牧羊河流域土壤侵蚀变化研究

以修正的通用土壤流失方程为基础,运用RS和GIS技术计算昆明市水源地牧羊河流域的土壤侵蚀模数及土壤侵蚀总量,采用转移矩阵方法分析了1992—2010年不同土壤侵蚀强度的面积变化、土壤侵蚀总量的时间变化及土壤侵蚀强度的空间变化。研究结果表明,流域土壤侵蚀强度不大,以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,土壤侵蚀总量呈先增大后减小的趋势。     

基于RS/GIS的布哈河流域土壤侵蚀现状研究

利用遥感和GIS的方法获得了流域内年降水量、年均气温、地形、土壤类型和土地覆被类型等5种评价因子数据,在GIS中通过建模及空间分析,获得了布哈河流域土壤侵蚀强度等级类型及空间分布信息。结果表明,研究区土壤侵蚀总面积是14 337km2,其中轻度侵蚀和中度侵蚀面积居多,分别占土壤侵蚀总面积的54.88%和20.51%;剧烈侵蚀面积占土壤侵蚀总面积的0.63%。     

基于GIS的祖厉河流域土壤侵蚀治理模式模拟研究

借助RS图像信息提取技术,对祖厉河流域遥感影像进行校正与信息提取。利用GIS栅格数据空间分析功能,将研究区空间化为30m×30m的栅格单元。根据土壤流失方程RUSLE生成各因子栅格图,借助GIS空间分析功能,实现该区土壤侵蚀评估模拟。结果表明:祖厉河流域1995年、2005年、2015年土壤侵蚀模数分别为2 877,3 372,3 713t/(km2·a);从侵蚀量变化来看,1995年总土壤流失总量为29 608 397t/a,2005年总土壤流失总量为34 694 588t/a,2015年总土壤流失总量为38 202 817t/a,年平均流失模数为3 713t/(km2·a)。从土壤侵蚀空间分布和侵蚀量变化来看,研究区土壤侵蚀度呈现南北低、中部高;河流深切区低,高山林立区高的特点。针对研究区,提出4种模拟治理并进行验证,分析得出完全采取人工提升林区植被增长速度,主要包括全力发展坡地退耕还林还草的高效治理模式是该区最佳治理模式,可有效改善土壤流失状况,使平均土壤流失模数降为2 656t/(km2·a)。     

基于地理信息技术的朝阳地区河流数字化提取研究

结合地理信息技术对朝阳地区流域面积在10 km~2以上河流进行数字化提取,并结合野外实地勘察数据对河流提取结果进行验证。结果表明:经过提取大凌河流域10 km~2以上河流数目为513条,经过验证,其数字化提取的总体精度在90%以上,河流数字化提取结果精度较高,适用性较强。     

利用ASTER遥感资料提取南京城郊土地利用信息的研究

土地资源是社会经济发展最基本的物质基础,利用遥感技术可对土地资源进行分类调查。在对地观测方面,高光谱遥感与一般遥感影像相比,能提供更高质量的信息源。先进的空间热辐射反射计(ASTER)覆盖可见光、近红外、短波红外和热红外的14个波段,分辨率从15 m到90 m,对长江流域环境监测、地表覆盖变化、短期气候预测、自然灾害监测等,对于了解该区资源、生态与环境具有重要的意义。该文利用2001年ASTER数据对南京城郊地区进行了土地利用分类,首先采用多元统计方法提取分类特征波段。然后以非监督分类获得初始训练样本,对训练区进行多次像元提纯后,运用监督分类方法对南京城郊土地利用信息进行分类。研究表明,多种分类方法相结合可从ASTER影像更好地提取土地利用信息,达到较好得分类精度。     

基于SPEI的锡林河流域气象干旱风险分析

为研究气候因子变化下的锡林河流域干旱风险,并为当地水资源与生态管理提供有效依据。通过计算锡林浩特、东乌珠穆沁旗等11个气象站点1982—2018年不同时间尺度(1,3,6,12个月)的标准化降水蒸散指数(SPEI),分析了锡林河流域年、季、月尺度上的干旱发生的频率和干旱强度,揭示了锡林河流域多年来的干旱时空演变特征。结果表明:近37 a来锡林河流域SPEI整体呈现增长趋势,特、重旱的发生频率在逐年减小,轻、中旱的发生频率有波动起伏的不确定性,且存在发生季节性集中干旱的可能。从空间分析来看,锡林河流域在年、季、月尺度上均有干旱发生,在季节变化方面,干旱出现既有冬季的大范围干旱,也有春季的局部干旱,总体分布特征是西多北少;干旱呈现出夏季最为严重,秋季次之的特点,总体分布从西北到东南表现为弱—严重—弱的特点。     

基于轮廓不同的DEM对宁波市姚江流域平原河网的提取研究

[目的]针对目前基于DEM提取平原河网所遇到的困境,采用新的视角提取平原河网,为完善水系自动化提取方法研究提供依据。[方法]采用Acr Hydro Tools和SWAT工具在轮廓不同的DEM下,对宁波姚江流域进行河网提取和流域确定。再以提取后的流域总面积与河流总长度为定量分析的主要指标,用相对误差公式、河网套合差公式和Visual Similarity Duplicate Image Finder软件进行综合评价与误差分析。[结果]在真实河网辅助下,Acr Hydro Tools与SWAT均是在规整型DEM基础上的提取效果很差。在临近型DEM上所提取的河网、流域和流域总出口与实际相符且精度、相似度都很高。[结论]用Acr Hydro Tools和SWAT两种工具提取流域水系都是可取的,但SWAT更加便捷;不同轮廓的DEM以及其是否与流域总出口相切会极大地影响河网提取的质量。     

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。     

岚河流域产沙模型研究

利用岚河流域的降雨径流资料，分析了该流域的降雨特性及产沙规律，确定了影响流域产沙的主要因子。建立了以lh平均雨强IA(mm／h)、次降雨量P(mm)、流域出口断面洪峰流量Qm(m^3／s)为因子的产沙模型。     

基于DEM的山东沂沭泗河流域地貌演化与水土流失研究

水土流失其实是一种主要的侵蚀地貌演化过程。本文以戴维斯提出的地貌侵蚀循环学说和斯特拉勒(N.Strahler)提出的高程—面积分析法为基础,把高程—面积分析法运用到流域地貌发育研究之中,把山东沂沭泗河流域山丘区地貌发育阶段分为壮年期和老年期。各流域土壤侵蚀模数平均值、土壤侵蚀强度综合指数的大小与其地貌发育阶段呈良好的对应关系,说明尽管人类活动是加剧土壤侵蚀的重要原因,但地貌发育过程对土壤侵蚀的影响同样重要。