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基于DEM提取坡谱信息的不确定性 总被引：3，自引：1，他引：2
坡谱是黄土高原地学分析新方法、新思路的探索。本文基于坡谱不确定性的概念及其过程分布模型的论述,以陕北黄土高原国家1∶10000和1∶50000DEM数据为基本信息源,分析了坡谱不确定性的产生原因、主要影响因素与影响规律,阐述了坡谱提取与应用中应注意的主要问题,为正确应用坡谱进行地学分析提供重要依据。 相似文献
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黄土地貌类型的坡谱自动识别分析 总被引：1，自引：0，他引：1
地貌形态特征识别与分类,对生态环境、水文研究及地质构造分析等地学研究具有重要意义,已成为现代地貌学的一个研究热点。传统的统计模式识别方法精度较低,难以解决线性不可分的模式分类问题。人工方法虽然识别精度高,但因各人认知偏差导致的识别误差难以控制。人工神经网络作为一种动态信息处理系统,能有效解决线性不可分的地貌类型识别问题。坡谱是利用微观地形定量指标来反映宏观地形特征的有效方法,在地貌学研究中正受到广泛的关注。本文以陕北黄土高原8个不同地貌类型区的数字高程模型（DEM）为实验数据,以流域为分析单元,提取坡谱及其特征指标作为描述地形特征的定量因子,并通过BP神经网络的构建与学习,进行黄土地貌类型自动识别。实验结果表明,在8种地貌类型的样本数据中,第1次实验正确识别率平均值达70%;第2次和第3次实验中,去除相似度较高的峁状丘陵沟壑或峁梁状丘陵沟壑任一种地貌类型后,正确识别率平均提升为80%和85%。经Kappa系数验证,该方法能以DEM数据有效识别不同类型的黄土地貌。 相似文献
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遥感图像信息容量是一种能量化表征地表复杂度的评价指标。计算时考虑了像元点所处的整个局部区域特征,其大小与图像灰度层次密切相关,灰度层次越丰富,信息容量的值越大。信息容量模型构建的核心问题是约束区间的选择和参数的确定,合理适宜的参数设置是保证信息容量特性的关键性技术。选取陕西省不同地貌类型区56个样区,以2007年ETM+和2008年SPOT5遥感图像为实验数据。采用了2种不同的约束区间的计算方法,即比较分析和数理统计的方法,分析了遥感图像信息容量约束区间的选择方法和空间分异规律。结果表明,信息容量在一定程度上能有效反映地表空间形态结构的复杂度,信息容量和分形维数、信息熵之间有较好的线性相关性,随着信息容量的增大,样区的分形维数、信息熵也在增大。信息容量的空间分异和陕北黄土高原的黄土地貌形态在空间上的变异是相关的,与陕西关中平原区的地表地物覆盖类型也是相关的,可作为地表形态结构复杂度定量评价指标之一。 相似文献
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基于DEM的黄土地貌逼近度因子构建及特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
沟谷源点作为沟沿线上最为活跃的部位,其分别到上游分水线、下游沟谷线的流线空间比对关系,是表征三线空间结构的重要突破口。它在空间上向流域分水线逼近的程度,是量化黄土流域地貌系统发育程度的重要切入点。为探究黄土地貌区流域沟谷源点向流域分水线逼近的程度,揭示黄土流域地貌发育进程及该进程所表现的主要侵蚀方式,本文从水平和垂直2个维度,构建量化三线空间结构关系的核心因子--逼近度(PI),其中包括水平逼近度(HPI)和垂直逼近度(VPI),基于5 m分辨率数字高程模型,在陕北黄土高原遴选了包含16种地貌类型的42个样区,利用数字地形分析方法,探讨其平均值(MHPI, MVPI)的空间分异规律。另外,选择其中南北序列分别代表黄土塬、残塬、梁状丘陵沟壑和峁状丘陵沟壑区的淳化、宜君、甘泉和绥德4个地区,完备包含一至五级别沟谷的典型流域为重点实验样区,探讨陕北黄土高原流域尺度平均逼近度变异指数(MPIV)序列性特征。实验结果表明:①陕北黄土高原平均逼近度(MPI)存在强烈的空间自相关,MHPI在南北序列上先增大后减小,东西方向上逐渐减小,在黄河沿岸峡谷丘陵区MHPI达到最大;MVPI由西南-东北先减小后增加,由西北-东南逐渐减小,在渭北黄土台塬区达到最小;②在流域尺度上,MPIV值的正负与黄土塬区、丘陵沟壑区敏感相关;③4个重点样区MHPI、MVPI与其它地形因子存在南北序列上的一致性。104个外部汇流区平均水平逼近度与平均坡度相关性较好(P=0.43, a<0.001),平均垂直逼近度与面积高程积分强烈相关(P=0.75, a<0.001)。平均逼近度指标综合考量了黄土高原地区最典型的三条具有结构控制意义特征线的空间关系,对黄土地貌的发育程度有明显的指示性意义。 相似文献
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黄土地貌形态特征、发育机理及演化过程等一直是地学研究的热点和前沿。选取黄土高原洛河流域作为研究对象,从坡面尺度、流域尺度、区域尺度分类选取14项地貌因子,较为全面地构建了流域地貌发育形态定量参数体系;提取646个小流域为分析单元,利用主成分分析法,获得了描述流域黄土地貌形态特征的4个主因子;这4个主因子分别反映了4种地貌形态空间格局,即南北渐变型、单中心扩散型、东西过渡型、多中心扩散型。结合流域地貌类型和地貌发育程度特征,认为黄土地貌地形起伏和垂直侵蚀特征反映了研究区的总体地貌空间格局,洛河流域黄土地貌主要是在多种因素影响下,随着水系由下游向上游不断地溯源侵蚀、下切扩展,最终形成了现今形态空间分异格局。 相似文献
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地貌分类在指导人类建设活动的规模与布局中有着重要的意义。然而,传统的基于数字高程模型(DEM)的地貌分类方法使用的地形因子和考虑到的地貌特征往往比较单一。本文提出了一种基于流域单元的地貌分类方法,该方法考虑了流域单元的多方面特征,包括基本地形因子统计量、地形特征点线统计量、小流域特征和纹理特征。本研究首先基于DEM进行水文分析将研究区域划分成不同的小流域。然后利用数字地形分析提取29个不同方面的特征来表征流域的形态,并基于随机森林(RF)算法进行了特征选择和参数标定。RF是一种基于决策树算法的集成分类器,能有效地处理高维数据,分类精度高。最后选择训练集小流域对RF分类器进行训练,使用训练完成的分类器对整个研究区域的地貌进行分类,研究地貌分异的规律。该实验在我国陕北黄土高原典型黄土地貌区域的地貌分类中取得了较好的结果,结果表明不同的地貌之间存在明显的区域界线,特定的地貌类型在空间上表现出明显的聚集性。通过人工判读进行验证的分类精度达到了85%,Kappa系数为0.83。 相似文献
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以广州市47 026个零售业网点为基本数据,通过梳理零售业空间分异的机制,构建包含人口密度、商务条件、公共交通便利性、业态丰富度与租金条件5个影响因子的零售业态空间分异影响因素评价体系,通过信息熵、核密度函数与空间回归模型分析零售业态的空间分异影响因素,对比不同城市圈层区位与不同零售业态集聚分异的因素差异。结果表明：① 需求、区位、竞争与成本构成了广州市零售业态空间分异的主要驱动力,同时,零售的景观分异也由于业态异质性与城市的空间异质性而存在驱动力分异;② 5个影响因素强度格局圈层差异明显,城市内圈层人口集聚度高,具备更好的公共交通便利性条件、商务条件与业态丰富度,同时也承受更高的地租;③ 人口密度是零售空间分异的核心要素,公共交通便利性条件、商务条件与业态丰富度对零售的集聚也有正向驱动作用,租金的影响较弱;不同圈层区位的零售空间分布与不同类型业态的空间分异的主要影响因素各不相同。 相似文献
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不同因子对区域经济差异的影响一直是国内外学者关注的重点及热点问题,探究县域经济时间过程演变和空间格局分异的主导影响因子,科学揭示各因子的作用机制,将为区域经济发展战略的制定提供重要指导依据。本文以甘肃省县域为研究单元,利用空间化表达、标准差椭圆分析县域经济空间分异现象,借助多元线性逐步回归和地理探测器对县域经济时空分异影响因素进行探讨。研究结果表明：① 甘肃省县域经济之间的总体差异明显,随时间波动较大;② 县域经济空间分布重心不稳定,变动较大;③ 财政收入、城镇化率和工业产业比重是主导的时间影响因子;④ 铁路密度、公路密度、河流密度是甘肃省县域经济空间分异的主要地理因子,且因子之间的交互作用强于单因子对经济空间分异的作用。在协调县域经济发展过程中,应根据主要影响因素精准实施发展策略,合理利用因子之间的交互作用,加快经济协调发展。 相似文献
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《地球科学与环境学报》2020,(4)
前人对高山峡谷地貌区高位斜坡动响应研究较多,但对低山、丘陵地貌区斜坡强震动响应研究很少。并且,研究这类地区顺倾斜坡的地震动响应对揭示长宁M_s 6.0级地震丰富的次生山地灾害动力机理具有一定意义。在四川省长宁县丘陵地貌区典型顺倾斜坡不同部位安置强震监测仪器,捕捉到40多次余震,通过SeismoSignal软件处理典型余震数据,分析峰值加速度、阿里亚斯强度、傅里叶频谱、加速度反应谱,进而采用水平/竖直向谱比法分析局部场地效应,最后对比分析低山、丘陵地貌区与高山峡谷地貌区的斜坡动响应。结果表明:坡顶峰值加速度可达4.171 m·s~(-2),最大位移可达0.008 05 m,当峰值加速度大于1.0 m·s~(-2)时,阿里亚斯强度出现陡增的趋势;局部地形的放大效应使得地质灾害以沿山脊的裂缝及小型崩塌为主,在低频2～5 Hz处,斜坡中上部易发生山体共振。以上研究揭示了砂、页岩顺倾斜坡高位放大效应,为地震山地灾害易发性区划提供地震监测资料。 相似文献
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空间数据作为一种地理现象的离散度量广泛应用于各类地理空间分析。然而,空间数据经常由于各种原因出现数据的缺失,存在不完备的特性,需要利用空间插值方法对其进行插值估计。现有国内外对于空间插值方法的研究较多,但是对于空间插值影响因素的分析研究则相对较少。本文首先对国内外相关空间插值研究工作进行总结和回顾,进而探讨不同采样密度、采样分布和采样粒度对于空间插值精度的影响。在此基础上,提出一种基于信息熵的空间插值影响因素分析方法。该方法针对采样数据的不同采样密度和采样分布,对空间数据的可插值性进行比较分析,进而探讨插值粒度,即插值网格分辨率对于空间数据可插值性的影响。最后,采用一组实际数据验证了使用信息熵对空间数据进行可插值性研究的可行性和适用性。 相似文献
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黄土沟谷是黄土地貌中最有活力、最具变化、最富特色的对象单元,黄土高原千沟万壑的地貌形态以及触目惊心的侵蚀状态也让区域内沟谷地貌的形成、发育及演化问题成为研究中焦点及前沿性科学问题。近年来,诸多学者采用地学测年法、特征表达法、监测模拟法力图实现对黄土沟谷发育演化进程中“过去-现代-未来”的科学认知。这些研究在相当程度上丰富了黄土沟谷发育过程的认知。本文梳理了黄土高原沟谷地貌演化相关研究的现状,并从黄土高原地貌演化、黄土沟谷发育、基于DEM的沟谷信息提取与表达等研究进行了系统的回顾、梳理与分析。此外,本文提出“黄土沟道剖面群组”概念与方法,试图从新的视角审视黄土沟谷地貌发育演化过程。沟道剖面在黄土沟谷发育演化进程中传递物质能量和累积地形动力,并通过径流节点的串联实现剖面群的连接与组合,形成独特的剖面“群组”模式;该沟道剖面群组是集黄土沟谷地貌特征与过程于一体的综合信息集成体,其三维空间结构是对黄土沟谷地貌发育演化的高度抽象与映射,并可望进一步丰富黄土高原数字地形分析理论与方法体系,为黄土高原黄土地貌成因机理与空间分异格局带来创新的认识。 相似文献
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Extraction and analysis of gully head of Loess Plateau in China based on digital elevation model 总被引：4，自引：1，他引：3
In China′s Loess Plateau area, gully head is the most active zone of a drainage system in gully areas. The differentiation of loess gully head follows geospatial patterns and reflects the process of the loess landform development and evolution of its drainage system to some extent. In this study, the geomorphic meaning, basic characteristics, morphological structure and the basic types of loess gully heads were systematically analysed. Then, the loess gully head′s conceptual model was established, and an extraction method based on Digital Elevation Model(DEM) for loess gully head features and elements was proposed. Through analysing the achieved statistics of loess gully head features, loess gully heads have apparently similar and different characteristics depending on the different loess landforms where they are found. The loess head characteristics reflect their growth period and evolution tendency to a certain degree, and they indirectly represent evolutionary mechanisms. In addition, the loess gully developmental stages and the evolutionary processes can be deduced by using loess gully head characteristics. This study is of great significance for development and improvement of the theoretical system for describing loess gully landforms. 相似文献
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沟谷侵蚀是塑造黄土地表侵蚀形态的主要动力,沟谷的发育过程深刻地影响着黄土地貌的发育及演化。本文在黄土高原选择6个典型地貌样区,以样区的数字高程模型为基本数据源提取沟谷系统。将沟谷系统中的沟谷节点、沟谷源点和流域出水口点作为网络节点,网络节点之间的空间拓扑关系为边,高程差为权值,构建黄土高原沟谷加权复杂网络模型。对黄土沟谷地貌的节点特征和空间结构进行定量刻画和分析,得到黄土高原不同地貌类型网络特征的空间格局及其变化,并进一步映射地貌的发育过程及演化机理。研究结果表明：① 黄土高原沟谷加权网络的点强度累积概率分布呈指数分布,相关性系数皆达到0.80以上,该网络正处于向无标度网络转化的过渡期;② 样区从南到北,沟谷特征点的点强度值呈现逐渐减小的态势,且点强度的分布具有不对称性,沟谷右侧侵蚀强度较高,点强度分布较多;③ 平均路径长度和网络结构熵值在绥德一带最大,分别为30.94、6.31,并向南北两侧呈减少的趋势,网络密度值的变化与之相反;3个指标分别从网络结构的连通性、稳定性和紧密性反映了不同沟谷地貌类型的侵蚀程度以及地貌系统的演化机理;④ 网络指标与传统地貌指标的相关性系数均超过0.85,其可以科学、准确地表达地貌形态的复杂性及地貌的发育阶段,有望作为沟谷地貌地学特征研究的参数。该方法考虑了沟谷地貌的空间拓扑关系以及系统的整体性,为复杂表面形态的地貌研究提出了一种新的思路和方法。 相似文献
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A land surface region can be decomposed into a series of watershed units with a hierarchical organizational structure. For loess landform, the watershed is a basic spatial–structural unit that can express natural landforms, surface morphology characteristics, spatial organization and developmental evolution. In this research we adopted the concept of node calibration in the watershed structure unit, selected six complete watersheds on China Loess Plateau as the research areas to study the quantitative characteristics of the hierarchical structure in terms of watershed geomorphology based on digital elevation model(DEM) data, and then built a watershed hierarchical structure model that relies on gully structure feature points. We calculated the quantitative indices, such as elevation, flow accumulation and hypsometric integral and found there are remarkably closer linear correlation between flow accumulation and elevation with increasing gully order, and the same variation tendency of hypsometric integral also presented. The results showed that the characteristics of spatial structure become more stable, and the intensity of spatial aggregation gradually enhances with increasing gully order. In summary, from the view of gully node calibration, the China Loess watershed structure shows more significantly complex, and the developmental situation variation of the loess landforms also exhibited a fairly stable status with gully order increasing. So, the loess watershed structure and its changes constructed the complex system of the loess landform, and it has the great significance for studying the spatial pattern and evolution law of the watershed geomorphology. 相似文献
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崾岘是将要被切穿的鞍部,是正负地形矛盾斗争的结果,也是重要的地形控制点。典型的崾岘多位于黄土高原黄土地貌区,又称黄土崾岘,其对识别沟间地与沟谷的斗争程度有一定的指示作用。本文以黄土高原样区为例,基于1:1万DEM（5 m分辨率）和影像分辨率为0.95 m的遥感影像,利用流域边界算法和缓冲区标定,分析窗口选择5×5,实现了崾岘点位的半自动化提取。并对各崾岘点位求取坡度等地形因子,总结崾岘的空间格局和地形特征。结果显示,崾岘多分布在主流域边界和垂直于主沟道的最宽部分,地形控制作用明显。崾岘的坡度、起伏度、切割深度等值均大于鞍部值,同时,高级流域区的崾岘值大于低级流域区的崾岘值,反映出崾岘具有侵蚀程度强、表层完整性低、地表破碎度高的特点。总体而言,崾岘受沟道蚕食度高,从侧面反映了黄土地貌的发育阶段,是黄土地貌发育到中期的标志性产物。 相似文献
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《山地科学学报》2021,(10)
The gully is the most dynamic and changeable landform unit on the Loess Plateau, and the characteristics of gully landforms are key indicators of gully evolution. Different gully profiles are connected and combined through runoff nodes. Thus, it is necessary to cluster gully profiles into a gully profile combination(GPC) to reveal the spatial variation in gully landforms throughout the Loess Plateau. First, the gradient and gully evolution index(GEI) of two sample areas in Changwu and Suide in Shaanxi Province, China are calculated and analysed based on GPC. Then, the gradient and GEI are calculated by using 90-m-resolution digital elevation model(DEM) data for the severe soil erosion area with the basin as the research unit. On this basis, the spatial variation in the development degree is analysed with Getis-Ord Gi*. The results show that the degree of gully undercutting decreases from southeast to northwest under the influence of rainfall. Due to the soil properties, the loess in the northwest is more prone to collapse, resulting in the decrease of GEI from northwest to southeast. The development degree of gullies is closely related to rivers. The strong erosive capacity of rivers leads to greater differences in gullies within the basin. At the same time, the skewness and kurtosis of the gully index in the basin are correlated; when the distribution of the gully index in the basin is less normal, the distribution of the gully index is more concentrated. These results reveal the spatial variation characteristics of the Loess Plateau based on GPC. 相似文献
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The positive and negative terrains (P-N terrains) widely distributed across China’s Loess Plateau constitute the dual structure characteristic of loess landforms. Analysis of loess P-N terrains at the watershed scale can serve to elucidate the structural characteristics and spatial patterns of P-N terrains, which benefits a better understanding of watershed evolution and suitable scales for loess landform research. The Two-Term Local Quadrat Variance Analysis (TTLQV) is calculated as the average of the square of the difference between the block totals of all possible adjacent pairs of block size, which can be used to detect both the scale and the intensity of landscape patches (e.g., plant/animal communities and gully networks). In this study, we determined the latitudinal and longitudinal spatial scale of P-N terrain patterns within 104 uniformly distributed watersheds in our target soil and water conservation region. The results showed that TTLQV is very effective for examining the scale of P-N terrain patterns. There were apparently three types of P-N terrain pattern in latitudinal direction (i.e., Loess Tableland type, Loess Hill type, and Transitional Form between Sand and Loess type), whereas there were both lower and higher values for P-N terrain pattern scales in all loess landforms in the longitudinal direction. The P-N terrain pattern also clearly presented anisotropy, suggesting that gully networks in the main direction were well-developed while others were relatively undeveloped. In addition, the relationships between the first scales and controlling factors (i.e., gully density, nibble degree, watershed area, mean watershed slope, NDVI, precipitation, loess thickness, and loess landforms) revealed that the first scales are primarily controlled by watershed area and loess landforms. This may indicate that the current spatial pattern of P-N terrains is characterized by internal force. In selecting suitable study areas in China’ Loess Plateau, it is crucial to understand four control variables: the spatial scale of the P-N terrain pattern, the watershed area, the main direction of the watershed, and the loess landforms. 相似文献
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黄土侵蚀沟的地形表达是开展黄土沟谷侵蚀研究的基础工作,利用数字高程模型(DEM)定量描述侵蚀沟特征有助于研究侵蚀沟的形态变化和发育过程。基于DEM数据计算多种指标对黄土侵蚀沟特征进行描述是目前侵蚀沟研究中最为常用的方法。但是,受到格网DEM数据结构的限制,其计算结果会存在一定的不确定性。在侵蚀沟地形表达时,对形态特征的表达会受到DEM数据分辨率的影响,进而造成表达结果的不确定性。尤其在黄土高原地区,地形特征更为破碎,地形要素更为复杂,其表达结果受DEM分辨率的影响更为明显。本文以黄土高原典型样区为例,基于点云数据建立不同分辨率的DEM数据集,通过不同地形因子对侵蚀沟特征进行表达,分析DEM分辨率在黄土侵蚀沟形态特征表达时的不确定性。结果显示,分辨率的降低对主沟支沟比和纵比降等侵蚀沟形态特征因子产生了较大影响,且指标与分辨率多呈现线性变化关系。但是,随着侵蚀沟的横向扩张,DEM分辨率对其特征表达的影响逐渐被削弱。此外,在使用固定分析窗口进行侵蚀沟特征计算时,由于分辨率的降低,格网尺寸增大,其实际分析半径随之增大,使得计算范围内地表形态变化增加,导致沟谷切割深度随着分辨率的降低反而增加。同时,侵蚀沟主沟道区域受分辨率影响较小,沟头区域指标与分辨率的关系较弱。 相似文献
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Snake Model for the Extraction of Loess Shoulder-line from DEMs 总被引：1，自引：0，他引：1
Shoulder lines are the most important landform demarcations for geographical analysis,soil erosion modeling and land use planning in the Loess Plateau area of China.This paper proposes an automatic,effective and accurate method of determining loess shoulder line from DEMs by integrating a hydrological D8 algorithm and a snake model.The watershed boundary line is adopted as the initial contour which evolves to identify the exact position of loess shoulder-line by the guidance of an external force of snake model from DEMs.Experiments show that the method overcomes the difficulties in both threshold selection for edge detection and the disconnecting issues in former extraction approaches.The accuracy evaluation of shoulder-line maps from the two test sites of the loess plateau area show obvious improvements in the extraction.The average contour matching distance of the new method is 12.0 m on 5 m resolution DEM,and shows improvement in the accuracy and continuity.The comparisons of accuracy evaluations of the two test sites show that the snake model method performs better in the loess plain area than in the area with high gully density. 相似文献