新書推薦：
《
天象之维：汉画像中的天文与人文
》
售價：NT$
490.0
《
妓女与文人
》
售價：NT$
179.0
《
舵手证券图书 短线交易大师：工具和策略 24年新修订版 实战验证的交易技术 经典外版书
》
售價：NT$
437.0
《
中国古兵器集成
》
售價：NT$
3808.0
《
空腹力+轻断食：正在横扫全球的瘦身革命（全2册）
》
售價：NT$
577.0
《
临床牙周病学和口腔种植学 第7版
》
售價：NT$
7269.0
《
粤港澳大湾区文化产业圈论纲
》
售價：NT$
717.0
《
粤港澳大湾区蓝皮书：粤港澳大湾区建设报告（2023）
》
售價：NT$
1053.0
|
| 編輯推薦： |
|
《黄土高原数字地形分析探索与实践》可供地理、地质、地貌、测绘、环保等专业的研究人员和专业技术人员阅读参考。
|
| 內容簡介： |
|
《黄土高原数字地形分析探索与实践》是南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室DEM课题组多年以来对黄土高原数字地形分析研究的成果总结。课题组通过多次野外实地考察与计算机模拟相结合、典型样区研究与整体研究相结合、微观分析与宏观分析相结合、理论研究与应用拓展相结合等一系列研究方法，提出了一系列有关基于DEM的黄土高原数字地形分析的新理论与新方法，取得了一批有影响的研究成果。《黄土高原数字地形分析探索与实践》以专题为线索组织内容，从DEM构建、尺度、地形信息图谱、地形特征要素提取、地形演化模拟等方面对已有成果做了较为全面的介绍。
|
| 目錄：
|
序
前言
第1章 概论
1.1 黄土高原数字地形分析的方法体系
1.1.1 坡面地形因子分析
1.1.2 特征地形要素分析
1.1.3 面向对象的地形分析方法体系
1.2 黄土高原数字地形分析的研究内容
1.2.1 黄土高原DEM精细建模
1.2.2 黄土高原地形特征要素提取与分析
1.2.3 黄土高原地形信息图谱研究
1.2.4 基于DEM的黄土地貌发育机理研究
1.3 研究展望
参考文献
第2章 研究样区与实验数据
2.1 黄土高原地貌基本特征
2.2 实验样区
2.3 模拟小流域
参考文献
第3章 黄土高原DEM构建及信息特征研究
3.1 特征嵌入式数字高程模型研究
3.1.1 引言
3.1.2 FDEM的提出
3.1.3 特征地形的类对象表达
3.1.4 FDEM数据结构与地形模拟效果
3.1.5 小结
3.2 格网DEM地形模拟的形态保真度研究
3.2.1 现有DEM地形模拟的失真现象
3.2.2 DEM地形模拟失真的直接原因
3.2.3 DEM地形模拟失真的根源
3.2.4 DEM地形形态保真度的基本概念
3.2.5 顾及地形形态保真的高保真DEM的构建
3.2.6 小结
3.3 梯田DEM快速构建方法研究
3.3.1 引言
3.3.2 梯田地形的基本特性
3.3.3 梯田DEM建模方法
3.3.4 小结
3.4 DEM点位地形信息强度及量化模型研究
3.4.1 引言
3.4.2 DEM地形信息强度概念的提出
3.4.3 DEM地形信息强度量化方案
3.4.4 DEM地形信息强度提取
3.4.5 结论与讨论
3.5 利用地形信息强度进行DEM地形简化研究
3.5.1 DEM点位地形信息强度
3.5.2 实验样区与实验数据
3.5.3 地形简化方案与过程
3.5.4 地形简化效果分析与评价
3.5.5 小结
3.6 地形描述因子的分类与整合研究
3.6.1 地形因子分类与整合的需求
3.6.2 地形因子分类整合原则
3.6.3 地形因子分类整合方案
3.6.4 小结
3.7 黄土丘陵沟壑区地形定量因子的关联性分析
3.7.1 BP神经网络实验方法
3.7.2 实验方法与结果
3.7.3 小结
3.8 SRTM DEM高程精度评价
3.8.1 引言
3.8.2 实验过程
3.8.3 小结
3.9 顾及坡面汇流特征的混合流向算法研究
3.9.1 黄土地貌二元地形结构
3.9.2 实验数据与方法
3.9.3 实验与结果分析
3.9.4 小结
参考文献
第4章 黄土高原数字地形分析的尺度问题研究
4.1 DEM及数字地形分析中尺度问题研究综述
4.1.1 尺度的概念与类型
4.1.2 DEM地形分析的尺度效应
4.1.3 研究方法与存在问题
4.1.4 研究重点与趋势
4.1.5 小结
4.2 不同分辨率DEM提取地面坡度的不确定性
4.2.1 引言
4.2.2 实验样区与信息源
4.2.3 实验结果与分析
4.2.4 小结
4.3 基于直方图匹配的地面坡谱尺度下推模型
4.3.1 研究基础
4.3.2 实验过程
4.3.3 模型评价
4.3.4 结论与讨论
4.4 DEM提取单位汇水面积的尺度效应及尺度转换
4.4.1 引言
4.4.2 单位汇水面积及其计算
4.4.3 实验样区及数据处理
4.4.4 尺度效应
4.4.5 尺度转换模型
4.4.6 尺度转换结果分析
4.4.7 小结
4.5 DEM分辨率对太阳辐射模拟的敏感性分析
4.5.1 实验样区与实验数据
4.5.2 实验方法
4.5.3 模拟结果分析
4.5.4 小结
参考文献
第5章 黄土高原地形特征要素提取与分析
5.1 基于地貌结构与汇水特征的黄土高原沟谷节点提取与分析
5.1.1 沟谷节点的概念模型及提取方法
5.1.2 实验过程与结果分析
5.1.3 小结
5.2 基于DEM的地形特征点提取及空间分异研究
5.2.1 地貌认知及空间剖分的山顶点提取
5.2.2 基于DEM的山地鞍部点分级提取方法研究
5.3 黄土地貌沟沿线的形成及类型划分
5.3.1 黄土地貌沟沿线研究综述
5.3.2 黄土地貌沟沿线类型划分
5.4 基于DEM的黄土地貌沟沿线提取研究
5.4.1 基于并行GVF Snake模型的黄土地貌沟沿线提取
5.4.2 基于DEM边缘检测的黄土地貌沟沿线自动提取算法研究
5.4.3 引入改进Snake模型的黄土地形沟沿线连接算法
5.5 黄土高原谷脊线展布特征及沟谷密度空间分异特征研究
5.5.1 地形谷脊线空间展布格局特征研究
5.5.2 黄土高原沟谷密度空间分异特征研究
5.6 基于DEM黄土高原正负地形研究
5.6.1 基于高分辨率DEM的黄土地貌正负地形自动分割技术研究
5.6.2 基于多方位DEM地形晕渲的黄土地貌正负地形提取
5.7 基于DEM的黄土高原坡面景观结构研究
5.7.1 研究基础
5.7.2 黄土高原坡面景观空间格局分析
5.7.3 小结
参考文献
第6章 黄土高原地形信息图谱研究
6.1 黄土高原地面坡谱研究
6.1.1 引言
6.1.2 坡谱的概念
6.1.3 实验样区与实验数据
6.1.4 坡谱的提取及其稳定的地域尺度
6.1.5 实验结果与讨论
6.1.6 小结
6.2 黄土高原坡谱稳定的临界面积及其空间分异
6.2.1 引言
6.2.2 坡谱稳定临界面积的提取方法
6.2.3 结果分析
6.2.4 小结
6.3 坡谱信息熵尺度效应及空间分异
6.3.1 坡谱信息熵的概念
6.3.2 实验数据及方法
6.3.3 实验结果及讨论
6.3.4 小结
6.4 基于DEM提取坡谱信息的不确定性
6.4.1 坡谱不确定性的过程分布
6.4.2 影响坡谱不确定性的关键因素
6.4.3 小结
6.5 基于DEM流域边界剖面谱研究
6.5.1 引言
6.5.2 实验区域
6.5.3 基于DEM的流域边界谱提取方法
6.5.4 流域边界剖面线的特征
6.5.5 流域边界谱
6.5.6 小结
6.6 基于DEM的地形纹理特征研究
6.6.1 引言
6.6.2 实验样区
6.6.3 基于DEM的灰度共生矩阵
6.6.4 地形纹理特征量化
6.6.5 小结
6.7 基于语义和剖面特征匹配的地表粗糙度模型评价
6.7.1 问题的提出
6.7.2 原理与算法
6.7.3 实验
6.7.4 小结
参考文献
第7章 黄土高原地形演化模拟与空间分异格局
7.1 新生代构造运动对黄土高原地貌演化及分异的控制作用
7.1.1 黄土高原黄土地貌的形成机制与分区
7.1.2 黄土高原区黄河河道的发育
7.1.3 小结
7.2 基于DEM的黄土高原重点流失区地貌演化的继承性研究
7.2.1 实验基础
7.2.2 实验结果与分析
7.2.3 小结
7.3 基于元胞自动机的黄土小流域地形演变模拟
7.3.1 基于Fisher判断的元胞转换规则
7.3.2 模型应用及分析
7.3.3 小结
7.4 黄土模拟小流域降雨侵蚀中地面坡谱的空间变异
7.4.1 引言
7.4.2 实验条件和过程概述
7.4.3 地貌形态发育过程再现
7.4.4 地面坡度提取及结果分析
7.4.5 小结
7.5 基于DEM的黄土高原面积高程积分研究
7.5.1 研究基础
7.5.2 面积高程积分的地学含义及指标拓展
7.5.3 面积高程积分计算的影响因素
7.5.4 面积高程积分空间分异与分区
7.5.5 小结
参考文献
|
| 內容試閱：
|
第1章概论
数字地形分析（Digital Terrain Analysis，DTA）是在数字高程模型 （Digital Elevation Models，DEM） 上进行地形属性计算和特征提取的数字地形信息处理技术，它是进行各种与地形因素相关的空间模拟的基础技术。数字地形分析，通过各种地形因子和特征地形要素的自动提取与定量分析、地学建模与多维呈现，实现地貌学研究从定性向定量的历史性跨越、从微观地形到宏观地貌的多尺度结合，进而实现地貌演化及其空间变异规律的深层次探讨。伴随DEM数据的不断丰富以及各类地学方法的不断渗入，数字地形分析集技术、方法、理论于一体，在现代地貌学中独树一帜，成为当今地理学界，特别是地貌学与地理信息科学的研究热点。与此同时，数字地形分析方法兼具研究性和服务性价值，也越来越广泛地应用于测绘与制图、水土保持、水文地质灾害监测、土地利用规划与管理等社会实践中。
黄土高原被誉为全球最具有地学研究价值的独特地理区域之一，黄土地貌的量化分析及演化过程模拟是黄土高原研究的重要内容之一。自上世纪50年代以来，人们对黄土地貌的分类分区、形态及组合特征、空间分布与发育演化规律等问题进行了长期探索，完成了多种比例尺黄土高原地貌类型图的编制工作，提出了黄土地貌形态与分异规律的定量研究基本方法，建立了划分流域地貌系统发育阶段的理论模型，明确了黄土地貌发育的基本模式。然而，一直以来，由于黄土高原自身的地貌复杂性及研究数据的限制，对黄土高原地形地貌的研究多集中于定性或半定量层次，且定量研究局限在流域范围内，未能扩展到区域上。以遥感和地理信息系统为主要标志的现代空间信息技术的发展，为黄土高原的研究带来新的契机，开拓了新的思路与方向。特别是近年来不同空间尺度数字高程模型（DEM）数据源的建立与数字地形分析技术方法的不断完善与提高，为开展黄土高原数字地形分析、深入揭示黄土地貌的空间分异规律奠定了坚实基础。而黄土高原地形地貌空间分异的复杂性、有序性与规律性，使之成为基于DEM数字地形分析极佳的研究区域。经过科学家们对黄土高原数字地形分析的探索与实践，黄土高原数字地形分析取得了丰硕成果，不仅在黄土地貌研究中独具亮点，同时为数字地形分析理论与方法体系的形成与发展做出了重要贡献。
1。1黄土高原数字地形分析的方法体系
南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室数字地形分析课题组，自2000年开始在多项国家自然科学基金的资助下，基于DEM对黄土高原的基本地形特征展开了全面深入的探索，对黄土地貌特征及其空间分异形成了新的认识。尤其是近年来，在国家自然科学基金重点项目“基于DEM的黄土高原地貌形态空间格局研究”的支持下，对黄土高原数字地形分析的基本方法做了全面的梳理，基本形成了从DEM坡面地形因子提取、DEM特征地形要素提取、DEM的地形统计分析到基于DEM的地学模型分析的基本理论方法体系，建立并实践了一整套面向对象的地形分析模式，以全新视野揭示了黄土地貌的空间格局及成因机理特征。
1。1。1坡面地形因子分析
各种地貌都是由不同的坡面组成，地貌的变化实际上可完全导源于坡面的变化（邹豹君，1985）。因此，坡面地形因子，作为有效研究与表达地貌形态特征的具有一定意义的参数与指标（包括坡面姿态因子、坡形因子、坡长因子、坡位因子及坡面复杂度因子等），是地貌形态特征分析与描述的最基本途径。
DEM作为地形的数字化表达，为坡面地形因子研究提供了良好的数据源。基于DEM的坡面地形因子提取也是一个复杂过程，针对不同的因子有不同的提取算法，甚至对同一种地形因子也会有多种不同的提取算法。如最常见的坡度因子，主要提取算法就有二阶差分、三阶不带权差分、三阶反距离平方权差分、三阶反距离权差分、简单差分、Frame 差分等。刘学军（2002）、Tang（2000）等从误差分析、精度分析、统计分析的角度，通过标准数学曲面对比分析了以上各种坡度坡向算法的计算结果。针对坡形因子、坡长因子、坡位因子、坡面粗糙度因子的提取及应用也有大量的研究（Florinsky，1998）。
随着研究的深入和应用的拓展，一些新的地形因子被提出。张茜（2006）提出了地形信息容量，分析了不同尺度DEM地形信息含量，并建立了其与坡度、曲率、沟壑密度等信息的对应关系和尺度损失关系；王雷（2004）提出了地形复杂度指数，采用空间二面角方法建立了描述不同尺度地形复杂程度的指标；Li等（2006）提出了反映地形与土壤侵蚀之间的关系的地形动力因子；杨勤科（2009）、焦超卫（2006）等提出了反映区域水土流失的地形因子。这些研究开拓了DEM的应用领域，丰富了地形因子分类体系。
1。1。2特征地形要素分析
特征地形要素，是指地形在地表的空间分布特征具有控制作用的点、线或面状要素，包括地形特征点、山脊、山谷线、沟沿线、水系、流域等，现已形成了针对不同特征地形要素提取的方法体系，成为揭示黄土地貌形态组合规律的重要依据。
在特征地形点方面，Wood（1996）提出了六种特征点要素，并给出了各类特征点要素的数学定义和提取方法。罗明良（2008）从地形特征点的空间组合关系——格局入手，在提取上述特征点的基础上，使用规则构建特征点簇，为基于特征点簇的黄土地貌类型划分提供了依据。
地形特征线在特征地形要素分析研究中成果颇多。其中，基于GIS技术自动提取山脊线和山谷线的研究尤为活跃，发展了基于不同原理的提取算法，包括图像处理技术原理（曲均浩等，2007；杨簇桥等，2005）、地形表面几何形态分析原理（吴艳兰等，2006），地形表面流水物理模拟分析原理（刘学军等，2006），以及地形表面几何形态分析和流水物理模拟分析相结合的原理（艾延华等，2003）。水系和沟谷网络的提取效率在DEM支持下得到有效提高。迄今为止，在格网DEM上已提出了各种路径算法，如O’Callaghan和Mark的D8算法、Costa-Cabral和Burges的DEMON算法、Tarboton的Dinf算法、Freeman、Quinn等的多流向算法、Fairfield和Leymarie的随机8方向算法、Meisels等的多级骨架化算法、Pilesj等的曲面形态算法等。刘学军等（2008）对以上5种路径算法进行了详细的比较和分析，给出了每种算法的适用性。
沟沿线是黄土高原地区一条重要的地貌特征线，它将坡面划分成其上部的沟间地与下部的沟坡地、沟底地，是明显的土壤侵蚀类型和土地利用分界线，从而黄土沟沿线提取成为一直以来黄土丘陵沟壑区进行水文计算与土壤侵蚀建模的关键。众多学者从不同的角度，用不同的方法研究了沟沿线自动提取方法，如坡度变率法、坡度变异法、基于汇流路径坡度变化特征法、形态学方法等（朱红春等，2003；刘鹏举等，2006；肖晨超等，2007；Song等，2013；宋效东等，2013；周毅等，2013；李小曼等，2008）。但是，沟沿线提取问题尚未得到很好的解决，基于DEM准确高效地提取沟沿线仍是一个重要课题。
1。1。3面向对象的地形分析方法体系
地形结构特征（点、线、面）是区域地形的骨架特征。针对黄土地貌的典型地形特征，我们提出并实践了一整套面向对象的数字地形分析方法，在黄土地貌量化描述及地貌形态空间格局的研究中取得了重要进展。各种分析方法的适用性如表1。1所示。
表1。1各种分析方法的适用性一览表
面向点要素的地形分析主要以流域负地形中最具代表性的地形点所构成的点簇为切入点，通过研究点簇在流域空间的分布格局特征以及发展变化特征，揭示黄土沟谷地貌形态及其发育变化。面向线要素的地形分析是以各类地形特征线如沟沿线、流域剖面线、沟谷网络为对象，探索黄土地貌的形态特征及空间分异规律。面对象分析通过对黄土正负地形、坡面景观、地形纹理等地形特征的提取及量化分析来揭示黄土地貌的形态特征及空间格局。
1。2黄土高原数字地形分析的研究内容
纵观黄土高原数字地形分析的研究历程，其研究内容主要涉及以下几个方面，黄土高原DEM精细建模及信息特征分析、黄土高原地形特征要素提取与分析、黄土高原地形信息图谱研究、黄土地貌继承性与演化机理等。
1。2。1黄土高原DEM精细建模
黄土高原DEM建模是黄土高原数字地形分析的重要基础和研究内容。规则格网、不规则三角网、等高线等传统DEM数据模型在一定程度上满足了数字地形分析的研究和应用需求，然而在数据模型构建方法上，上述DEM其在黄土高原自然突变地形和人工修整地形的表达上存在显著失真问题，在表达河网水系关系时也存在不完全正确的情况。顾及地形特征要素的DEM建模方法因此得到重视，出现了水文关系正确DEM（HCDEM）（杨勤科，2007）、特征嵌入式DEM（王春，2009）、梯田地形DEM（高毅平，2010；祝士杰，2011）等新的DEM数据模型，这些成果都在相当程度上提高了地形数字化描述的保真性与实用性。另一方面，在数据精度上，现有各尺度DEM数据在黄土高原侵蚀沟谷的表达方面还存在不足，尚难以实现侵蚀变化迅速的细沟、浅沟表达，大范围、高精度顾及地形特征的DEM精细建模问题亟待解决。上述研究得到了863课题“高保真数字高程模型构建关键技术研究”和国家自然科学基金“不同空间尺度数字高程模型地形信息容量与转换图谱”等课题的支持。
1。2。2黄土高原地形特征要素提取与分析
黄土高原地形特征要素研究，是通过基于DEM的关键地形特征要素的提取与分析，来揭示黄土高原地貌形态组合特征及分异规律。在国家自然科学基金“基于DEM的黄土高原地面坡谱研究”、“基于DEM的黄土坡面景观结构及其空间分异研究”、“基于DEM的黄土高原流域边界谱研究”、“基于DEM的沟谷特征点簇研究”、“基于DEM的黄土地貌沟沿线研究”、“基于DEM的黄土沟壑种群特征及其空间分异研究”等课题的支持下，我们对黄土高原的地形特征点（山顶点、鞍部点、径流节点、沟头点等）、特征线（沟沿线、流域剖面线、沟谷网络等）、特征面（正负地形、坡面景观等）展开了较为深入的探索，形成了一套面向对象的数字地形分析方法，深化了对黄土地貌形态及其空间格局的认识。
1。2。3黄土高原地形信息图谱研究
黄土高原地形信息图谱是基于图谱理论方法与手段，实现地貌形态时空分异特征的表达与地貌发育演化过程的模拟。地理现象具有复杂性、不确定性和模糊性，难以预测。陈述彭等将图谱引入到地学研究中，提出了地学信息图谱，即借助于图的形象表达能力，将大量数据进行归类合并，从而通过图形运算对地理过程进行模拟，该理论方法在景观学、地貌学等多学科广泛应用。坡谱理论是汤国安在长期从事黄土高原数字地形分析研究的基础上，经过多年积累与沉淀后提出的。该理论认为，对一个特定的研究区域，坡谱主要由该区的地貌类型和微观地貌形态所决定，坡谱采样面积的大小、采样区域形态的展布对坡谱的形态有很大影响，但当采样面积扩大到一定的范围之后，坡谱形态才会趋于稳定（汤国安，2003）。黄土高原坡谱研究表明，坡谱形态在黄土高原南北剖面上呈有规律的空间变异，一定的坡谱对应着一定的地貌类型。坡谱已被认为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。
随着研究的深入，坡谱理论得到进一步拓展。由于流域边界线的确定性、稳定性以及与黄土塬、粱、峁等正地形特征的对应性，提出了流域边界剖面谱，研究了剖面谱的图形特征、量化指标的空间分异规律以及与地貌的映射关系（曲木威振，2008；贾旖旎，2010）。由于流域边界剖面线可以区分黄土塬、粱、峁等地貌，但不能反映流域内部的形态特征，进而提出了集成沟沿线剖面线、主沟谷剖面线的流域剖面谱（张维，2011）。剖面谱是将流域内主要的地形特征线通过一定的方式集成起来，以立面视角对地形地貌进行新的解析，其在陕北黄土高原空间分异的研究，揭示了土壤侵蚀和地貌发育的关系。
地貌的变化可以视作坡面特征和组合关系的变化，在自然界的坡面上，不同的坡位（如坡肩、坡背、坡脚等）和坡形（如凹形坡、凸形坡、直形坡等）由于其特殊的地貌特征而导致土壤、水文、地貌等许多地理过程以及相关的人地系统呈现出不同的特征。景观生态学的景观格局分析方法为不同坡面的组合关系研究提供了有效途径。
……
|
|
購物車/收銀台(
0
) | 在線留言板
| 付款方式
| 聯絡我們
| 運費計算
| 幫助中心 |
加入書簽
HOME
新書上架
