DEM分辨率及子流域划分对AnnAGNPS模型模拟的影响

 针对大中尺度流域非点源污染模拟精度与运算效率的突出矛盾,选取数据精度与空间离散化2个关键影响因素,讨论数字高程模型(DEM)分辨率和临界源面积(CSA)取值对AnnAGNPS模型模拟结果的影响.分别比较了7组CSA取值及8组不同DEM分辨率对华北潮河流域大阁子流域AnnAGNPS模型参数提取及模拟结果的影响.研究发现,CSA取值对汇水单元的数量、地表径流量、泥沙以及总氮的模拟有很大的影响.随着CSA取值的增大,地表径流量变化不大;泥沙先逐渐增大,后呈减少趋势;总磷负荷的变化趋势不明显;总氮负荷呈逐渐减少的趋势.选择合适的CSA是流域AGNPS模型模拟的基础.DEM是分布式水文模型的基础数据,研究表明:DEM分辨率对坡度有较大的影响.随着DEM分辨率的降低,径流量变化不大;土壤侵蚀和总氮负荷变化却十分明显,当DEM分辨率从30m逐渐降低至60m时,泥沙输出及总氮负荷迅速减小,总磷呈现先减小后逐渐稳定的趋势,但变化幅度小于总氮和泥沙.当DEM分辨率小于60m,泥沙和总氮的输出随分辨率降低下降缓慢.以30m和50m DEM为例,通过不同精度的DEM坡度回归分析,建立了低精度DEM坡度修正的方法.用修正后的坡度进行AnnAGNPS模型模拟计算,结果表明坡度修正对泥沙、总氮、总磷的模拟有不同程度的改善.     

基于Arc Hydro Tools的流域特征自动提取——以贵州省内乌江流域为例

简要回顾和讨论了基于栅格数字高程模型(DEM)自动提取流域特征的原理和方法,介绍了一个新的基于ArcGIS开发的提取流域特征的工具ArcHydroTools,基于ArcHydroTools提取流域特征包括5个流程:DEM的预处理、水流流向的确定、汇流栅格图的生成、河网的自动生成、子流域边界的划分。最后以贵州省内乌江流域为研究区进行了试验,试验结果表明:提取结果的精度在总体上是符合要求的,但在地势平坦区或人类活动干扰较大的地区,提取的结果与实际相差较大。从提取的效率和试验结果的精度两方面来看,基于ArcHydroTools的流域特征自动提取是切实可行的。     

数字填图技术在战略性矿产远景调查填图中的应用

1:5万瑞金市幅战略性矿产远景调查填图采用了数字填图技术.本文详细介绍了数字填图的前期准备工作、野外PRB过程、PRB数据室内资料整理操作过程、成果表达等内容.我们的实践表明,数字填图技术实现了矿产地质调查填图野外观察图、文、像的数字化,改变和优化了传统的矿产地质填图的精度和资料整合方式,大幅度提高了矿产调查的工作效率,缩短了找矿填图周期.     

千将坪滑坡特征信息遥感提取及滑坡成因机理分析

2003年7月13日,三峡库区湖北省秭归县沙镇溪镇千将坪村发生特大型滑坡灾害后,利用遥感图像信息提取技术,结合滑坡前后的高分辨率的遥感数据、地形图资料和野外所测的GPS控制点,制作出研究区滑坡前后的数字高程模型(DEM),在获取滑坡前后高分辨率卫星数据的基本上,采用合理的图像处理技术,获得了滑坡前后正射影像图。采用人机交互解译滑坡,详细地对比解译滑坡前后的图像,分别对滑体的滑动方向、距离和堆积体面积进行了定量计算,估算出其体积约为1 518万m3,在对比千将坪滑坡附近地区多年降雨和三峡库区一期蓄水的基础上,综合地质学、灾害学原理和地理空间信息技术等科学分析了滑坡的成因机理,认为千将坪“7.13”滑坡为古滑坡的复活,三峡库区蓄水和降雨综合作用是促使滑坡复活的主要诱发因素。     

基于DEM的白云山区域三维景观模型的建立和应用

数字高程模型DEM是对地形地貌的一种离散的数字表达,是构建三维模型的基础数据。DEM的一种数据格式GRID通过二维的格网灰度描述地形的起伏,另一种数据格式TIN通过连续三角面模拟地形表面。文章根据DEM对地形高程变化敏感这一特性,选取地形起伏大和地貌类型多样的山地丘陵地区—白云山区域作为研究区,在ARCGIS环境下将二维等高线数据转化为三维地形表面,以TIN为基准高程叠加区域内的矢量图层和遥感影像图,最终构建区域环境的三维景观模型.并以模型为基础,假设区域内的磨刀坑水库在无源淹没的情况下,应用三维分析功能计算水库淹没地形的表面积和体积。     

基于DEM地表水文特征和汇水子流域的提取研究

文章以天津于桥水库上游流域为研究对象,以DEM(数字高程模型)为基础数据,对DEM生成方法、DEM精度、流域地形地貌特征及阈值的选取三个方面分别作了详细研究。试验结果表明,从于桥水库上游流域的水文特征所提取的河网分布与河流与实际分布情况基本吻合,淋河、沙河、黎河三大流域的面积误差范围分别为-3.44%、2.28%和7.63%。     

基于Google Earth三维信息构建纳帕海湿地数字高程模型

基于开放的二次开发平台GoogleEarthAPI,通过IApplicationGE接口提取地面三维信息,对纳帕海流域进行DEM构建,并在流域整体与纳帕海湿地区对GE生成DEM和本区域原有l：5万DEM进行数据精度比较,发现GE生成的DEM在纳帕海湿地区精度更高,能够更好地模拟研究区地形。     

DEM合成实验的优化设计

正交实验法就是一种研究多因子实验问题的重要数学方法,目前已在冶金,化工,橡胶,纺织,无线电,医药卫生等方面得到了广泛的应用。根据前人的试验总结出影响DEM合成产率的因素主要有反应时间,催化剂比例和原料配比。本文采用三因素三阶梯的正交表设计了的DEM合成实验方案,并根据该方案进行了9组实验（每组均包含2-3次平行实验）。由实验结果并根据正交实验的统计分析方法,分析了上述三因素对DEM产品含量的影响,确定了主要影响因素,并得到了最佳反应条件。     

两种不同DEM处理方法提取的水系比较

水系不但是重要的自然地理要素,而且对防洪减灾、资源开发等有着重要意义。基于DEM的坡面径流法是最为常用的水系提取方法,其提取精度直接取决于DEM中洼地的处理方法。为了比较不同DEM处理方法对水系提取精度的影响,本文以江西省潦河流域为例,利用基于DEM数据的J&D算法及基于辅助数据的AGREE方法来处理实验区DEM,然后利用坡面径流法提取水系。结果表明,经两种方法后均可以提取出连续的水系,且提取水系的等级、数量及长度相差不大;在提取精度上,在受人类活动影响较小的山地丘陵地区两种方法提取的水系比较吻合,而在平坦地区或受人类活动影响较大的地区提取的水系差异较大,且AGREE方法处理后提取的水系精度较高。     

栅格DEM的水平分辨率对流域特征的影响分析

数字高程模型(DEM)是当前用于流域地形分析的主要数据,由DEM可以提取河网,为不同尺度的水文模型计算和存储地形参数。对黄河小浪底-花园口区间,面积范围为100～1×10⁴km²的8个研究流域,应用网格大小分别为100～1000m6种水平分辨率的栅格DEM进行了流域特征参数的提取和分析。研究表明,DEM的水平分辨率对提取河网的精确性有影响,网格的增大增加了平地处流向确定的随意性。提取的流域面积、长度等有关的参数差别不大,但坡度值变化明显。参数的差别导致主要受长度和坡度因素影响的流域的汇流时间和滞时有较大的不同。     

基于汇水单元的甬江流域水污染物排放总量控制研究

本研究以宁波市甬江流域为例,以GIS技术辅助流域水污染控制规划,根据水环境功能区的水质目标,通过建立污染源一水环境质量的输入响应关系,对甬江流域数字高程模型（DEM）进行数字地形分析。得到甬江流域的模拟河网和流域汇水图,构筑了水污染控制单元,作为水环境容量核定和总量分配的基本工作区域。并在此基础上探讨了甬江流域的主要水污染物化学需养量（COD）总量控制分配原则,提出了排污许可量核定定量程序,为甬江流域实施排污许可证制度提供科学依据。     

基于无人机多光谱的沼泽植被识别方法

为了探究高分辨率无人机多光谱数据对沼泽植被群丛识别能力,在洪河国家级自然保护区的核心区、缓冲区和实验区分别建立典型样区,通过低空无人机搭载的RGB及多光谱相机获取研究区正射影像,构建多维数据集并确立4种分类方案.采用面向对象的随机森林（RF）算法,对输入的多维数据集进行变量选择和参数（mtry、ntree）调优,构建适合沼泽植被群丛尺度识别模型.结果表明：优化的面向对象的RF算法对沼泽湿地植被具有较高的识别能力,在95%的置信区间内,核心区方案四（结合了光谱波段、纹理特征、几何特征、位置特征、地表高程信息和植被指数）获得最高总体精度为87.12%,kappa系数为0.850,比方案二（结合了光谱波段、几何特征和位置特征）总体精度高12.27%,kappa系数高0.140;对于单一典型沼泽湿地植被识别精度中,芦苇获得最高的用户精度高于88%,生产者精度高于90%,小叶章的生产者精度高于85%,但是在核心区用户精度较低,仅为78%.该方法可以作为沼泽植被群丛识别的有效方法,为研究沼泽湿地生态环境变化提供更准确的数据支持.     

利用多信息源提高半干旱地区TM影像的森林类型制图精度:以北京西部山区为例

以地处半干旱地区的北京西部山区为例,利用研究区森林类型的季相特征、已有的少部分林相图、Google Earth免费影像数据等信息选择不同坡向的相同森林类型做训练样本,通过加入其他辅助数据(海拔和坡向数据),来提高Landsat TM影像的森林类型分类精度,同时对比了基于像元和面向对象方法提取森林类型的效果。结果表明:1)就半干旱山区的森林类型划分来说,TM影像的TM4、TM5、TM4-TM2及辅助数据DEM和坡向可作为TM影像森林类型划分的最佳数据源。2)单独加入海拔信息,阔叶林的提取精度提高23%,针叶林和混交林的分类精度只提高了4%~5%;单独加入坡向信息,阔叶林的提取精度只提高21%,但是针叶林和混交林的分类精度则分别提高了13%、18%,显著优于单独加入海拔信息的效果。同时加入海拔信息和坡向信息,至少可以准确区分出约70%以上的针叶林、阔叶林和混交林。3)就本研究区而言,坡向比海拔更有效地辅助提高森林分类精度。4)就混淆矩阵数据而言,面向对象的分类方法比基于像元分类结果总体精度低3%,Kappa系数低4%,但面向对象的分类结果更加符合研究区实际情况。该研究对中分辨率影像应用于半干旱山区森林类型划分具有一定的借鉴意义。     

正射影像图的制作在土地利用现状中的应用

本实验旨在利用高分辨率遥感卫星影像,通过遥感技术手段,制作出高精度的正射影象并采用ERDAS和ArcGIS软件平台（评测版）,来实现更新土地利用现状图,查清监测区的土地利用现状与环境监测、地质灾害情况。为今后高效、客观、准确地开展年度土地变更调查和环境保护工作奠定坚实的基础和做好技术储备。主要任务利用近期航空遥感数据制作监测区1：2000-1：5000标准分幅DOM;提取监测区土地利用现状图成图及其至今的土地利用变化信息;为环境监测、城市可持续发展、研究城市发展的动态监测等提供依据。构建和更新监测区土地资源管理数据库中的土地利用现状数据库。     

基于GIS的海域使用自动计费技术研究与应用

海域使用计费是海域管理工作中一项重要的基础性工作,本文将GIS技术引入到海域管理信息化工作中,探讨了利用GIS技术辅助海域使用计费的思路和方法,提出了基于数字高程模型(DEM),以及基于GIS叠加分析的海域使用计费方法,并对二者就计算量、计算精度、程序实现的难易程度等几个方面进行了综合比较分析,最后基于前述的研究和探讨,在厦门市海域管理地理信息系统的更新升级建设工作进行了应用和试验.     

“3S”技术在环保应急系统中的应用

论述了将地理信息系统（GIS）、遥感（RS）和全球定位系统（GPS）集成应用于环保应急系统的建设。系统采用GIS技术进行污染源搜索和定位;将GIS与GPS结合起来,用于出警指挥和导航;以1∶1万数字化三线图为背景,提出选用正射影像航片、Landsat的Ikonos卫片和印度的IRS卫片进行解读,解决了GIS基础底图动态更新问题。通过“3S”技术的综合应用,提高了环保执法在在应急事件中的快速响应能力。     

DEM格网尺度对AnnAGNPS预测山地小流域径流和物质输出的影响

为了解流域地形空间参数和其它参数的精度对农业非点源污染模型AnnAGNPS预测准确性的影响,利用三峡库区黑河小流域观测资料校准了AnnAGNPS模型,分析了1.5-12.5m格网尺度DEM对地形参数和模型负载输出的影响.结果表明,1.5～12.5m格网尺度DEM对流域径流量、洪峰流量、总N输出影响不显著,但对泥沙、总P、有机碳输出影响显著.三峡库区类似小流域宜采用5m格网尺度DEM,AnnAGNPS模型较不适合于尺度较小、坡度较大的小流域泥沙负载预测.     

中国陆地多年平均积温空间化研究

将海拔高度等反映区域特性的因子作为变量引入GIS空间化模型是提高气象数据估算精度的重要途径。根据聚类的思想,将研究区域进行聚类分区,使分区内积温分布特征一致性趋强。然后利用统计方法寻找各分区年积温随海拔变化的规律,以获得较高精度的估算结果。论文提出的基于分区DEM修正反距离空间化方法,与常用的空间化方法如克里格法、反距离平方法相比,解决了积温空间分布复杂性的问题,并一定程度上考虑了气象站点空间分布的稀疏性、不均匀性以及受海拔和区域差异等因素对积温分布的影响,具有较高的估算精度,适合于较大范围的年积温空间化。另外,由于气象台站分布在相对较低的区域,高海拔区域积温估算精度很低,利用此方法解决了高海拔区域积温估算的精度问题。     

土壤连续属性空间插值方法及其精度的研究进展

作为土壤变化的时空定量监测方法,土壤属性空间插值方法及其精度是计量土壤学和"数字土壤"领域的重要研究内容。文章首先介绍了土壤属性空间插值的常用方法,包括克立格插值法(Kriging)、反距离权重法(IDW)、样条插值法(Spline)、贝叶斯最大熵(BME)、地理加权回归(GWR)以及高精度曲面建模方法(HASM);其次阐述了土壤属性空间插值精度验证的方法和指标;再次总结了能够提高土壤属性插值精度的6种途径,包括合理选择插值方法、准确设定插值方法参数、合理设计采样数目和密度、注意空间自相关程度和范围的影响、科学安排实验分析顺序以及结合辅助信息进行插值;最后从插值方法的选择、验证指标的选取以及辅助信息的结合三个方面指出了土壤属性空间插值方法及其精度的未来研究方向。     

短时间间隔的土地利用变化监测

传统的土地利用变化监测方法已无法完全满足当前经济的快速发展和城市急剧扩张的要求,利用光学遥感数据对地观测也受到天气和云层覆盖等诸多因素的限制。而Radarsat-1等雷达遥感数据可以在"全天候"的条件下对地表进行观测。论文以Radarsat-1图像获取的24 d时间周期为最短时间间隔,分析了24 d、48 d和72 d时间间隔下的土地利用变化监测,对短时间间隔内的土地利用变化监测的结果进行了总结。监测的结果需要在精度与时间间隔之间做出取舍。对于大部分的情况,24 d的时间间隔已可以得到60%以上精度的结果,部分月份的监测需要48 d的监测时间间隔。若需要更高的精度,则需要72 d甚至更长。