基于CTI的黄土沟谷特征识别
发布时间：2021-11-27 23:51
沟谷系统是黄土地貌重要的组成部分之一,其物质能量交换活跃,地表形态特征复杂多样,严重的土壤侵蚀给下游带来严峻挑战,是研究的热点区域之一。复合地形因子（Compound Topographic Index,CTI）是用于判断沟谷发育走向的一种地形指数模型,该模型对多个土壤因子响应敏感、计算简易并能实现对沟谷的精确定位,基于CTI识别沟谷系统的沟头和沟道轨迹（gully trajectories,以下简称沟道）对于把握研究区的地貌发育特征具有重要意义。研究选用黄土塬区（淳化）、黄土梁区（甘泉）、风沙过渡带（神木）和黄土峁区（绥德）四种现实地貌类型区以及黄土模拟小流域作为实验样区,分别采用CTI模型对四种地貌类型样区的沟头以及沟道进行了识别,探讨了CTI阈值对识别率的影响,并分析了CTI模型识别沟道的最佳分辨率;在黄土模拟小流域内,探讨了CTI模型识别沟头的效果,以及基于CTI的模拟小流域阶段划分,分析其不同格网大小对沟头提取的影响。论文的主要研究内容以及结论如下:1、不同分辨率DEM刻画的地形,适用的CTI模型不同。对于5m分辨率的四种地貌类型样区而言,采用CTIa模...
【文章来源】：西华师范大学四川省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现实地理样区DEMFig.2-1theDEMsofrealisticsamplearea
第2章研究基础8图2-2模拟小流域DEMFig.2-2theDEMofsmalltestedLoesswatershed2.2研究方法2.2.1沟道提娶沟头识别CTI模型为Zevenbergen在1987年提出的一个用于预测沟谷走向的复合地形因子模型[93]。采用CTI模型提取沟道并进行沟头位置可以获得良好的精度与识别效果[57,86,87]。文章以Sheshukov和Momm[57,87]所采用的公式为基础，其中主要涉及坡度、曲率以及单位汇流累积量三个变量，公式2-2和2-3为根据公式2-1进行处理所得。CTI=××(2-1)CTIa=ln(||)(2-2)CTI=ln()(2-3)其中，S代表坡度，单位为mm-1；A为单位汇流累积量，单位为m2m-1；C为平面曲率，单位为m（100m）-1。对于变量C而言，不同学者之间选用的曲率类型不同。其中，使用较广泛的为平面曲率和剖面曲率两种。此外，还有部分学者
第2章研究基础9将变量C替换为Ln(C)，选用地表曲率的对数作为复合地形因子组成，且获得相对较好的结果。本研究通过多次实验，最终认为剖面曲率得到的提取效果更佳。2.2.2提取精度分析为探究DEM分辨率对提取沟道长度/沟头位置的影响，研究将淳化、甘泉、神木和绥德四个样区5m分辨率的DEM数据分别重采样至10m、15m、20m、25m和30m五组不同分辨率数据，采用CTI模型对不同分辨率数据分别提取沟头和沟道。之后，对比各分辨率下得到的结果，分析不同分辨率对提取沟头数量和沟道长度的影响程度，并得出沟头和沟道所适宜的最佳分辨率。2.3技术路线本文分别采用CTI模型对现实地理样区的沟头和沟道以及黄土模拟样区的沟头进行识别，并根据黄土模拟样区的沟头变化特征对研究区进行阶段划分。此外，本文还探讨了不同分辨率下CTI模型对各项研究的影响，选出了其各自最适宜的分辨率大校本研究主要技术路线如图2-3所示。图2-3主要技术路线Fig.2-3technologyroadmap
【参考文献】：
期刊论文
[1]DEM分辨率对黄土侵蚀沟形态特征表达的不确定性分析[J]. 李思进,代文,熊礼阳,汤国安. 地球信息科学学报. 2020(03)
[2]基于MIKE模型的不同淤地坝型组合情景对小流域侵蚀动力和输沙量的影响[J]. 袁水龙,李占斌,李鹏,高海东,陈兵,王飞超,王伟. 水土保持学报. 2019(04)
[3]基于DEM的流域地貌特征分形量化研究[J]. 陈兵,彭芳,李鹏,袁水龙. 水土保持研究. 2019(04)
[4]毛乌素地区沟谷走向对基底断裂的响应关系[J]. 戈嘉璐,伍永秋,温仰磊. 北京师范大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]基于流域单元的黄土地貌正负地形因子量化关系模拟[J]. 李阳,周毅,雷雪,李佩岚,梁晨欣. 干旱区资源与环境. 2019(07)
[6]黄土高原50余年来降雨侵蚀力变化及其对土壤侵蚀的影响[J]. KEO Soksamnang,何洪鸣,赵宏飞,景昭伟. 水土保持研究. 2018(02)
[7]黄土高原典型小流域侵蚀沟形态和稳定性监测初探[J]. 王略,徐佳,董亚维. 水土保持通报. 2018(01)
[8]黄土区滑坡研究中地形因子的选取与适宜性分析[J]. 牛全福,冯尊斌,党星海,张映雪,李月锋. 地球信息科学学报. 2017(12)
[9]基于多重分形的黄土高原不同地貌类型区沟沿线起伏特征研究[J]. 曹建军,方炫,那嘉明,汤国安. 地理与地理信息科学. 2017(04)
[10]DEM水平分辨率越高提取的河长越准确?[J]. 刘凡,陈波,史培军. 北京师范大学学报(自然科学版). 2016(05)
博士论文
[1]基于多源数据的黄土高原（重点流失区）侵蚀沟提取及区域差异性研究[D]. 刘凯.南京师范大学 2017
硕士论文
[1]基于DEM的黄土高原小流域地貌系统的有序化演化机理研究[D]. 龚俊豪.合肥工业大学 2018
[2]基于GeoCA的黄土模拟小流域沟谷水蚀过程模拟[D]. 刘双琳.南京师范大学 2016
[3]基于DEM的黄土高原沟壑特征及其空间分异规律研究[D]. 吴良超.西北大学 2005
本文编号：3523279
【文章来源】：西华师范大学四川省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现实地理样区DEMFig.2-1theDEMsofrealisticsamplearea
第2章研究基础8图2-2模拟小流域DEMFig.2-2theDEMofsmalltestedLoesswatershed2.2研究方法2.2.1沟道提娶沟头识别CTI模型为Zevenbergen在1987年提出的一个用于预测沟谷走向的复合地形因子模型[93]。采用CTI模型提取沟道并进行沟头位置可以获得良好的精度与识别效果[57,86,87]。文章以Sheshukov和Momm[57,87]所采用的公式为基础，其中主要涉及坡度、曲率以及单位汇流累积量三个变量，公式2-2和2-3为根据公式2-1进行处理所得。CTI=××(2-1)CTIa=ln(||)(2-2)CTI=ln()(2-3)其中，S代表坡度，单位为mm-1；A为单位汇流累积量，单位为m2m-1；C为平面曲率，单位为m（100m）-1。对于变量C而言，不同学者之间选用的曲率类型不同。其中，使用较广泛的为平面曲率和剖面曲率两种。此外，还有部分学者
第2章研究基础9将变量C替换为Ln(C)，选用地表曲率的对数作为复合地形因子组成，且获得相对较好的结果。本研究通过多次实验，最终认为剖面曲率得到的提取效果更佳。2.2.2提取精度分析为探究DEM分辨率对提取沟道长度/沟头位置的影响，研究将淳化、甘泉、神木和绥德四个样区5m分辨率的DEM数据分别重采样至10m、15m、20m、25m和30m五组不同分辨率数据，采用CTI模型对不同分辨率数据分别提取沟头和沟道。之后，对比各分辨率下得到的结果，分析不同分辨率对提取沟头数量和沟道长度的影响程度，并得出沟头和沟道所适宜的最佳分辨率。2.3技术路线本文分别采用CTI模型对现实地理样区的沟头和沟道以及黄土模拟样区的沟头进行识别，并根据黄土模拟样区的沟头变化特征对研究区进行阶段划分。此外，本文还探讨了不同分辨率下CTI模型对各项研究的影响，选出了其各自最适宜的分辨率大校本研究主要技术路线如图2-3所示。图2-3主要技术路线Fig.2-3technologyroadmap
【参考文献】：
期刊论文
[1]DEM分辨率对黄土侵蚀沟形态特征表达的不确定性分析[J]. 李思进,代文,熊礼阳,汤国安. 地球信息科学学报. 2020(03)
[2]基于MIKE模型的不同淤地坝型组合情景对小流域侵蚀动力和输沙量的影响[J]. 袁水龙,李占斌,李鹏,高海东,陈兵,王飞超,王伟. 水土保持学报. 2019(04)
[3]基于DEM的流域地貌特征分形量化研究[J]. 陈兵,彭芳,李鹏,袁水龙. 水土保持研究. 2019(04)
[4]毛乌素地区沟谷走向对基底断裂的响应关系[J]. 戈嘉璐,伍永秋,温仰磊. 北京师范大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]基于流域单元的黄土地貌正负地形因子量化关系模拟[J]. 李阳,周毅,雷雪,李佩岚,梁晨欣. 干旱区资源与环境. 2019(07)
[6]黄土高原50余年来降雨侵蚀力变化及其对土壤侵蚀的影响[J]. KEO Soksamnang,何洪鸣,赵宏飞,景昭伟. 水土保持研究. 2018(02)
[7]黄土高原典型小流域侵蚀沟形态和稳定性监测初探[J]. 王略,徐佳,董亚维. 水土保持通报. 2018(01)
[8]黄土区滑坡研究中地形因子的选取与适宜性分析[J]. 牛全福,冯尊斌,党星海,张映雪,李月锋. 地球信息科学学报. 2017(12)
[9]基于多重分形的黄土高原不同地貌类型区沟沿线起伏特征研究[J]. 曹建军,方炫,那嘉明,汤国安. 地理与地理信息科学. 2017(04)
[10]DEM水平分辨率越高提取的河长越准确?[J]. 刘凡,陈波,史培军. 北京师范大学学报(自然科学版). 2016(05)
博士论文
[1]基于多源数据的黄土高原（重点流失区）侵蚀沟提取及区域差异性研究[D]. 刘凯.南京师范大学 2017
硕士论文
[1]基于DEM的黄土高原小流域地貌系统的有序化演化机理研究[D]. 龚俊豪.合肥工业大学 2018
[2]基于GeoCA的黄土模拟小流域沟谷水蚀过程模拟[D]. 刘双琳.南京师范大学 2016
[3]基于DEM的黄土高原沟壑特征及其空间分异规律研究[D]. 吴良超.西北大学 2005
本文编号：3523279
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