基于DEM数据的巴丹吉林沙漠沙丘分布规律及其形态参数
发布时间：2021-12-31 12:07
沙丘形态特征是风沙地貌研究的重要内容。数字高程模型（DEM）因卓越的三维地形表达能力被广泛应用于沙丘形态研究中。长期以来,受交通条件和研究方法的制约以及高大沙山分布位置的限定,对巴丹吉林沙漠沙丘形态的研究主要集中在沙漠东南部,缺乏对整个沙漠沙丘分布规律及其形态参数特征的系统认知。而对整个沙漠沙丘形态特征的研究,是区域风沙地貌形成与演化研究的重要组成部分。以巴丹吉林沙漠内所有独立沙丘为研究对象,利用研究区DEM数据和一种新的算法,研究了沙漠内两种主要类型沙丘（横向沙丘、星状沙丘）的分布规律及其形态参数特征。结果表明:沙漠内独立沙丘大约有6 033座,高度9～433 m,高度超过350 m的巨型沙山共有53座,其中星状沙山7座,最大高度383 m;横向沙山46座,最大高度433 m。横向沙丘高度与等效沙丘厚度呈正相关的线性函数关系,星状沙丘高度与等效沙丘厚度呈正相关的对数函数关系,表明在现代气候和环境条件下,横向沙丘高度仍在增加,而星状沙丘高度增长已经趋缓。两类沙丘的主轴向大都垂直于研究区主风向NWSE。横向沙丘起沙风风向单一,沙丘轴向集中在NE-SW和NNE-SSW方向;星状沙丘起沙风风...
【文章来源】：中国沙漠. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
研究区位置及采样示意图
计算沙漠全区沙丘高度的目的是从整体角度了解巴丹吉林沙漠内所有独立沙丘的高度分布规律。研究中首先利用DEM数据提取了各沙丘的顶点和底点，随后按照不同的沙丘类型建立了相应的沙丘高度计算模型。横向沙丘的高度算法如下：(1)利用沙丘顶点构建不规则三角网（TIN);(2)在目标沙丘顶点处给定研究区的主风向，风向取值范围0～360°，风向落在不规则三角网的哪个三角形中，则该三角形内所包含的沙丘底点即为该横向沙丘的目标底点；(3)用沙丘顶点高程减去目标底点高程即可得到横向沙丘的高。星状沙丘的沙丘高度算法如下：(1)利用沙丘顶点构建不规则三角网（TIN);(2)不需要给定风向，所有落在不规则三角网内的底点均为沙丘的目标底点，计算沙丘高度时用沙丘顶点高程减去目标底点高程的平均值即可得到星状沙丘的高度。不规则三角网TIN的建立如图2所示。以上算法通过IDL编程实现。研究中利用该算法提取了巴丹吉林沙漠内所有独立沙丘的位置与高度用以后续分析。2.2 沙丘形态参数的计算
巴丹吉林沙漠沙丘高度9～433 m，各区域沙丘高度差异明显（图3）。各区沙丘平均高度P1>P2>P4>P6>P5>P3，对应到沙丘类型来看，P1区复合型横向沙山最高，平均高度为215.53 m;P3区简单金字塔沙丘最低，平均高度为71.90 m；其他几种沙丘高度介于复合型横向沙山和简单金字塔沙丘之间，平均高度为94.23～184.71 m。整体而言，星状沙丘的平均高度（144.72 m）要比横向沙丘的平均高度（119.65 m）高，这是由于高度小于100 m的新月形沙丘占横向沙丘总数的70%左右，而高度小于100 m的简单金字塔沙丘只占了星状沙丘总数的15%。在沙漠东部、东南部高大沙山分布区（图3A、B、F），沙丘高度分布服从正态分布，而在沙丘高度相对低矮的沙漠西部区域（图3C、D、E），沙丘高度服从Log‐normall分布，原因是在进行沙丘高度统计时，P1、P2和P6区高大的复合型沙山上次生小沙丘未计入沙丘高度统计中。从沙丘高度的跨度来看，复合型沙丘高度跨度最广，沙丘高度最高超过了350 m，而简单的横向沙丘与金字塔沙丘高度跨度较小，沙丘高度均未超过240 m。以100 m作为高大沙山与低矮沙丘的分界线，则各区拥有的高大沙山数分别为P1区有512座、P2区有534座、P3区有35座、P4区有530座、P5区有1 110座、P6区有349座；沙漠全区高度超过350 m的巨型沙山共有53座，其中星状沙山有7座，最大沙丘高度为383 m，均分布在P2区；横向沙丘有46座，最大沙丘高度为433 m，均分布在P1区。巴丹吉林沙漠沙丘密度从沙漠边缘地区向沙漠腹地逐渐减小，且沙漠北部沙丘密度高于沙漠南部沙丘密度（图4）。高度超过300 m的复合型沙山主要分布在沙漠东南缘雅布赖山前，其中复合型横向沙山主要分布在39°30′—40°05′N、102°10′—102°50′E的区域范围内，区内沙丘最高能达到433m，平均沙丘高度为270 m；而复合型金字塔沙丘主要分布在39°30′—39°40′N、102°00′—102°30′E的区域范围内，区内沙丘最高能达到383 m，平均沙丘高度为229 m。整体来看，沙丘高度从沙漠腹地向沙漠边缘地区递减。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新月形沙丘与线性沙丘共存区域风况特征[J]. 马芳,吕萍. 中国沙漠. 2019(03)
[2]全球高分辨率数字高程模型研究进展与展望[J]. 李振洪,李鹏,丁咚,王厚杰. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(12)
[3]巴丹吉林沙漠东南部典型高大沙丘形态参数分析[J]. 宁文晓,王振亭. 福建农林大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]巴丹吉林沙漠沙山区径流与地下水补给条件[J]. 马延东,赵景波,罗小庆,邵天杰,岳大鹏,周旗. 地理学报. 2016(03)
[5]基于DEM和ETM的腾格里沙漠北缘沙丘形态特征提取[J]. 丛殿阁,庞红丽,方苗,陈孝劲,刘超,田颖. 中国矿业. 2014(S2)
[6]沙丘地貌形态监测与模拟研究进展[J]. 杜会石,哈斯. 北京师范大学学报(自然科学版). 2013(04)
[7]巴丹吉林沙漠腹地降水特征的初步分析[J]. 王乃昂,马宁,陈红宝,陈秀莲,董春雨,张振瑜. 水科学进展. 2013(02)
[8]不同下垫面近地层风速廓线特征[J]. 李鹏,田景奎. 资源科学. 2011(10)
[9]巴丹吉林沙漠沙丘形态与风动力关系的初步研究[J]. 刘陶,杨小平,董巨峰,范兴燕,李鸿威,朱秉启. 中国沙漠. 2010(06)
[10]巴丹吉林沙漠湖泊和地下水补给机制[J]. 刘建刚. 水资源保护. 2010(02)
博士论文
[1]巴丹吉林沙漠高大沙山的内部结构及形成过程研究[D]. 白旸.兰州大学 2011
硕士论文
[1]基于地貌学原理的巴丹吉林沙漠金字塔沙丘形态和形成过程的研究[D]. 王莉萍.陕西师范大学 2013
本文编号：3560228
【文章来源】：中国沙漠. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
研究区位置及采样示意图
计算沙漠全区沙丘高度的目的是从整体角度了解巴丹吉林沙漠内所有独立沙丘的高度分布规律。研究中首先利用DEM数据提取了各沙丘的顶点和底点，随后按照不同的沙丘类型建立了相应的沙丘高度计算模型。横向沙丘的高度算法如下：(1)利用沙丘顶点构建不规则三角网（TIN);(2)在目标沙丘顶点处给定研究区的主风向，风向取值范围0～360°，风向落在不规则三角网的哪个三角形中，则该三角形内所包含的沙丘底点即为该横向沙丘的目标底点；(3)用沙丘顶点高程减去目标底点高程即可得到横向沙丘的高。星状沙丘的沙丘高度算法如下：(1)利用沙丘顶点构建不规则三角网（TIN);(2)不需要给定风向，所有落在不规则三角网内的底点均为沙丘的目标底点，计算沙丘高度时用沙丘顶点高程减去目标底点高程的平均值即可得到星状沙丘的高度。不规则三角网TIN的建立如图2所示。以上算法通过IDL编程实现。研究中利用该算法提取了巴丹吉林沙漠内所有独立沙丘的位置与高度用以后续分析。2.2 沙丘形态参数的计算
巴丹吉林沙漠沙丘高度9～433 m，各区域沙丘高度差异明显（图3）。各区沙丘平均高度P1>P2>P4>P6>P5>P3，对应到沙丘类型来看，P1区复合型横向沙山最高，平均高度为215.53 m;P3区简单金字塔沙丘最低，平均高度为71.90 m；其他几种沙丘高度介于复合型横向沙山和简单金字塔沙丘之间，平均高度为94.23～184.71 m。整体而言，星状沙丘的平均高度（144.72 m）要比横向沙丘的平均高度（119.65 m）高，这是由于高度小于100 m的新月形沙丘占横向沙丘总数的70%左右，而高度小于100 m的简单金字塔沙丘只占了星状沙丘总数的15%。在沙漠东部、东南部高大沙山分布区（图3A、B、F），沙丘高度分布服从正态分布，而在沙丘高度相对低矮的沙漠西部区域（图3C、D、E），沙丘高度服从Log‐normall分布，原因是在进行沙丘高度统计时，P1、P2和P6区高大的复合型沙山上次生小沙丘未计入沙丘高度统计中。从沙丘高度的跨度来看，复合型沙丘高度跨度最广，沙丘高度最高超过了350 m，而简单的横向沙丘与金字塔沙丘高度跨度较小，沙丘高度均未超过240 m。以100 m作为高大沙山与低矮沙丘的分界线，则各区拥有的高大沙山数分别为P1区有512座、P2区有534座、P3区有35座、P4区有530座、P5区有1 110座、P6区有349座；沙漠全区高度超过350 m的巨型沙山共有53座，其中星状沙山有7座，最大沙丘高度为383 m，均分布在P2区；横向沙丘有46座，最大沙丘高度为433 m，均分布在P1区。巴丹吉林沙漠沙丘密度从沙漠边缘地区向沙漠腹地逐渐减小，且沙漠北部沙丘密度高于沙漠南部沙丘密度（图4）。高度超过300 m的复合型沙山主要分布在沙漠东南缘雅布赖山前，其中复合型横向沙山主要分布在39°30′—40°05′N、102°10′—102°50′E的区域范围内，区内沙丘最高能达到433m，平均沙丘高度为270 m；而复合型金字塔沙丘主要分布在39°30′—39°40′N、102°00′—102°30′E的区域范围内，区内沙丘最高能达到383 m，平均沙丘高度为229 m。整体来看，沙丘高度从沙漠腹地向沙漠边缘地区递减。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新月形沙丘与线性沙丘共存区域风况特征[J]. 马芳,吕萍. 中国沙漠. 2019(03)
[2]全球高分辨率数字高程模型研究进展与展望[J]. 李振洪,李鹏,丁咚,王厚杰. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(12)
[3]巴丹吉林沙漠东南部典型高大沙丘形态参数分析[J]. 宁文晓,王振亭. 福建农林大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]巴丹吉林沙漠沙山区径流与地下水补给条件[J]. 马延东,赵景波,罗小庆,邵天杰,岳大鹏,周旗. 地理学报. 2016(03)
[5]基于DEM和ETM的腾格里沙漠北缘沙丘形态特征提取[J]. 丛殿阁,庞红丽,方苗,陈孝劲,刘超,田颖. 中国矿业. 2014(S2)
[6]沙丘地貌形态监测与模拟研究进展[J]. 杜会石,哈斯. 北京师范大学学报(自然科学版). 2013(04)
[7]巴丹吉林沙漠腹地降水特征的初步分析[J]. 王乃昂,马宁,陈红宝,陈秀莲,董春雨,张振瑜. 水科学进展. 2013(02)
[8]不同下垫面近地层风速廓线特征[J]. 李鹏,田景奎. 资源科学. 2011(10)
[9]巴丹吉林沙漠沙丘形态与风动力关系的初步研究[J]. 刘陶,杨小平,董巨峰,范兴燕,李鸿威,朱秉启. 中国沙漠. 2010(06)
[10]巴丹吉林沙漠湖泊和地下水补给机制[J]. 刘建刚. 水资源保护. 2010(02)
博士论文
[1]巴丹吉林沙漠高大沙山的内部结构及形成过程研究[D]. 白旸.兰州大学 2011
硕士论文
[1]基于地貌学原理的巴丹吉林沙漠金字塔沙丘形态和形成过程的研究[D]. 王莉萍.陕西师范大学 2013
本文编号：3560228
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