LS因子尺度变换及其在土壤侵蚀抽样调查中的应用
发布时间：2021-07-29 23:40
中低分辨率DEM提取的LS因子并不能完全反应地形与土壤侵蚀的关系,故对中低分辨率DEM上提取的LS因子进行降尺度变换,是区域土壤侵蚀评价、DEM数据资源高效利用所需解决的重要问题。本研究从不同黄土高原侵蚀分区选取6个样区,根据ANUDEM生成20个不同分辨率DEM（2.5m-90m）,利用地理信息系统的技术方法（包括数字图像处理、数字地形分析和数字地图制图）,从统计分布和空间格局上分析不同分辨率坡度、坡长和LS因子的变化,再结合直方图匹配原理,对中低分辨率提取的地形因子进行降尺度变换,并将降尺度模型运用到土壤侵蚀抽样调查单元中,分析LS因子降尺度变换前后对土壤侵蚀评价的影响。主要研究结果如下:（1）地形因子的尺度效应:随着DEM分辨率的降低（2.5m到90m）,坡度平均值逐渐减小,其频率的峰值向低坡度范围移动,坡度值域缩小且集中于较小坡度段,主要在沟坡上出现坡度衰减;坡长平均值和标准差逐渐增大,频率和累计频率曲线均向长坡长范围移动,坡长值变化范围增大但更加分散,主要在细小沟道的坡面上发生扩张;LS平均值和标准差先增大后减小,在分辨率为10-20m之间达到最大,LS主要在坡面上发生变化,...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)陕西省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
样区选取分布图
芯炕?∈?菔歉鞲鲅??:1万地形图，包括等高线、高程点和河流，用ANUDEM[119,120]生成多种分辨率的DEM[19]。按照前期研究中率定的相关参数（迭代参数30、第二糙度系数为0.8、高程容差为等高距的一半）[121]、将用于尺度效应的分辨率分别设置为2.5m、5m、7.5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m、55m、60m、65m、70m、75m、80m、85m、90m运行ANUDEM。输出ArcGIS兼容的ASCII格式的DEM文件，然后在ArcGIS下转化为ESRI-grid格式的DEM。以陡坡样区1（王茂沟流域）为例显示其5m、10m、30m、90m分辨率的DEM（图2.2a-2.2d），可见，随着DEM分辨率变粗，DEM高程值范围逐渐减小，对地形表达能力逐渐减弱。图2.2陡坡样区1中2.5m、10m、30m、90m分辨率DEMFigure2.22.5m,10m,30m,90mresolutionDEMinsteepslopestudyarea12.2.2DEM数据预处理数据预处理主要是目视检查是否存在高程异常值，然后做滤波除噪和填洼处理。（1）滤波：在DEM的建立过程中，会产生一些随机误差，将导致DEM表面有噪音存在，可以通过滤波除噪来处理。本研究中使用应用较广泛的均值滤波
第二章基础数据和研究方法17图2.4坡度降尺度原理示例图Figure2.4Rescalingcoarserresolutionslopebyhistogrammatching从两个方面说明上述降尺度模型的可用性：（1）从统计分布上分析：包括统计特征值（平均值、标准差、值域）和变换前后坡度、坡长和LS频率和累计频率曲线图。（2）引入遥感数字图像中的直方图相似指数衡量变换前后坡度、坡长、LS与高分辨率坡度、坡长、LS频率曲线的相似度。直方图可以很好的反映图像灰度的总体分布信息，本文在前人研究方法上加以改进，采用两张图像的累计频率直方图面积差相对指数表示直方图相似度（HS），计算公式（2.9）如下：HS=100100|高低|高（2.9）式中S高表示高分辨率数据累计频率曲线的面积，S低表示低分辨率数据累计频率曲线的面积，根据微积分计算得到。HS取值范围为[0,1]，其值越大，两幅图像越相似。2.4.4坡度和坡长尺度变换对区域土壤侵蚀评价的影响利用CSLE作为土壤侵蚀评价方法，在6个样区周围各选取4个泛第三极典型抽样调查单元，将同一抽样单元内有相同投影、相同范围、相同分辨率的R、K、L、S、B、E、T各因子相乘获得抽样调查单元土壤水蚀流失速率，具体方法详见文献[34,106]和技术文件1。分别计算降尺度变换前后不同LS因子所对应的土壤水蚀流失速率以及差值，分析LS因子在不同样区对土壤水蚀流失速率的影响。2.5技术路线本研究基础数据为多种分辨率的DEM数据，根据求取的坡度、坡长以及LS1水利部水土保持监测中心.水土流失普查技术规定.2017.09.
本文编号：3310277
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)陕西省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
样区选取分布图
芯炕?∈?菔歉鞲鲅??:1万地形图，包括等高线、高程点和河流，用ANUDEM[119,120]生成多种分辨率的DEM[19]。按照前期研究中率定的相关参数（迭代参数30、第二糙度系数为0.8、高程容差为等高距的一半）[121]、将用于尺度效应的分辨率分别设置为2.5m、5m、7.5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m、55m、60m、65m、70m、75m、80m、85m、90m运行ANUDEM。输出ArcGIS兼容的ASCII格式的DEM文件，然后在ArcGIS下转化为ESRI-grid格式的DEM。以陡坡样区1（王茂沟流域）为例显示其5m、10m、30m、90m分辨率的DEM（图2.2a-2.2d），可见，随着DEM分辨率变粗，DEM高程值范围逐渐减小，对地形表达能力逐渐减弱。图2.2陡坡样区1中2.5m、10m、30m、90m分辨率DEMFigure2.22.5m,10m,30m,90mresolutionDEMinsteepslopestudyarea12.2.2DEM数据预处理数据预处理主要是目视检查是否存在高程异常值，然后做滤波除噪和填洼处理。（1）滤波：在DEM的建立过程中，会产生一些随机误差，将导致DEM表面有噪音存在，可以通过滤波除噪来处理。本研究中使用应用较广泛的均值滤波
第二章基础数据和研究方法17图2.4坡度降尺度原理示例图Figure2.4Rescalingcoarserresolutionslopebyhistogrammatching从两个方面说明上述降尺度模型的可用性：（1）从统计分布上分析：包括统计特征值（平均值、标准差、值域）和变换前后坡度、坡长和LS频率和累计频率曲线图。（2）引入遥感数字图像中的直方图相似指数衡量变换前后坡度、坡长、LS与高分辨率坡度、坡长、LS频率曲线的相似度。直方图可以很好的反映图像灰度的总体分布信息，本文在前人研究方法上加以改进，采用两张图像的累计频率直方图面积差相对指数表示直方图相似度（HS），计算公式（2.9）如下：HS=100100|高低|高（2.9）式中S高表示高分辨率数据累计频率曲线的面积，S低表示低分辨率数据累计频率曲线的面积，根据微积分计算得到。HS取值范围为[0,1]，其值越大，两幅图像越相似。2.4.4坡度和坡长尺度变换对区域土壤侵蚀评价的影响利用CSLE作为土壤侵蚀评价方法，在6个样区周围各选取4个泛第三极典型抽样调查单元，将同一抽样单元内有相同投影、相同范围、相同分辨率的R、K、L、S、B、E、T各因子相乘获得抽样调查单元土壤水蚀流失速率，具体方法详见文献[34,106]和技术文件1。分别计算降尺度变换前后不同LS因子所对应的土壤水蚀流失速率以及差值，分析LS因子在不同样区对土壤水蚀流失速率的影响。2.5技术路线本研究基础数据为多种分辨率的DEM数据，根据求取的坡度、坡长以及LS1水利部水土保持监测中心.水土流失普查技术规定.2017.09.
本文编号：3310277
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