《基於DEM的黃土溝谷特徵點簇研究》是依託山東科技大學，由朱紅春擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於DEM的黃土溝谷特徵點簇研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：朱紅春
- 依託單位：山東科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
黃土溝谷特徵點簇是指在黃土地貌區的溝谷體系中，由一組對該溝谷發育具有控制作用及對溝谷形態具有重要標定作用的點的集合。溝谷特徵點簇的空間形態與結構在溝谷不同發育階段的規律變化，在較高的層次上體現、抽象了黃土溝谷獨特的發育過程，映射了黃土地貌的形成機理。溝谷特徵點簇的定量指標在不同黃土地貌區的相似性與差異性，又從一個重要側面揭示著黃土溝谷地貌形態的空間格局。本項目擬首先提出黃土溝谷特徵點簇的基本定義，並通過分析其基本特徵、影響因素、存在條件及類型，創建黃土溝谷特徵點簇的概念模型；研究以多時空尺度DEM為基本信息源，建立與描述黃土溝谷特徵點簇的方法；在此基礎上，通過在黃土高原多樣區和多期模擬小流域的實驗，研究黃土高原不同地貌類型區溝谷特徵的空間分異規律和發育演化過程，試圖揭示黃土地貌溝谷的形態與組合的時空演化格局。該研究也是基於點模式GIS空間分析方法研究黃土地貌特徵的一次創新探索。
結題摘要
本課題基於DEM、DOM等空間數據源，綜合運用GIS空間分析、黃土地貌學、數學形態學、數理統計學等相關理論與技術方法，採取形態描述與機理解析、理論分析與實驗模擬、定性表達與定量計算、流域尺度與區域尺度相結合、物理模擬與數值模擬相結合的研究手段，對黃土溝谷特徵點簇的概念模型、建立方法及其在黃土高原地區的空間分異特徵和發育演化規律進行了系統的研究。 本課題研究內容的完成情況及取得的創新性研究成果總結如下： 1、完成了“研究內容1：黃土溝谷特徵點簇的概念模型與建立方法研究”的課題任務：系統分析了黃土溝谷特徵點的基本類型及其空間結構、屬性特徵，提出並系統創建了黃土溝谷特徵點簇的概念模型；依據不同類型黃土溝谷特徵點要素的地形、水文和空間結構特徵，提出了一套基於DEM的溝谷特徵點自動提取方法；提出並創建了一種能夠有效描述黃土溝谷特徵點簇拓撲結構與存儲專題信息的空間結構模型。 2、完成了“研究內容2：基於黃土溝谷特徵點簇的黃土溝谷分析方法研究”的課題任務：設計研發了基於點簇模型的黃土溝谷分析原型系統，實現了黃土溝谷特徵點簇數據的可視化、空間結構分析、專題屬性特徵分析等功能；基於黃土溝谷特徵點簇，重點研究了黃土坡面侵蝕動力點及其主導的坡面流水侵蝕潛能因子，從能量累積角度提出並設計了基於DEM的流水侵蝕潛能因子的計算方法，完成了多期模擬小流域的流水侵蝕潛能因子的計算，獲取了侵蝕動力點的空間分布特徵， 並初步討論了黃土溝谷地形的發育演化規律。 3、完成了“研究內容3：黃土高原溝谷特徵空間分異規律研究”的課題任務：基於獲取的黃土高原多地貌區的黃土溝谷特徵點簇提取結果，建立了黃土溝谷節點數量、匯水累積量與級別之間的數學關係模型，研究得出了黃土溝谷節點等級結構模型在黃土高原的空間分異地學規律；以黃土溝頭點為基礎，提取了不同黃土地貌區完整小流域的溝頭樣本，計算得到了溝頭特徵指標值，分析了溝頭特徵指標在不同黃土地貌區的差異性和相似性特徵，並初步推演了黃土溝谷的發育階段及其演化進程；構建了基於元胞自動機的黃土溝谷發育模型，實現了黃土溝谷發育的動態過程模擬，分析了黃土溝谷發育與侵蝕變化的關係。 綜上所述，經過三年的研究，按照既定的研究方案和計畫，完成了項目計畫書中三個主要研究內容的工作任務，取得了相應的預期研究成果。
