本文關(guān)鍵詞：黃土丘陵區(qū)發(fā)育活躍期切溝形態(tài)特征與轉(zhuǎn)換模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：研究發(fā)育活躍期的切溝侵蝕形態(tài)特征對(duì)深化侵蝕過程有重要意義,也為流域侵蝕預(yù)報(bào)及其侵蝕防治提供重要的理論依據(jù)。精確的切溝形態(tài)特征可由高分辨率DEM提取得到,但高分辨率DEM很難獲取,易于獲取的DEM精度又很難達(dá)到提取切溝形態(tài)特征的要求。本文在黃土高原丘陵區(qū)岔巴溝流域選取31條典型活躍切溝,基于5 m分辨率的DEM數(shù)據(jù)和三維激光掃描技術(shù)建立的0.1 m高分辨率DEM數(shù)據(jù),提出了基于DEM的切溝形態(tài)特征提取方法,探討了岔巴溝流域切溝形態(tài)的空間分布特征并構(gòu)建切溝體積模型,對(duì)比了兩種分辨率DEM提取切溝形態(tài)特征的差異,并建立了高低分辨率DEM提取切溝形態(tài)特征參數(shù)的轉(zhuǎn)換模型,并對(duì)轉(zhuǎn)換模型的普適性進(jìn)行驗(yàn)證。主要研究結(jié)論如下:(1)分析了三維激光掃描技術(shù)提取切溝形態(tài)特征參數(shù)的精度。結(jié)果表明,基于三維激光掃描技術(shù)生成的0.1 m高分辨率DEM提取的切溝長(zhǎng)度、寬度和深度與手工測(cè)量得到的切溝形態(tài)特征沒有顯著性差異。說明三維激光掃描技術(shù)獲取的高精度DEM可以準(zhǔn)確提取切溝形態(tài)特征,彌補(bǔ)了野外危險(xiǎn)地形條件下用其他方法難以監(jiān)測(cè)的不足。(2)建立切溝形態(tài)特征提取方法�；诤泳W(wǎng)提取理論,在ArcGIS環(huán)境下研究了基于DEM切溝形態(tài)特征的提取方法,并比較了0.1 m高分辨率與5 m分辨率DEM提取切溝形態(tài)特征的差異。結(jié)果表明,0.1 m高分辨率DEM和5 m分辨率DEM提取的切溝長(zhǎng)度之間無顯著差異,而切溝寬度、深度、表面積和體積之間有顯著差異。因此,以0.1 m高分辨率DEM提取的切溝形態(tài)特征參數(shù)作為基準(zhǔn),建立5 m分辨率DEM提取的切溝形態(tài)特征參數(shù)的轉(zhuǎn)換模型很有必要。(3)分析了研究區(qū)切溝形態(tài)的空間分布特征并構(gòu)建切溝體積估算模型。選取三個(gè)基本形態(tài)特征指標(biāo)(切溝長(zhǎng)度、寬度和深度)和五個(gè)切溝形態(tài)特征衍生指標(biāo)(切溝寬深比、底寬頂寬比、溝頭曲率、表面積和切溝體積),剖析了黃土丘陵區(qū)切溝形態(tài)特征的空間變化。流域內(nèi)發(fā)育活躍期切溝長(zhǎng)度介于50~70 m,切溝寬度介于10~20 m,切溝深度介于5~10 m。切溝長(zhǎng)度和寬度從流域上游到下游依次減小,而切溝深度在下游最大。溝頭曲率從上游到下游依次增加,且隨著切溝級(jí)別增加而增加。切溝底寬頂寬比和切溝寬深比從上游到下游均逐漸減小,切溝底寬頂寬比在二級(jí)切溝較高,而切溝寬深比在二、三級(jí)切溝較高。V型斷面多出現(xiàn)在流域下游和切溝下部,而U型斷面在流域上部也就是溝頭處較多,流域中游的切溝或者切溝中部的斷面形態(tài)是過渡形式。因此,流域尺度和單條切溝尺度上的切溝斷面形態(tài)相似,即切溝斷面形態(tài)具有自相似性。通過切溝形態(tài)特征指標(biāo)間的皮爾遜相關(guān)分析,切溝長(zhǎng)度、寬度、深度和切溝表面積與體積有極顯著的相關(guān)關(guān)系。因此,本研究建立了基于切溝長(zhǎng)度和切溝表面積的體積估算模型,可用于簡(jiǎn)單的估算切溝侵蝕量。(4)建立了0.1 m高分辨率DEM與5 m分辨率DEM提取的切溝形態(tài)特征參數(shù)的轉(zhuǎn)換模型。模型驗(yàn)證結(jié)果表明,切溝寬度、表面積和體積轉(zhuǎn)換模型的相關(guān)系數(shù)均大于0.6,模型有效性系數(shù)均大于0.5,說明三個(gè)模型的模擬精度均達(dá)到了可接受范圍。為檢驗(yàn)該模型的普適性,用紙坊溝流域監(jiān)測(cè)得到的切溝形態(tài)對(duì)三個(gè)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,切溝寬度和表面積轉(zhuǎn)換模型的模擬精度均可接受,為研究黃土丘陵區(qū)溝蝕特征提供了重要方法和手段。
【關(guān)鍵詞】：三維激光掃描技術(shù) 切溝形態(tài)特征 空間分布 轉(zhuǎn)換模型 黃土丘陵區(qū)
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S157
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 研究背景和意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展15-22
• 1.2.1 切溝侵蝕機(jī)理15-17
• 1.2.2 切溝侵蝕監(jiān)測(cè)方法17-18
• 1.2.3 切溝形態(tài)特征提取18-19
• 1.2.4 切溝侵蝕預(yù)報(bào)模型的研究19-20
• 1.2.5 切溝形態(tài)特征尺度轉(zhuǎn)化模型的研究20
• 1.2.6 目前研究存在的主要問題及建議20-22
• 第二章 研究?jī)?nèi)容與方法22-29
• 2.1 研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容22-23
• 2.1.1 研究目標(biāo)22
• 2.1.2 研究?jī)?nèi)容22-23
• 2.2 技術(shù)路線23-24
• 2.3 研究方法24-26
• 2.3.1 研究區(qū)概況24-25
• 2.3.2 典型切溝選擇25-26
• 2.3.3 數(shù)據(jù)來源26
• 2.4 切溝形態(tài)指標(biāo)選取26-28
• 2.5 數(shù)據(jù)處理與分析28-29
• 第三章 三維激光掃描技術(shù)的原理及其量測(cè)切溝的方法29-39
• 3.1 三維激光掃描技術(shù)的原理及特點(diǎn)29-31
• 3.1.1 三維激光掃描技術(shù)的原理29-31
• 3.1.2 三維激光掃描技術(shù)的特點(diǎn)31
• 3.2 LEICA SCANSTATION2的特點(diǎn)31-32
• 3.3 三維激光掃描技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)切溝的流程和方法32-35
• 3.3.1 外業(yè)數(shù)據(jù)采集33-34
• 3.3.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理34-35
• 3.4 三維激光掃描技術(shù)監(jiān)測(cè)溝蝕的可行性與精度分析35-38
• 3.4.1 切溝形態(tài)特征提取的誤差分析37-38
• 3.4.2 提高切溝形態(tài)特征提取精度的建議38
• 3.5 小結(jié)38-39
• 第四章 基于DEM的切溝形態(tài)特征提取方法研究39-45
• 4.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理39-42
• 4.1.1 洼地填充40-41
• 4.1.2 水流方向的確定41
• 4.1.3 匯流閾值的確定41-42
• 4.2 切溝形態(tài)特征參數(shù)的提取42-44
• 4.2.1 切溝長(zhǎng)度的提取42
• 4.2.2 切溝寬度和深度的提取42-43
• 4.2.3 切溝表面積的提取43
• 4.2.4 切溝體積的提取43-44
• 4.3 小結(jié)44-45
• 第五章 切溝形態(tài)的空間分布特征與體積估算模型45-56
• 5.1 切溝基本形態(tài)特征的空間分布45-47
• 5.2 切溝衍生形態(tài)特征的空間分布47-51
• 5.2.1 切溝溝頭形態(tài)特征47-49
• 5.2.2 切溝斷面形態(tài)特征49-51
• 5.3 切溝形態(tài)特征指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系51-52
• 5.4 基于切溝長(zhǎng)度和表面積估算切溝體積的模型構(gòu)建52-55
• 5.5 小結(jié)55-56
• 第六章 基于不同分辨率DEM構(gòu)建切溝形態(tài)特征參數(shù)尺度轉(zhuǎn)換模型56-61
• 6.1 0.1 m高分辨率與 5 m分辨率DEM提取切溝形態(tài)特征參數(shù)的對(duì)比56-57
• 6.2 切溝形態(tài)特征參數(shù)轉(zhuǎn)換模型的建立57-58
• 6.3 轉(zhuǎn)換模型驗(yàn)證58-59
• 6.4 轉(zhuǎn)換模型普適性檢驗(yàn)59-60
• 6.5 小結(jié)60-61
• 第七章 主要結(jié)論與展望61-64
• 7.1 主要研究結(jié)論61-63
• 7.1.1 利用三維激光掃描技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)溝蝕及其精度分析61
• 7.1.2 建立了切溝形態(tài)特征提取方法61-62
• 7.1.3 探討了切溝形態(tài)的空間分布特征62-63
• 7.1.4 建立了不同分辨率DEM提取的切溝形態(tài)特征尺度轉(zhuǎn)換模型63
• 7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)63
• 7.3 研究展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 致謝70-71
• 作者簡(jiǎn)介71

【相似文獻(xiàn)】

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1 吳紅艷;黃土丘陵區(qū)發(fā)育活躍期切溝形態(tài)特征與轉(zhuǎn)換模型研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：469128