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第1章 概论 1

1.1 黄土高原数字地形分析的方法体系 1

1.1.1 坡面地形因子分析 2

1.1.2 特征地形要素分析 2

1.1.3 面向对象的地形分析方法体系 3

1.2 黄土高原数字地形分析的研究内容 4

1.2.1 黄土高原DEM精细建模 4

1.2.2 黄土高原地形特征要素提取与分析 4

1.2.3 黄土高原地形信息图谱研究 4

1.2.4 基于DEM的黄土地貌发育机理研究 5

1.3 研究展望 6

参考文献 7

第2章 研究样区与实验数据 10

2.1 黄土高原地貌基本特征 10

2.2 实验样区 11

2.3 模拟小流域 14

参考文献 17

第3章 黄土高原DEM构建及信息特征研究 18

3.1 特征嵌入式数字高程模型研究 18

3.1.1 引言 18

3.1.2 F-DEM的提出 19

3.1.3 特征地形的类对象表达 20

3.1.4 F-DEM数据结构与地形模拟效果 25

3.1.5 小结 26

3.2 格网DEM地形模拟的形态保真度研究 26

3.2.1 现有DEM地形模拟的失真现象 27

3.2.2 DEM地形模拟失真的直接原因 29

3.2.3 DEM地形模拟失真的根源 30

3.2.4 DEM地形形态保真度的基本概念 33

3.2.5 顾及地形形态保真的高保真DEM的构建 35

3.2.6 小结 36

3.3 梯田DEM快速构建方法研究 36

3.3.1 引言 36

3.3.2 梯田地形的基本特性 37

3.3.3 梯田DEM建模方法 38

3.3.4 小结 40

3.4 DEM点位地形信息强度及量化模型研究 40

3.4.1 引言 40

3.4.2 DEM地形信息强度概念的提出 41

3.4.3 DEM地形信息强度量化方案 42

3.4.4 DEM地形信息强度提取 44

3.4.5 结论与讨论 49

3.5 利用地形信息强度进行DEM地形简化研究 50

3.5.1 DEM点位地形信息强度 50

3.5.2 实验样区与实验数据 51

3.5.3 地形简化方案与过程 51

3.5.4 地形简化效果分析与评价 55

3.5.5 小结 57

3.6 地形描述因子的分类与整合研究 58

3.6.1 地形因子分类与整合的需求 58

3.6.2 地形因子分类整合原则 59

3.6.3 地形因子分类整合方案 59

3.6.4 小结 66

3.7 黄土丘陵沟壑区地形定量因子的关联性分析 67

3.7.1 BP神经网络实验方法 68

3.7.2 实验方法与结果 69

3.7.3 小结 73

3.8 SRTM DEM高程精度评价 73

3.8.1 引言 73

3.8.2 实验过程 74

3.8.3 小结 76

3.9 顾及坡面汇流特征的混合流向算法研究 77

3.9.1 黄土地貌二元地形结构 78

3.9.2 实验数据与方法 79

3.9.3 实验与结果分析 81

3.9.4 小结 86

参考文献 86

第4章 黄土高原数字地形分析的尺度问题研究 92

4.1 DEM及数字地形分析中尺度问题研究综述 92

4.1.1 尺度的概念与类型 93

4.1.2 DEM地形分析的尺度效应 93

4.1.3 研究方法与存在问题 95

4.1.4 研究重点与趋势 97

4.1.5 小结 98

4.2 不同分辨率DEM提取地面坡度的不确定性 98

4.2.1 引言 98

4.2.2 实验样区与信息源 99

4.2.3 实验结果与分析 101

4.2.4 小结 105

4.3 基于直方图匹配的地面坡谱尺度下推模型 106

4.3.1 研究基础 106

4.3.2 实验过程 107

4.3.3 模型评价 110

4.3.4 结论与讨论 112

4.4 DEM提取单位汇水面积的尺度效应及尺度转换 112

4.4.1 引言 112

4.4.2 单位汇水面积及其计算 113

4.4.3 实验样区及数据处理 114

4.4.4 尺度效应 114

4.4.5 尺度转换模型 118

4.4.6 尺度转换结果分析 120

4.4.7 小结 123

4.5 DEM分辨率对太阳辐射模拟的敏感性分析 124

4.5.1 实验样区与实验数据 124

4.5.2 实验方法 125

4.5.3 模拟结果分析 126

4.5.4 小结 129

参考文献 130

第5章 黄土高原地形特征要素提取与分析 135

5.1 基于地貌结构与汇水特征的黄土高原沟谷节点提取与分析 135

5.1.1 沟谷节点的概念模型及提取方法 135

5.1.2 实验过程与结果分析 137

5.1.3 小结 141

5.2 基于DEM的地形特征点提取及空间分异研究 141

5.2.1 地貌认知及空间剖分的山顶点提取 141

5.2.2 基于DEM的山地鞍部点分级提取方法研究 145

5.3 黄土地貌沟沿线的形成及类型划分 150

5.3.1 黄土地貌沟沿线研究综述 150

5.3.2 黄土地貌沟沿线类型划分 154

5.4 基于DEM的黄土地貌沟沿线提取研究 161

5.4.1 基于并行GVF Snake模型的黄土地貌沟沿线提取 161

5.4.2 基于DEM边缘检测的黄土地貌沟沿线自动提取算法研究 169

5.4.3 引入改进Snake模型的黄土地形沟沿线连接算法 176

5.5 黄土高原谷脊线展布特征及沟谷密度空间分异特征研究 181

5.5.1 地形谷脊线空间展布格局特征研究 181

5.5.2 黄土高原沟谷密度空间分异特征研究 186

5.6 基于DEM黄土高原正负地形研究 193

5.6.1 基于高分辨率DEM的黄土地貌正负地形自动分割技术研究 193

5.6.2 基于多方位DEM地形晕渲的黄土地貌正负地形提取 198

5.7 基于DEM的黄土高原坡面景观结构研究 203

5.7.1 研究基础 204

5.7.2 黄土高原坡面景观空间格局分析 205

5.7.3 小结 210

参考文献 211

第6章 黄土高原地形信息图谱研究 217

6.1 黄土高原地面坡谱研究 217

6.1.1 引言 217

6.1.2 坡谱的概念 218

6.1.3 实验样区与实验数据 219

6.1.4 坡谱的提取及其稳定的地域尺度 220

6.1.5 实验结果与讨论 221

6.1.6 小结 225

6.2 黄土高原坡谱稳定的临界面积及其空间分异 226

6.2.1 引言 226

6.2.2 坡谱稳定临界面积的提取方法 227

6.2.3 结果分析 229

6.2.4 小结 233

6.3 坡谱信息熵尺度效应及空间分异 234

6.3.1 坡谱信息熵的概念 234

6.3.2 实验数据及方法 235

6.3.3 实验结果及讨论 235

6.3.4 小结 239

6.4 基于DEM提取坡谱信息的不确定性 240

6.4.1 坡谱不确定性的过程分布 240

6.4.2 影响坡谱不确定性的关键因素 241

6.4.3 小结 245

6.5 基于DEM流域边界剖面谱研究 246

6.5.1 引言 246

6.5.2 实验区域 247

6.5.3 基于DEM的流域边界谱提取方法 247

6.5.4 流域边界剖面线的特征 248

6.5.5 流域边界谱 254

6.5.6 小结 254

6.6 基于DEM的地形纹理特征研究 255

6.6.1 引言 255

6.6.2 实验样区 256

6.6.3 基于DEM的灰度共生矩阵 257

6.6.4 地形纹理特征量化 261

6.6.5 小结 266

6.7 基于语义和剖面特征匹配的地表粗糙度模型评价 267

6.7.1 问题的提出 267

6.7.2 原理与算法 268

6.7.3 实验 271

6.7.4 小结 276

参考文献 276

第7章 黄土高原地形演化模拟与空间分异格局 282

7.1 新生代构造运动对黄土高原地貌演化及分异的控制作用 282

7.1.1 黄土高原黄土地貌的形成机制与分区 282

7.1.2 黄土高原区黄河河道的发育 287

7.1.3 小结 289

7.2 基于DEM的黄土高原重点流失区地貌演化的继承性研究 290

7.2.1 实验基础 291

7.2.2 实验结果与分析 291

7.2.3 小结 299

7.3 基于元胞自动机的黄土小流域地形演变模拟 300

7.3.1 基于Fisher判断的元胞转换规则 301

7.3.2 模型应用及分析 302

7.3.3 小结 306

7.4 黄土模拟小流域降雨侵蚀中地面坡谱的空间变异 306

7.4.1 引言 306

7.4.2 实验条件和过程概述 308

7.4.3 地貌形态发育过程再现 308

7.4.4 地面坡度提取及结果分析 309

7.4.5 小结 313

7.5 基于DEM的黄土高原面积高程积分研究 313

7.5.1 研究基础 314

7.5.2 面积高程积分的地学含义及指标拓展 315

7.5.3 面积高程积分计算的影响因素 316

7.5.4 面积高程积分空间分异与分区 318

7.5.5 小结 326

参考文献 327