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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