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[硕士论文] 龚俊豪
地图制图学与地理信息工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着地貌学和系统论的不断发展,黄土高原流域地貌系统得到了诸多专家的深入研究,同时在结合流域地貌熵与耗散结构等概念后,作为地貌学理论核心的地貌的平衡与演化有了计算基础。现有黄土高原小流域地貌研究表明,如果将小流域地貌看作一个整体,该流域地貌系统的侵蚀演化过程是一个地貌熵值不断减小的过程,也就是表明了小流域地貌发展是逐渐有序化过程,也间接表明了流域地貌内某个或者多个量化后的地貌形态值是处于一个趋于有序化的演化过程。但是,对于一个小流域地貌系统来说,该系统内部的哪些系统要素或者系统状态变量在系统演化过程中逐步变得更加有序化等问题还尚未得到有效解决。为此,本文借助于黄土高原人工降雨实验获取的地貌演化的九期DEM数据,对地形因子进行初步分类,并对部分地形因子的有序性演化过程及其地貌演化阶段之间的联系等进行研究,从而对黄土高原小流域地貌系统的演化机理进行初步探索,对未来进一步揭示黄土高原小流域地貌系统的演化规律和黄土地貌的侵蚀规律具有重要理论意义。本文的主要成果和结论如下:
  (1)基于不同的分类原则,并充分考虑小流域地貌系统的研究对象与范围,将小流域地貌系统的地形因子划分为系统组成要素地形因子和系统状态要素地形因子两大类。
  (2)对分类后的地形因子进行筛选,选取河网、高程及坡向地形因子作为地形因子有序性演化的研究对象,研究表明:
  Ⅰ.坡向因子的玫瑰花图指标在地貌演化过程中逐步变得对称有序,呈现出有序化的演化规律。在地貌发育的幼年期,玫瑰花图主导方向不唯一,分布散乱;在地貌发育的壮年期,玫瑰花图指标逐渐开始沿主导方向对称有序分布;
  Ⅱ.河网因子的河网等级指标在地貌演化过程中逐步变得有序,呈现出有序化的演化规律。在地貌发育的幼年期,河网空缺的河流级数较多,但空缺的河网逐渐减少;在地貌发育的壮年期,河网的发育稳定,等级分布更加有序;
  Ⅲ.高程因子的高程条带指标研究表明高程因子不具有有序化演变规律;
  Ⅳ.坡向和河网地形因子均为小流域地貌系统内的重要因子,坡向与河网因子的有序化演化过程,在一定程度上说明了小流域地貌系统的演化过程是一个不断有序化的演化过程。
[博士论文] 赵荻能
地质学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:人类活动对河流及河口三角洲的影响是全球持续性研究热点。爆炸式的人口城市化进程(~6000万)和经济增长(>1万亿美元),使珠江三角洲成为全球受人类活动影响最强烈的大型河口三角洲之一,因此该地区是开展人类活动作用下大河三角洲演变研究的理想区域。首次使用时间跨度达165年(1850年~2015年)的河口区地形地貌数据、60年的流域水文气象数据以及40年的河口区遥感影像资料,揭示了百余年来珠江河口三角洲地貌演变的基本规律和控制因素,定量分析了不同人类活动对于珠江河口三角洲地貌演变的贡献,得出如下主要认识:
  1.过去165年以来,珠江河口三角洲及河口湾地貌发生巨大变化。整个河口湾水域面积减少约35%(1258km2),其中外伶仃洋河口区水域面积只减少了3%(26km2),而磨刀-鸡啼门河口区、内伶仃洋河口区和黄茅海河口区分别减少了62%(525km2)、36%(405km2)和39%(301km2)。超过20个岛屿被逐步合并到大陆,几乎所有165年前的滩涂均被围垦成陆地。整个河口湾水域体积减少约9km3(39%);四个研究区的体积分别减少了26%(外伶仃洋河口区)、38%(内伶仃洋河口区)、50%(黄茅海河口区)、58%(磨刀-鸡啼门河口区)。全区平均水深减少约0.4m(6.3m至5.9m),各个河口区的平均水深变化差异较大,其中磨刀-鸡啼门河口区略有增加;内伶仃洋河口区略有减少;外伶仃洋河口区和黄茅海河口区呈显著下降趋势。表明西部河口区相比东部河口区变化更为剧烈。
  2.通过7个期次海底地形所计算的体积变化表明,过去165年以来,珠江三角洲河口湾共接纳泥沙约10Gt,而珠江实际入海泥沙总量约为10~11Gt,表明流域输沙和三角洲地貌基本保持平衡,较少的泥沙(~10%)通过沿岸流向外海搬运。20世纪70年代以来,人类活动通过流域建坝、河网采沙、口门围垦和河口涉海工程等,对珠江三角洲地貌演变及泥沙输运产生重大影响。
  3.分析了珠江河口三角洲不同区域的人类活动特征,结果表明:过去165年以来,珠江河口人类活动主要集中在内伶仃洋河口区、磨刀-鸡啼门河口区及黄茅海河口区,外伶仃洋河口区人类活动强度较小;内伶仃洋河口区人类活动强度最大、种类最多,口门围垦急剧改变河口岸线形态,海洋倾倒、航道工程和挖沙活动强烈影响着水下三角洲地形;磨刀-鸡啼门河口区以口门围垦为主;黄茅海河口区以口门围垦和航道工程为主。
  4.根据百年来岸线推进速率和水下三角洲淤积速率,合理推测了珠江四大河口区关闭的时间分别约为170yr(内伶仃洋河口区)、590yr(外伶仃洋河口区)、170yr(磨刀-鸡啼门河口区)和150yr(黄茅海河口区)。在人类活动日益加剧的背景下,珠江河口三角洲喇叭形形态消失的进程会大幅加快。河口湾水域消失后,南部的岛屿链将作为未来三角洲前缘沉积核心,沉积物将在此快速堆积。
  在珠江河口三角洲地貌演变对于人类活动响应研究的基础上,进一步和中国其它8大河流及河口三角洲地貌演变进行了对比研究,结果表明:
  1.定量评估了过去60余年不同人类活动对于中国九大河流入海泥沙减少的贡献:1954~2015年,约51Gt的泥沙因为人类活动而被留在大陆,其中,水库拦截泥沙总量约26Gt,贡献约49%,水资源利用和水土保持导致入海泥沙减少量分别为15.4Gt和12Gt,贡献约29%和22%。近60年在流域人类活动影响下,除黄河唐乃亥上游河段、长江金沙江上游河段、珠江支流柳江、松花江上游嫩江河段以外,中国九大河流所有干流和支流河段输沙量均大幅下降。
  2.在流域输沙减少的共同背景下,珠江与其它8大河流的主要区别在于:入海泥沙通量骤减似乎对河口陆上三角洲形态演化的影响并不大,当前以及未来一段时期内,围垦仍超过自然因素(如海平面上升、风暴潮等),成为控制珠江陆上三角洲不断向海推进的最主要动力。而未来随着珠江流域输沙的减少以及海平面上升,珠江河口区水域面积和体积下降趋势将有所缓和,加上航道疏浚、河口采砂等人类活动,未来珠江河口水下三角洲地形将呈现“浅滩愈浅、深槽愈深”的两极分化特征。河口三角洲的开发需要科学的管理。
[硕士论文] 谢雅婷
自然地理学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:喀斯特地区是世界也是中国四大生态环境脆弱带之一,在长时期不间断的人类活动影响下,石漠化问题极其突出。石漠化敏感性是评价石漠化发生的敏感程度大小,是判断石漠化发生发展的指示灯,是进行石漠化综合治理和生态环境恢复的理论基础和前提。目前,国内对石漠化敏感性的研究比较单一,采用的数据量较小,多为一期数据,变化规律并不明显,也较少考虑人为干预对石漠化敏感性的影响,不利于指导人为干预下的喀斯特石漠化地区生态环境治理及保护。
  文章以关岭—贞丰花江示范区为例,针对喀斯特地区自然人文环境的现状以及石漠化发生发展的特点,运用遥感与空间分析的技术方法,结合遥感影像数据、地理基础数据以及社会经济调查数据,构建了人为干预下的石漠化敏感性评价模型以及人为干预强度评价模型,详细分析了区域石漠化敏感性演变轨迹特征及其对石漠化演变的指示作用,分析了石漠化敏感性对人为干预强度的响应情况,最后对石漠化发生的危险性进行了评价。可为人为干预下喀斯特石漠化地区的石漠化恢复以及生态治理提供科学依据,是进行石漠化综合治理和生态环境恢复与建设的理论基础和前提。主要研究成果有以下几方面:
  (1)文章根据石漠化敏感性的特点及前期研究的成果选取是否为碳酸盐岩、基岩裸露率、坡度、植被覆盖度以及土地利用等5个评价指标对石漠化敏感性进行评价。得出2016年,研究区石漠化敏感性地区面积为3442.83hm2,占总面积的76.04%。通过GIS空间分析方法得出2000-2016 年研究区石漠化敏感性整体向良性发展,下降了16.14个百分点。演变轨迹以持好型为主,转移面积达2437.78hm2,占总面积的47.34%。不敏感性区域的演变方式以不变型为主,轻度和中度敏感性以复变型为主,高度敏感以及极敏感区域以持好型为主。
  (2)通过对人为干扰强度的评价得出示范区的人为干预强度以中度为主,占总面积的33.01%。在人为干扰时空变化上发现2000-2016年微度干预面积稳步升高,轻度干预面积持续下降,中度干预和强度干预虽然变化复杂,但整体呈现减轻的趋势。石漠化敏感性演变与人为干预强度存在高度的相关性,具有很强的针对性,微度、轻度以及中度干预对于石漠化不敏感、轻度敏感以及中度敏感区域作用较为明显,强度以及极强度干预区域对于石漠化高度敏感以及极敏感区域作用较为明显。文章还分析得出不同类型的综合治理工程对于石漠化敏感性的演变也起着不同的作用,主要表现为封山育林>经果林>坡改梯>水保林>防护林>人工种草。可见只要在不同干预强度下采取相应的措施就可以有效的控制石漠化敏感性的恶化。
  (3)通过对石漠化发生的危险性进行评价,确定石漠化发生危险以及极危险的区域得出,研究区石漠化危险以及极危险的区域的面积在2000-2016年持续下降,共下降了1152.39hm2,年均减少72.02hm2。极危险区在2016年发生反弹,其分布范围主要在北盘江以南的侵蚀台地上,呈条带状分布。
[硕士论文] 胡菲菲
自然地理学 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:丹霞地貌是由红色陆相碎屑岩发育而成的一种独特地貌类型,具有“丹崖赤壁”的典型特征,其地貌景观具有较高的美学欣赏价值和旅游开发价值。本文运用RS和GIS技术提取湖南省丹霞地貌空间分布并丰富湖南省丹霞地貌信息数据,可为湖南省丹霞地貌的发现和特征研究提供数据基础。
  使用GIS方法对已提取出的丹霞地貌空间分布特征和影响丹霞地貌旅游开发潜力的人文因素进行分析。使用层次分析法、数理统计方法构建湖南省丹霞地貌旅游资源开发潜力评价模型,并对各丹霞地貌开发潜力进行评价。主要研究内容和结果如下:
  (1)湖南省丹霞地貌信息提取和特征分析
  根据丹霞地貌的影像特征、海拔和地层特征提取的丹霞地貌空间分布信息,湖南省共发现121处丹霞地貌,广泛分布在13个市州、32个县区,集中分布于郴州市、岳阳市、株洲市、怀化市等地区。对其空间分布特征和面积、海拔、河流切割密度进行分析可知,高密度区域主要分布在常德西部—怀化东北部、岳阳西南部—长沙东北部、湘潭南部—衡阳北部、株洲南部—郴州东北部地区,丹霞地貌以中型、较小型和小型为主,河流切割密度较高,绝大多数海拔在500米以下。
  (2)湖南省丹霞地貌开发潜力研究
  对影响湖南省丹霞地貌旅游开发潜力的人文因素进行分析,并根据分析结果使用层次分析法确立面积、海拔、河流切割密度、交通通达度、经济发展水平、人口分布、地区吸引力等各指标的权重,构建湖南省丹霞地貌旅游开发潜力模型,并对湖南省丹霞地貌旅游开发潜力进行评价。结果显示,一二级开发潜力丹霞地貌数量占总体的37%,湖南省丹霞地貌总体旅游开发潜力偏低。一级开发潜力的丹霞地貌共有14处,主要分布于7个市州12个县,其中过半集中于茶永盆地。
[硕士论文] 王平
自然地理学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:贵州喀斯特高原山区生态环境极其脆弱,随着西部大开发战略的实施,特别是西部生态建设目标的提出,贵州省作为中国首批国家级生态文明试验区,不断重视并加强生态环境保护的力度,如何确定“生态问责”的标准等问题仍然需要我们进一步深入研究。生态资产评估是通过研究区域的生态资产情况,了解研究区域环境与经济的关系,它既包括生态系统的服务功能价值评估,也包括自然资源价值评估。基于时序遥感的生态资产评估能够更有针对性的解决喀斯特石漠化地区复杂的地形与气候、破碎的地块等现状带来的研究障碍,获取地表信息方便快捷,能减少人工测量的误差,是针对喀斯特石漠化地区生态资产研究的有效手段,可为该地区的生态保护与恢复提供数据支撑。
  针对贵州石漠化地区特殊的环境背景,研究选取了贵州典型石漠化地区“关岭—贞丰花江喀斯特高原峡谷中-强度石漠化综合治理示范区”作为研究区域,基于时序遥感影像信息提取技术、地理信息时空运算与空间分析技术,识别示范区内不同的生态系统类型,整合气象、土壤、DEM等相关数据,依据CASA模型计算NPP,运用替代价值法、市场价值法、碳税法、替代成本法、影子工程法等方法分别计算示范区内各项生态资产价值,借鉴Costanza等人在进行全球生态资产测量的经验,建立生态资产遥感评估的指标体系并计算生态资产总值,进一步研究示范区1990年到2015年这25年间的生态资产时空演变规律,体现示范区25年间的生态资产价值结构、单项评估指标的时空变化、单个生态系统的生态资产结构变化及示范区生态资产变化的分区格局,从而能够为地区的生态资产管理及区域协调发展方面的研究提供理论参考。主要研究结果有:
  (1)通过计算生态资产单项价值,研究了花江示范区的价值结构在25 年间的变化,单项价值结构表现为:气候调节>养分循环>涵养水源>有机质生产>土壤保持。气候调节价值对生态资产的贡献最大,其次是养分循环价值,土壤保持价值对生态资产价值的贡献最小。从单项生态系统类型的生态资产评估结果来看,阔叶林地与灌木林地的生态资产贡献率较大,而难利用地、建筑用地与水体的生态资产贡献率较低。
  (2)通过时序变化研究,研究结果为生态资产时序分布依次为:2015年>2010年>1990年>1995年>2000年>2005年,总体生态资产在25年时序上表现为先降低再增高的趋势。受自然因素与人为因素的影响,同一生态系统类型的生态资产随时间必然是呈动态变化的。各类生态系统类型的时序变化整体为先降低再升高的变化趋势。单项指标价值时序变化为:有机质价值处于一个波动的变化状态,涵养水源价值与土壤保持价值的变化相对平稳,养分循环价值和气候调节价值在这25年间整体上为增高趋势。
  (3)通过对示范区近25年生态资产变化分区分析,研究结果为生态资产由东北部向西南部呈递减趋势,非喀斯特区域相比喀斯特区域的价值要高。近25年花江示范区生态资产变动趋势表现为北部侵蚀陡坡处于波动下降区;非喀斯特区域的侵蚀台地处于波动升高区;在中部及西部的侵蚀丘峰台地区有一定的升高,但变化相对平稳;示范区南部的峰从洼地等区域,部分农用地有明显的升高趋势,但范围较小,整体变化较小。研究结果对该示范区的石漠化治理工程优化有一定的指导意义。
[硕士论文] 杨贝贝
岩土工程 北京交通大学 2017(学位年度)
摘要:中国处在世界两大地震带交汇处,是一个地震多发的国家。随着中国人口的增长和土地资源的紧缺,更多的工程项目将建设在地形复杂的局部地形上。目前,在局部场地对地震响应影响的研究上主要是采用单相介质进行讨论的。但地球表面土层很多情况是饱和介质,目前对饱和两相介质中的局部地形地震动力响应分析还比较少。所以研究饱和两相介质下局部地形对地震响应的影响是一项很有意义和价值的课题。
  凹陷地形是局部地形中一种比较有代表性的地形,很多学者研究局部地形的地震响应问题都是以凹陷地形为例。目前,很多在研究两相饱和介质中局部地形的动力响应解析解时,大部分是借助了“大圆弧假定”来处理半空间表面边界问题。故可把由“大圆弧假定”所求的解析解看作是一种近似解。也有很多学者通过间接边界元的方法得到了一些成果,但边界元法归根结底是一种数值的方法。在精度和边界上有时很难满足实际需求。
  本文以Biot饱和两相多孔介质波动理论为基础,利用Hankel函数积分变换和Fourier-Bessel级数展开混合求解的方法,处理水平地表边界条件,避开“大圆弧假定”,以此来研究饱和两相介质中凹陷地形对平面波散射的问题,并得到关于本文方法的一些结论,具体研究成果如下:
  1.采用Hankel函数积分变换和Fourier-Bessel级数展开混合求解的方法分别得到了平面P、SV波入射下饱和两相介质中凹陷地形在透水边界条件和不透水边界条件下的地震波散射的解析解。
  2.把本文得到的解退化到单相情况,与前人采用“大圆弧假定”的计算结果进行对比,分析了本文方法的有效性并得到本文方法的适用范围。通过在饱和两相情况下逼近自由场和应力边界条件计算,验证了本文方法的准确度和精度。另外在饱和两相情况下也和前人用“大圆弧假定”得到的结果作了对比,得到本文方法在处理凹陷地形对地震波散射问题时有一定的优势。
  3.采用MATLAB进行编程计算,分析了入射波频率、入射角和饱和多孔介质孔隙率对凹陷地形地震动力响应的影响。研究表明:(1)凹陷地形存在时,入射波频率的增加,位移幅值的变化越复杂。(2)入射角度的增加,位移幅值逐渐减小。(3)入射波垂直入射时,位移幅值成对称分布。入射波斜入射时,位移幅值在凹陷地形左侧变化较右侧复杂,且左侧位移幅值也较大。(4)孔隙率增大,水平向位移幅值减小,竖直向位移幅值变化不明显。(5)两种边界条件下的位移幅值变化规律大致相同,但不透水边界条件下的位移幅值较大。
[硕士论文] 齐威
地理学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:黄土高原是一种独特的自然地理单元,正是由于黄土高原土性复杂、气候特殊、地形破碎、沟壑纵横、环境脆弱,在该地区发育了一种形态各异、尺度不一的特殊地貌景观——黄土陷穴,陷穴具有鲜明的洞穴特征,分布广、危害大,多分布于湿陷性强烈的黄土地区,其在地层表面的分布有的呈独立洞穴,有的则呈串珠状或蜂窝状,其发育与土壤侵蚀、水土流失等地质灾害息息相关,同时危害着各类工程及人民生命财产安全。野外调查法获得分类结果的可信度高,但费时费力,工作量较大。随着测绘、遥感技术的发展,遥感数据和DEM数据精度的不断提高,为微地貌研究提供了新的思路与方法。因此,如何快速识别黄土陷穴灾害成为当前的亟待解决的问题。
  本文以甘肃省定西市安定区典型样区为研究区,以谷歌以及DEM数据为主要数据源,通过定量化多尺度分割,采用面向对象方法对样区的黄土陷穴进行自动提取。最后,结合野外调查,进行了研究区黄土陷穴分布特点、发育特点的分析。具体结论如下:
  1.面向对象分类中,相比于传统定性的多尺度分割方法,本文从定量角度,围绕多尺度分割的三个重要参数展开。首先通过对比局部方差法、变异函数法等方法的适用性,结合本文的数据特点,选用亮度均值法确定最优分割尺度,即选择影像对象亮度均值标准差的最大值所对应的尺度筛选最优分割尺度,其次,借鉴最大面积法,以最大面积对应地物斑块的恒定区间作为最优的形状因子和紧致度选取区间,从而实现尺度参数、形状因子和紧致度参数的定量选取,以此作为遥感影像多尺度分割的依据。
  2.采用面向对象方法实现黄土陷穴的自动提取,共提取陷穴数目267个,较为客观的显示陷穴的分布情况。与野外实地调查进行对比,发现与自动方法完成的陷穴提取结果重合数目达到241个,其提取精度达到了92.3%。此外,将该提取方法使用到定西完整流域中,提取到定西完整流域的黄土陷穴930个,实现了该区域黄土陷穴的自动提取,为黄土高原陇西区的陷穴提取以及其他典型微地貌的提取提供了技术参考。
  3.结合DEM数据和野外调查分析探讨了样区黄土陷穴的分布规律,在微地形地貌上主要分布在坡度为8°到25°的黄土平梁的边缘、梯田边缘、黄土峁的峁缘线以下的凹形坡以及冲沟和切沟等,表现为亲沟谷化,在黄土梁峁上的冲沟边缘及冲沟之间的斜坡发育最为强烈,在25°到60°的凹形坡上也有部分发育;并且陷穴常成群体分布,单独分布的较少,形态上有的表现为串珠状,有的为葫芦状,并且呈现出一定的组合分布关系。
[硕士论文] 张绍云
自然地理学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:土壤-洞穴环境作为岩溶环境的重要组成部分,是研究碳迁移变化的重要场所。本研究以织金洞为研究区,在前人对洞穴环境的研究基础上,增加了对其土壤环境指标的研究。通过监测数据及GIS空间技术,分析了土壤-洞穴CO2时空迁移变化规律及其协同性,并从土壤环境与洞穴环境分析了CO2的迁移变化及其影响因子,得出:
  1)土壤方面。时间上,研究区土壤CO2随季节变化表现出,春季CO2含量缓慢上升,直到夏季末、秋季初CO2达到一年中的最大值,秋季末期又开始下降,直至冬季降到一年中最低值。这反应了土壤CO2的迁移变化具有周期性,随着季节的变化而变化。空间上,各监测点土壤CO2含量无论在纵向或横向上均不相同,但整体上却呈现出一定的规律性。由各监测点不同深度土壤CO2纵向迁移变化可知,CO2含量最大值均出现在夏季至秋季之间,以夏季为轴线,在1#点、2#点、3#点处CO2含量高值区右偏移距离较短,4#点处CO2含量高值区右偏移距离大于在1#点、2#点、3#点处距离,5#点处CO2含量高值区右偏移距离达到最大,高值区出现在秋季。
  2)洞穴方面。自2015年1月至2016年5月,织金洞CO2含量高值区由洞穴中后部迁移至洞穴中部,由洞穴中部再次迁移到洞穴中前部,由洞穴中前部迁移到洞穴前部,2015年9月份以后,由洞穴前部又迁移到洞穴中前部,由洞穴中前部迁移到洞穴中部,2016年2月由洞穴中部迁移到洞穴中后部。由2015年2月开始迁移至2016年2月回到原点,此后新的一轮迁移由开始,说明周期性较强。空间上,洞穴CO2空间分布随着距洞口不断的深入,CO2含量不断上升,在洞穴中部达到最大值,表现出两端低中间高的分布趋势。
  3)土壤-洞穴CO2协同响应分析。研究区全年土壤CO2在20cm、40cm、60cm、80cm处均与洞穴CO2拟合性较强,R2分别表现为:0.742、0.751、0.803、0.814。说明研究区土壤-洞穴CO2迁移变化具有协同响应,表现为:春季土壤-洞穴CO2缓慢上升,上升至夏秋季节达到一年中最高值区域,随着气候变化、季节的迁移,秋季后期土壤洞穴CO2开始下降,下降幅度较大。到达冬季时,土壤-洞穴CO2达到一年中的最小值。总体上,研究区土壤-洞穴CO2呈现出较强的规律性,这主要是由于地下世界洞穴的存在是具有一定的区域面,而不是一个点状的存在,洞穴CO2的来源也不具有点状性。所以洞穴上覆单个土壤点是无法控制洞穴内部CO2的迁移变化,而是整个洞穴上覆区域的协同作用,最终对土壤-洞穴CO2迁移变化起到一定的影响。通过水化学对土壤-洞穴CO2迁移响应分析得出,导致研究区土壤-洞穴CO2协同响应的主要因素为:1.土壤空气CO2不断的下沉,通过基岩裂隙、溶管等直接进入洞穴内部,对洞内CO2变化起到一定贡献作用;2.大气降水通过溶解土壤内的CO2,促使其具有较强的酸性,然后进入到基岩内部充分对基岩进行溶蚀、侵蚀作用,使水达到饱和状态,最后进入到洞穴内部与洞穴空气接触并运动,这就促使其释放出CO2的同时进行沉积;3.季节的变化促使土壤的生物、微生物的活动,土壤理化性质以及降水等的变化。最终导致土壤-洞穴CO2含量在不同季节发生明显的协同变化。
  (4)研究区在监测过程中为平常年份,分析结果对平常年份具有指导与实践意义。但对于异常年份,比如旱涝以及冰雹等年份数据存在一定的缺失,望以后不断跟进这方面的研究,以达到对某个区域洞穴深入探析,弥补其不足。同时也期望持续监测能得到更具说服力和更为详尽的研究。
[硕士论文] 钱叶青
地理学;地图学与地理信息系统 南京师范大学 2017(学位年度)
摘要:峰林峰丛是岩溶地貌中形态特征极为典型、特殊的一种地貌类型。不同峰林峰丛的个体及群体地貌形态特征,是岩溶地貌各种成因条件综合作用的体现,又在相当程度上反映出该地区岩溶地貌发育的总体进程,因而成为岩溶地貌学研究的热点之一。由于数据和方法的局限,以往峰林峰丛地貌的研究多关注于单一地貌单元的形态描述和分析,较少关注其特有的群体结构特征。等高线树具有能够在一定宏观尺度上揭示地貌对象的群体嵌套、组合关联和空间层次结构特征的功能。本研究以DEM为基本数据源,构建了峰林峰丛地貌单元的等高线特征模式和峰林峰丛等高线树结构,通过对所选取的一系列特征指标的自动提取,并从多尺度,多层次、多角度对峰林峰丛形态特征的分析,揭示了峰林峰丛地貌在个体上的地形因子定量特征、地形特征要素分布特征,以及地貌单元群体结构及组合特征。研究所获得的一系列结果,深化了对峰林峰丛地貌形态特征、地貌发育演化过程及其空间分异规律的认识。主要工作及结论如下:
  (1)峰林峰丛等高线特征及地貌单元自动提取
  在充分分析与总结峰林峰丛地貌的等高线形态特征以及分布规律的基础上,提出了峰林峰丛不同地貌单元及其组合的等高线特征模式,并阐述了等高线树的概念与构建方法。石峰和洼地等高线的组织结构都是由一组同心闭合等高线组成;石峰群及复合洼地分别为多组石峰及洼地的嵌套、复合结构。峰洼组合地貌的等高线呈现为正地形与负地形等高线较为复杂的组合结构。实验中,基于等高线的形态结构特征,设计了对峰林峰丛单元的提取算法,并有效提取。基于关键等高线节点构建简化等高线树结构,实现了对峰林峰丛地形的简化。
  (2)峰林峰丛等高线树指标提取与量化表达
  按照峰林峰丛地貌单元等高线的空间包含和层次嵌套特征,构建成不同地貌单元的等高线树。结合峰林峰丛形态和树型结构特点,按科学性、系统性与准确性等原则,选取了一系列反映峰林峰丛形态的特征指标,并归类为节点属性指标和形态结构指标。详细阐述了形态结构指标和节点属性指标的数学描述算法与地学意义。分析了DEM分辨率对等高线树构建及其特征指标表达的影响。实验结果显示,DEM分辨率对树形态指标的提取及表达有较大影响。
  (3)峰林峰丛地表形态特征分析
  通过峰林峰丛等高线树形态结构,发现其在不同地貌类型区都呈现出不同程度的自相似特征。基于面积权重的节点序列方法,将半结构化的等高线数据序列化成长度一致的链式结构,然后分析峰林峰丛在不同尺度、不同角度、不同层次下的形状特征。结果表明在不同的地貌类型中,无论是以圆度系数还是紧度系数作为测度,子节点都比父节点所表征的地形形状要更接近圆;复杂地貌单元的形状由外部逐级向内部都有逐渐变成圆形的趋势。等高线树的形态结构指标和夷平指数显示:地形起伏程度在研究样区内由南及北呈现“低-高-低”的规律,与此同时夷平程度呈现“高-低-高”的变化态势;地表形态的破碎程度由西及东逐渐增大;研究样区内虽然峰林、峰丛同期发育,但在空间上相间分布、交错丛生,显示发育程度在实验区内的区域差异性。
  以上研究是树的地学分析方法在岩溶地貌形态研究的一次有益探索。
[硕士论文] 段家朕
地理学;地图学与地理信息系统 南京师范大学 2017(学位年度)
摘要:沟谷的不对称特征是指沟谷在经历了复杂发育过程后表现出的两侧坡面形态与结构不一致的现象,这种特征是复杂流域单元的基本特征之一,在相当程度上反映着流域单元发育演化进程。有关沟谷不对称发育演化的研究一直是学术界相关领域关注的热点,但对于沟谷不对称特征的形态提取与定量化分析的系统性研究亟待深入。本文以晋西北黄土丘陵沟壑区的偏关河和县川河两流域为研究样区,以多级嵌套流域为尺度序列,结合数字地形分析理论与方法,利用不同分辨率DEM数据及地质图等数据,系统性的分析并阐述了晋西北地区沟谷不对称特征。
  本文的主要研究内容和结论如下:
  1.多尺度流域沟谷不对称特征分析方法。
  黄土沟谷网络不对称特征受多种因素影响。地质构造作用等内营力控制着沟谷网络宏观整体格局,各种环境因素对沟谷特征进行更为细致的外力微观雕琢。针对该特性,在大尺度,利用高程条带法,基于剖面形态对沟谷不对称特征进行分析;在中尺度,利用沟谷偏离度度量指标衡量主沟谷的偏度;在小尺度流域,采用多指标地形因子对其不对称特征进行分析。研究结果显示,晋西北地区黄土沟谷在宏观尺度下,偏关河与县川河均为干流北侧区域发育程度更为成熟、复杂,表现出“北凸南凹”的形态特征;在中小尺度,小流域黄土沟谷不对称表现出随机、程度各异的特征。
  2.黄土沟谷不对称特征量化指标构建及空间格局分析
  分别从剖面形态特征、沟谷形态特征及坡面形态特征三个层次构建黄土沟谷不对称特征量化指标体系,并利用主成分分析法对小尺度下沟谷特征量化因子进行综合。研究结果表明,针对三个空间尺度,各指标因子可以从不同角度有效度量沟谷不对称特征。且微观尺度下,量化因子具有较强的空间依赖性,随空间尺度的增加,其对沟谷不对称特征的描述效果也在下降。在区域差异方面,晋西北地区,尤其是偏关地区小流域具有明显的不对称特征,随着沟谷的发育,愈趋于对称状态,而平均坡度比、沟蚀非沟蚀面积比以及地表粗糙度比表现出比较明显的坡向依赖性,总体而言,阴坡、半阴坡发育的沟谷侵蚀程度更高。
  3.晋西北地区黄土沟谷不对称特征机理探讨
  基于晋西北地区存在的黄土沟谷不对称特征的分异规律,从基岩构造与黄土堆积、水热条件与植被覆盖以及流域单元内部与相邻流域之间的相互作用等三个方面,分析区域内沟谷不对称特征的机理。结果显示,下伏基岩构造与黄土堆积是造成区域内沟谷不对称特征首要原因,偏关河与县川河流域之间的相互作用,将使得各自沟谷不对称更为显著。而水热条件与植被覆盖对大尺度沟谷不对称特征的影响相对较小。
  本研究对于揭示晋西北地区黄土地貌的形态特征及其成因机理具有一定的意义,也是基于DEM数据分析黄土地貌区域差异性的一次有益探索。
[硕士论文] 王轲
地理学;地图学与地理信息系统 南京师范大学 2017(学位年度)
摘要:我国黄土高原被誉为全球最独特、最具有地学研究价值的地理区域之一,该区域作为完整的地貌单元以其严重的土壤侵蚀备受人们关注。沟壑侵蚀作为黄土侵蚀的常见类型,是黄土高原水土流失的主要方式,对黄土高原千沟万壑的地貌塑造起着重要作用。研究历史上黄土高原地貌演化和沟壑侵蚀过程,对于探索黄土地貌演化机理和指导黄土高原水土保持工作都具有十分重要的意义。
  以黄土高原野外实地考察发现的吴城遗址为研究区,对该遗址历史时期的地貌形态和沟壑演化过程进行时空模拟,重建不同历史时期的黄土小流域地貌形态,得到描述不同时期黄土地形的DEM序列图谱。本研究完成的主要内容如下:
  1.基于历史地理学的吴城遗址地貌信息提取
  实地考察走访吴城遗址及周边地区。通过GPS样点采集、无人机航拍等技术手段,对遗址分布模式、地形空间结构进行调查,提取吴城遗址周边蕴藏的古代地貌信息,同时收集记载吴城遗址地理信息的历史文化资料。
  2.基于坡度坡长因子和随机元胞自动机的黄土沟壑逆向演化模型
  基于黄土地层学和侵蚀学等理论,分析黄土高原历史上的侵蚀特点和演化趋势。在分析黄土侵蚀成因的基础上,选用坡度坡长因子作为模型中黄土侵蚀的驱动因素。然后基于元胞自动机(CA)和数字地形分析(DTA)方法,使用CA作为黄土侵蚀演化模型的框架。考虑到黄土地貌侵蚀演化的不确定性,引入随机因子提高模型容错性。研究中还提出土粒单元的概念,作为模型的基本模拟演化单元。最后得到不同时期的黄土小流域DEM序列图谱。
  3.基于古城高程基面的演化模型时间匹配方法
  鉴于地貌演化过程是一个“消失的年轮”,研究中往往难以获得历史时期黄土地貌形态的时间节点,而吴城遗址的发现提供了一个特定时期的黄土地貌演化重要线索。因此,论文选用吴城遗址作为研究区,重建吴城遗址高程基面,并确定其历史节点。通过古城高程基面和模拟的DEM序列结果相关分析,实现对演化模拟结果的时间匹配。
[博士论文] 刘凯
地理学;地图学与地理信息系统 南京师范大学 2017(学位年度)
摘要:侵蚀沟在黄土高原分布极广,是黄土地貌中物质交换最频繁、形态变化最剧烈的区域之一。黄土高原不同区域分布的侵蚀沟在形态上具有显著的区域差异性,这种差异性一方面塑造了不同的地貌景观,另一方面也影响着水土保持和农业生产布局。对侵蚀沟区域差异性研究不仅是探索侵蚀沟自身发育与分布规律的需要,同时也是黄土高原地貌、侵蚀、生态等地球系统科学研究的重要切入点。前人对黄土侵蚀沟区域差异性开展了一系列研究,但受制于研究数据和方法,还处于探索阶段。目前仍没有提出一套适合于黄土地貌的侵蚀沟自动提取方法体系;仍缺乏面向区域尺度的侵蚀沟特征定量分析指标体系;尚未对侵蚀沟区域差异性的影响机制进行剖析。对这些科学问题的进一步探讨,可望在黄土侵蚀沟相关研究取得突破性进展。
  本文首先基于多源数据,构建了黄土侵蚀沟自动提取方法体系,实现了对黄土高原水土重点流失区侵蚀沟的自动提取;在此基础上,设计了侵蚀沟特征分析指标,基于不同的流域层级,在不同空间尺度上剖析了侵蚀沟区域差异性特征,并实现了研究区侵蚀沟特征分区。最后,通过侵蚀沟特征与地形、土壤、植被覆盖度、土地利用等地理要素的相关性分析,剖析了侵蚀沟区域差异性的影响机制。论文的主要研究内容和及结论如下:
  (1)系统分析了现有侵蚀沟的定义,明确了本研究中侵蚀沟的基本界定,发育过程和基本特征。从侵蚀年代、形态特征、侵蚀特征、规模等级等角度进行了侵蚀沟的类型划分。此外,在现有的线性河网、正负地形分析等黄土侵蚀沟研究视角的基础上,进一步提出了面向对象化特征的侵蚀沟分析思路。
  (2)设计了一种基于高分辨率地形和影像数据的侵蚀沟自动提取方法,实现了对三个典型小流域样区(绥德窑家湾沟、安塞纸坊沟和长武下柳沟)侵蚀沟双层次特征的自动提取,并取得了较好的提取精度。
  (3)设计了基于中分辨率数据的侵蚀沟自动提取方法,针对大区域范围侵蚀沟提取需要,提出了融合地形骨架信息和影像特征的算法思路。在面向对象影像分析提取结果的基础上,融入汇水网络作为地形骨架信息,以修正侵蚀沟提取结果。结果表明,该融合策略有效弥补了中分辨数据对侵蚀沟特征表达不足,地形骨架信息对侵蚀沟提取的改进作用明显。基于该方法实现了对整个黄土高原水土重点流失区的侵蚀沟自动提取。
  (4)构建了侵蚀沟定量分析指标,通过不同层级流域单元下的特征分析和热点分析,从不同视角揭示了侵蚀沟的区域差异性特征。基于侵蚀沟割裂度和侵蚀沟主沟道纵比降两个指标,从侵蚀沟发育程度和侵蚀沟发展潜力两个角度构建分区体系,并最终得到了黄土高原水土重点流失区侵蚀沟特征分区图,共划分为9个侵蚀沟特征区。针对黄土侵蚀沟自身特征开展地理区划研究,是对现有土壤侵蚀分区、地貌分区的有效补充,可为黄土地貌、水土保持等研究提供了重要的参考。
  (5)探究了侵蚀沟特征与地形、土壤、植被覆盖、土地利用、土壤侵蚀强度的相关性,结果表明:侵蚀沟割裂度和侵蚀沟密度与土壤侵蚀强度具有较好的相关性,其中侵蚀沟割裂度的相关性更强,表明其在对区域土壤侵蚀评价中更具有优势。侵蚀沟特征与坡度和坡度坡长因子具有一定的相关性,但与面积高程积分、植被覆盖度的相关性较差。在土壤类型方面,黄绵土、褐土、栗褐土、灰褐土在黄土高原水土重点流失区分布较广,且易发育侵蚀沟,需要重点关注。
  本研究基于对象提取、格局分析、机制探究的地理学研究范式,揭示了侵蚀沟区域差异性的外在表现与内在机理,并推动数字地形分析与黄土地貌的研究。
[硕士论文] 郭琴
分析化学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:浅层地下水是喀斯特山区居民生活生产的主要水源,土地利用/植被覆盖度变化(LUCC)的各种作用过程不仅影响地下水的补给部分,也影响着地下水的径流形成、水质及到达河流的径流途径,最终影响水环境水质,影响人类健康。地表植被覆盖有利于提高土壤肥力,增强水源涵养和水土保持机能,植被及其发达的根系和凋落物所形成的腐殖质层具有很强的保水能力,可以保护土壤层免受流水的侵蚀,是岩溶山区水分集聚和储存的中心。贵州普定后寨河流域喀斯特发育强烈,20世纪中后期,由于农业活动和人为干扰使得森林植被发生了严重的破坏,逐渐被农林生态系统和农业生态系统所取代,土壤质量、水质下降,特别是埋藏较浅的浅层地下水水位下降,水质日益变差。为了探究喀斯特山区浅层地下水的季节变化特征、水质情况及可能的影响因素。论文以贵州中部喀斯特发育强烈、植被覆盖度低、农业活动频繁的普定县后寨河流域浅层地下水为研究对象,通过实地调查和室内分析相结合的方法,深入分析浅层地下水水化学特征及季节变化情况,采用单因子评价法和水质综合评价法对浅层地下水进行质量评价,并探讨浅层地下水污染物来源。旨在为喀斯特山区地下水资源保护、生态恢复和可持续发展提供科学依据和理论参考。得出如下主要结论:
  (1)在普定后寨河流域,浅层地下水主要阴离子为HCO3-、SO42-、Cl-,分别占总离子含量的53%、15%、3%,主要阳离子为Ca2+、Mg2+,分别占总离子含量的19%、6%,水化学类型主要为HCO3-Ca型水,pH为7.51—8.23,呈微碱性,NH4+-N、TP的变异系数比较大,而其他指标相对较稳定,与1994年相比,浅层地下水化学特征发生了较大的变化,除HCO3-减小外,其余主要离子在大部分地区表现为含量增加。
  (2)从季节变化来看,Cl-、SO42-、K+、TN是春季>夏季>秋季,在冬季时其含量升高,HCO3-是春季≈夏季<秋季<冬季。NO3--N是夏季<春季<秋季<冬季。Na+、Mg2+是秋季和冬季较低。pH、NH4+-N是春季和秋季较低,4个季节中呈“N”型分布,可见,在喀斯特山区,浅层地下水具有明显的季节变化特征,其中 HCO3-、Na+、NO3--N、Ca2+、TP的季节差异显著(P<0.05),K+、Mg2+、Cl-、TN、NH4+-N、SO42-在不同季节之间存在差异,但未达显著水平。相关分析和主成分分析表明喀斯特山区,浅层地下水化学性质主要由地层岩性决定,对农业活动、居民生活活动响应敏感,其中以农业活动最为显著,居民生活活动次之。居民的农业活动和人为干扰使浅层地下水中氮、磷质量浓度升高,明显影响水质。
  (3)水质综合评价表明,普定后寨河流域浅层地下水水质良好,且秋冬季节水质较春夏季节好。而从单项组分来看,普定后寨河流域部分采样点有的指标已超过Ⅳ类水的限值,主要是总Fe和NH4+-N质量浓度较高影响水质,总Fe的最高质量浓度为1.29mg·L-1,NH4+-N的最高质量浓度为0.71mg·L-1,这与当地人类生产生活活动有关,对浅层地下水质量具有潜在的影响。
  (4)喀斯特山区不同农业土地利用方式下土壤理化性质差异显著,菜地的土壤质量最差,撂荒地土壤质量较好,土地在弃耕后有利于土壤养分的储备,其中以土壤碳氮的累积最显著;不同的农业土地利用方式下浅层地下水化学组分发生了一定的变化,菜地、玉米地、水田的浅层地下水中 HCO3-、SO42-、Cl-的平均质量浓度较撂荒地区高,菜地浅层地下水中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、TN、NH4+-N、TP的平均质量浓度较其它用地高,可见,菜地浅层地下水水质较差,矿化度较高,撂荒地浅层地下水水质较好;相关分析表明浅层地下水对土壤质量变化的响应敏感,且浅层地下水水质与土壤质量呈正相关关系。
  可见,在喀斯特山区,浅层地下水具有明显的季节变化特征,水质整体较好,对人为干扰响应敏感,土壤与浅层地下水关系密切,农业用地过程中需合理利用土地资源,推进退耕还林还草、生态农业等生态工程建设,有效的防治土壤质量退化和浅层地下水污染。
[硕士论文] 胡晚枚
自然地理学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:贵州处于世界三大连片喀斯特发育区之一的东亚片区中心,是世界最大、最集中连片的喀斯特区,称为喀斯特省,喀斯特面积占73.8%,区内人口密度大,垦殖系数高、水土流失严重、基岩裸露率高,除黔东南部分县域外,其它县市均有不同程度的石漠化问题。坡耕地是贵州主要的耕地类型,占全省耕地面积的46.8%,是满足本地区粮食供给的基础生产要素,也是造成区域内水土流失、石漠化的主要原因。坡改梯是治理坡耕地水土流失的主要措施,地埂是坡改梯耕地的重要组成部分,约占耕地面积的5%。如何合理利用无法种植农作物的坡耕地地埂,防治水土流失,提高土地利用率,是石漠化脱贫致富面临的重要问题。植物篱具有成本低、简单易行、推广快的特点,有一定经济价值,在山区被广泛推广应用,大量研究表明植物篱不仅能控制水土流失和农业非点源污染,还能改善土壤理化性质等,具有良好的生态、经济、社会效益,是治理喀斯特石漠化坡耕地水土流失一种有效的生态农业措施。研究以典型轻度-潜在石漠化毕节撒拉溪示范区,中度-强度石漠化关岭-贞丰花江示范区为研究区域,对流域内不同等级石漠化背景的不同植物篱类型,从水土流失量、土壤理化性质变化程度、小气候效应方面,较为全面地分析不同等级石漠化背景下,不同植物篱的水土保持效益,选出相应等级石漠化条件的适宜植物篱品种和主推模式,提高山区土地利用率,增加农民经济收入,国内外鲜见报道。本文在轻-潜在石漠化地区以三叶木通(A.trifoliata)+黑麦草(Loliumspp)+金荞麦(Fagopyrumdibotrys)、榛子(Corylusheterophylla Fisch)+黑麦草+金荞麦、金丝桃(HypericumchinensisLinn)+黑麦草、钙果(Cerasus humilis(Bge.)Sok)+金银花(LonicereaJaponicae)、核桃(Juglansregia)+金银花、黑麦草、白三叶、金荞麦、刺梨(RosaroxburghiiTratt)、金银花,在中-强度石漠化地区以花椒(Zanthoxylum)+金银花、金银花+黑麦草、金银花、石榴(Punica granatumLinn)、仙人掌(Opuntiastricta)植物篱为研究对象,分析了植物篱布设对坡耕地产流产沙、土壤理化性质、小气候的影响及其变化特征,得出了一下主要结论:
  (1)植物篱可以减少示范区坡耕地地表产流量。植物篱种植小区地表产流量显著低于无植物篱小区,其中三叶木通+黑麦草+金荞麦植物篱减流效应最优,高达95%,且植物篱减流效应随种植年限的延长而增加。相同气候条件下,喀斯特高原地山地轻-潜在石漠化环境各植物篱减流效应大小为三叶木通+黑麦草+金荞麦>榛子+黑麦草+金荞麦>金银花>金丝桃+黑麦草>刺梨+金荞麦>刺梨>金荞麦>核桃+金银花>钙果+金银花>CK,相对拦截率分别为95%,94%,89%,88%,86%,83%,82%,80%,76%。
  (2)植物篱可减少示范区坡耕地产沙量。示范区植物篱种植小区泥沙流失量明显低于对照组,相同气候条件下,喀斯特高原山地刺梨+金荞麦植物篱减沙效应最好,拦截率达100%,各植物篱泥沙拦截率大小顺序为刺梨+金荞麦>金荞麦=三叶木通+黑麦草+金荞麦>榛子+黑麦草+金荞麦=核桃+金银花=刺梨>钙果+金银花=金银花>白三叶>黑麦草植物篱,拦截率分别为98%,96%,96%,95%,95%,95%,95%,91%,91%,45%,17%。喀斯特高原峡谷区,潜在石漠化环境“金银花+花椒”藤灌植物篱模式土壤侵蚀量极显著小于金银花、花椒单作植物篱模式,年土壤侵蚀量分别为42.65t/km2、46.2t/km2、45.41t/km2;轻度石漠化环境“金银花+黑麦草”藤草混合植物篱模式土壤侵蚀量显著低于石榴乔木单作植物篱模式,年土壤侵蚀量分别为41.2t/km2、52.12t/km2。相同金银花植物篱配置方式下,潜在石漠化环境下的土壤侵蚀量显著高于中度石漠化环境,年土壤侵蚀量分别为46.20t/km2、36.46t/km2;强度石漠化环境下的仙人掌植物篱土壤侵蚀量最低每年为33.51t/km2各植物篱年土壤侵蚀量均显著(P<0.05)低于对照组60.1t/km2。
  (3)植物篱可以改善土壤物理性质。喀斯特高原山地轻-潜在石漠化地区除核桃+金银花、黑麦草、白三叶植物篱外其它植物篱均能显著(P<0.05)改善土壤含水量和孔隙度;刺梨和木通+金荞麦+黑麦草植物篱小区土壤容重最小仅为1.18g/cm3对照组为1.50g/cm3,白三叶单作植物篱模式土壤容重最大为1.78g/cm3,不利于改良土壤;除黑麦草植物篱外,其它植物篱模式下土壤渗透率均显著(P<0.05)高于对照组。喀斯特高原峡谷中-强度石漠化地区,不同等级石漠化种植植物篱均能显著改善(P<0.05)土壤理化性质,其中潜在石漠化“金银花+花椒”混合植物篱模式下土壤自然含水量、土壤容重、孔隙度、渗透性均最好,分别为39.33%,0.70g.cm-3,73.52%;相同金银花植物篱模式,中度石漠化环境土壤含水量、土壤总孔隙度、毛管孔隙度显著高于潜在石漠化环境,潜在石漠化环境土壤容重高于中度石漠化环境;强度石漠化环境仙人掌上层土壤渗透率很大为6.11mm/min,下层土壤很低小。
  (4)植物篱可以改善土壤肥力。喀斯特高原山地轻-潜在石漠化区域,刺梨、黑麦草、刺梨+金荞麦、木通+金荞麦+黑麦草、榛子+金荞麦+黑麦草植物篱模式全氮含量显著(P<0.05)高于无植物篱径流小区,金银花、白三叶、金荞麦、钙果+金银花、核桃+金银花、黑麦草+金丝桃植物篱与对照组全氮含量差异不明显(P>0.05);金丝桃+黑麦草植物篱配置类型全磷含量最高为1.07g/kg;各植物篱模式下土壤速效磷含量均显著(P<0.05)高于对照组;除钙果+金银花植物篱外,其它植物篱配置模式均能显著土壤全钾含量,刺梨+金荞麦模式下土壤全钾含量最高为0.82g/kg;各植物篱径流小区土壤有机质含量均显著高于对照组,且各植物篱种植模式之间有机质含量存在显著性差异(P<0.05);植物篱种植对示范区的影响较小。
  (5)植物篱可以改善喀斯特高原山地石漠化坡耕地小气候。植物篱小区日光照强度低于无植物篱小区,光照日变化轻度相对稳定。同时各植物篱下地表温度日变幅也相对稳定。除黑麦草和白三叶单作植物篱措施外,其它植物篱模式地表相对湿度与对照组存在极显著性差异(P<0.01),且地表湿度变化相对较稳定,对照组地表湿度最小为9.9%,最大值为82.3%,夏季相对湿度大于冬季。植物篱小区土壤温度日变幅均小于对照组,夏季大于冬季,各径流小区土壤温度均为5cm>10cm>15cm>20cm,达到最高值的时间在推后。
  (6)种植植物篱可以改善喀斯特高原峡谷石漠化坡耕地小气候。植物篱样地光照强度均低于无植物篱样地,潜在石漠化环境“金银花+花椒”藤灌混合植物篱模式光照强度最低。相对湿度与光照强度呈显著(P<-0.05)负相关,“金银花+黑麦草、金银花+花椒”混合植物篱模式相对湿度高于单作植物篱模式。各植物篱样地地表温度均小于对照组,且“金银花+黑麦草、金银花+花椒”混合植物篱模式地表温度日变幅小于“花椒、金银花、仙人掌、石榴”单作植物篱模式。不同季节、不同深度,各植物篱土壤温度均低于对照组,同时土壤越深土壤温度日变幅越小。夏季不同深度、不同植物篱土壤温度均大于冬季。“金银花+黑麦草、金银花+花椒”混合植物篱模式土壤温度日变幅小于“金银花、仙人掌、花椒、石榴”单作植物篱模式。夏季光照强度、大气温度、土壤温度均大于冬季。
  (7)创新性地探索了不同等级石漠化适宜植物篱品种与主推模式。通过对不同植物篱对水土流失、土壤理化性质、农田小气候的影响,结合示范区主导产业结构,得出喀斯特高原山地轻-潜在石漠化环境适宜植物篱品种有金荞麦、钙果、木通、榛子、刺梨、核桃、白三叶、金丝桃、金银花、黑麦草,草本植物和其它植物混合种植才能发挥优异的保水固土作用。“三叶木通+金荞麦+黑麦草、榛子+金荞麦+黑麦草、刺梨+金荞麦、金丝桃+金荞麦”植物篱配置模式水土保持效益优于其它植物配置模式,应大量推广应用。花椒、金银花、黑麦草、石榴、仙人掌均适宜在喀斯特高原峡谷区种植,同时潜在石漠化环境主推花椒+金银花模式,轻度石漠化主推石榴单作模式,中度石漠化主推金银花单作模式,强度石漠化主推仙人掌单作模式。
  (8)首次提出了一种潜在-轻度石漠化环境植物篱配置技术与一种中-强度石漠化环境植物篱配置技术。
[硕士论文] 赵纪堂
环境科学 合肥工业大学 2017(学位年度)
摘要:我国平原区广泛分布着农田块地、沟渠、堤坝及岗地等经过人工改造或与人类生活密切相关的典型平原区微地貌。由于这类微地貌分布广泛、高程差小且形态复杂,使现有格网DEM难以对其进行有效数字表达和准确数字地形分析,导致现有格网DEM在江淮平原区的洪水淹没分析和数字地形分析结果难以满足水环境应用等各类应用需求。为此,本文以江淮平原区为例,建立江淮平原区微地貌数字分类体系,并以面向对象的思想构建出典型微地形对象,将其无缝嵌入到格网DEM对象中,形成一种顾及微地形对象的新型DEM(Terrain-object OrientedDEM,简称“TODEM”),并把该DEM应用到江淮平原区地表水环境研究中。本文重点对江淮平原区微地貌的特征、数字分类及微地形对象的概念、数据组织、构建方法及其在地表水环境中的应用等问题进行研究,取得了以下主要研究成果:
  (1)以30m分辨率的DEM数据为基础,并结合地貌学和自然地理学中有关平原区的划定标准,较为准确地定量划分出江淮平原区的分布范围。并建立江淮平原区微地貌数字分类体系。
  (2)在平原区微地貌数字分类的基础上,选取韩村镇为研究区,提取研究区内的典型微地形对象,实现研究区内微地形对象及顾及微地形对象的DEM构建,并应用到研究区地形湿度指数的计算。相比于由传统格网DEM获取区域地形湿度指数的方法,由顾及微地形对象的DEM获取的地形湿度指数能更好地反映地表水的空间分布及径流规律。
  (3)研究区地形湿度指数的范围在-1.34-31.94之间,且研究区内农田块地的地形湿度指数主要在6.46至19.46之间。河道、渠道等具有贮水性或输水性的典型微地貌的地形湿度指数均大于19.46。地形湿度指数较大的区域,除分布在河道、渠道等水体区域外,主要分布在研究区西南部及河道、渠道等组成的水系交汇处。地形湿度指数较小的区域,主要分布在研究区内地势较高处,以及河道、渠道等微地貌的坡面区域。
  (4)阐明了研究区顾及微地貌的地形湿度指数分布特征及其所具有的地表水环境的空间分布与径流意义。
[硕士论文] 王莉
测绘科学与技术 太原理工大学 2017(学位年度)
摘要:黄土地貌是黄土高原土壤侵蚀的外在表征,反映了地表的物质迁移和能量转换,对其进行定性和定量分析是黄土高原地貌定量演化的研究基础。本文以山西高原内黄土塬、黄土梁和黄土峁为研究对象,利用ICESat GLA14 v34数据对研究区内数字高程模型数据(ASTER GDEM V2)进行精度评价;在分析黄土塬、黄土梁和黄土峁地貌实体及要素基本几何特征、地表形态特征的基础上,基于ASTER GDEM V2数据构建对应的数字指标体系,遴选适合定量表达三类地貌的基础因子;利用模板匹配法拟合研究区内三类地貌识别函数。论文主要内容及结论如下:
  (1)分析研究区内ICESat/GLA14 v33和v34数据在不同高程范围内高程差均值和标准差,结果表明ICESat/GLA14 v34和v33数据垂直精度均为厘米级,且v34相对v33精度更高,选定ICESat/GLA14 v34作为标准高程,计算得其与ASTER GDEM V2数据的高程差平均值,小于1m,在误差范围之内,且其均值的标准差集中,即ASTER GDEM V2数据精度满足地形因子提取要求。
  (2)基于ASTER GDEM V2数据利用ArcGIS工具提取高程、坡度、坡向、起伏度、曲率(平面曲率和剖面曲率)、坡度变率、坡向变率、地形粗糙度、地形湿度指数和地表径流的侵蚀力等地形因子;利用SPSS工具对黄土塬、黄土梁和黄土峁的各因子进行相关性分析和 T检验,选定适合定量研究三类地貌的基础因子,包括:面积、坡度、坡向、高程、曲率和地表径流的侵蚀力。
  (3)利用ArcGIS地统计分析模块将山西高原已有三类典型地貌数据按95:5的比例进行随机分类,分别用于建模和校验;利用模式识别中的模板匹配法建立黄土塬、黄土梁和黄土峁的识别函数;校验结果表明该模型的准确率是82.61%。因此利用模式识别模板匹配法建立的函数可用来对山西高原三类典型地貌进行定量识别。
[硕士论文] 肖涛
自然地理学 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:本文以2013年8月和2015年9月两期空间分辨率1.5m的SPOT影像为基础数据,结合该时段内野外地形测量和风况数据,分析了内蒙古翁牛特旗响水河中游右岸沙丘群的形态特征及形态参数之间的相关关系,沙丘移动速度、方向及移动方式,输沙势大小与方向及其对沙丘移动方向的影响。通过对沙丘形态及其演变特征的研究,有助于加深对科尔沁沙地流动沙丘的一般形态特征和移动规律的认识与理解,对该沙地风沙治理与沙丘群的管理等方面具有理论与实践意义。研究结果表明:
  (1)研究区2013年沙丘脊线数量为94条,2015年为83条,减少11.7%。沙丘脊线总长度由2013年2.23×104m减少为2015年的2.20×104m,减少256.29m,而沙丘平均脊线长度增加28.43m。沙丘群缺陷密度由2013年0.0042下降至2015年的0.0037。沙丘间距两年间由137.34增加为138.93。沙丘群形态特征参数变化表明沙丘在移动过程中发生侧向合并,合并后的沙丘脊线长度延长,数量减少,
  (2)研究区是由7条NE—SW走向、长度不等、平行分布的横向沙丘带构成,而每一条沙丘带又由向两侧延伸的2-3条新月形沙丘链组成,沙丘带迎风坡上主要为雏型新月型沙丘、横向沙条等次级形态。沙丘带宽度与沙丘带的高度、沙丘带落沙坡长度与沙丘带宽度呈中度正相关关系,而沙丘落沙坡长度与沙丘高度呈弱度正相关。
  (3)在2013-2015年间,沙丘群未出现向东北、西南两侧扩张趋势,而在西北风和西南风复合作用下向东南方向扩张。7条沙丘带形态发生了一些变化,主要表现为沙丘弯曲度增加、两翼延伸发生侧向连接。
  (4)研究区内沙丘移动速度为6.736-10.03m/a,属快速移动沙丘。第一条沙丘带由于高度和体积较大移动速度最慢为6.736m/a;第二条沙丘带沙丘发育程度低,沙丘矮小而移动速度最快,为10.03m/a;第三至七条沙丘带沙丘移动速度接近,为7.11-7.981 m/a。沙丘群南部沙丘或沙丘链移动速度比北侧快,差异在0.04m-2.982m/a之间,原因是河边沙丘带南侧存在宽约354m的风口,使此处风力大于北侧,且河岸沙源充足,推动沙丘快速移动。
  (5)响水河中游右岸春季起沙风以NW和WNW方向频率最高,占春季起沙风的比例为46.43%,SSW风的比例为14.63%,其他13个方向起沙风的频次均较低。输沙势以WNW方向和NW方向为主,表明在研究区域内WNW和NW两个方向的输沙能力最强,与主导输沙风方向基本一致。通过量测与统计,沙丘移动方向约为125°,为东南偏东方向。
  (6)通过实地观测和形态测量学分析发现,每一沙带迎风坡的沙波纹、粗沙构成的沙脊及横向沙条,在输沙风作用下以波的形式向前推移,沙丘带本身以平推的方式前进式移动。根据沙丘移动方向、移动速度、移动方式及区域风能环境特征,可以发现响水河中游右岸沙丘群呈现出向东南偏东方向扩张的态势,对下风向的草场产生严重威胁。
[硕士论文] 刘振山
地质工程 长安大学 2016(学位年度)
摘要:随着西部大开发和“一带一路”战略的启动和实施,陕北黄土高原地区的经济发展迎来了新的机遇和挑战。作为我国重要的能源基地、农牧业生产基地和旅游基地,陕北地区的工程活动正在不断加强。但是,对于陕北地区黄土的区域工程性质研究还很少。作为工程地质条件必不可少因素的黄土地貌和黄土地层,也应是陕北黄土工程地质研究的重点。
  本文在前人大量研究的基础上,通过野外实地考察,研究了陕北黄土地貌分类体系和黄土地层的基本特征。首先,在总结了黄土地貌主要成因,确定了黄土地貌的分类原则的基础上,对陕北的黄土地貌类型进行了研究,建立了新的陕北黄土地貌分类体系。该分类体系兼顾了全面性、系统性和实用性的原则,具有很高的使用价值。接着明确了第四系各时代的划分界线,确定了陕北黄土地层序列划分应该遵守的标准。最后按照三条野外调查路线,研究了陕北地区部分典型黄土地层剖面,总结了三条路线上黄土剖面的特征。在此基础上,总结了整个陕北黄土地层在黄土层、古土壤层、标志层、厚度、粒度等方面的规律。本研究结果为陕北的黄土工程建设提供了地质参考和依据,具有重要的理论和实践意义。
[硕士论文] 娄方吉
地图学与地理信息系统 贵州师范大学 2016(学位年度)
摘要:本研究以关岭县为研究区,综合利用3S技术、多标准评价法(MCE)、层次分析法、K-means聚类法及自然断点法等,以多源高分遥感影像资料为数据源,对喀斯特山区石漠化评价基础单元、评价方法、评价指标体系、指标因子遥感反演进行了研究探讨。在分析土地覆盖、地形地貌、岩性及降雨量等要素的基础上,划分评价石漠化程度的基础单元,即景观单元,尝试建立基于景观单元的喀斯特山区石漠化现状评价指标体系;对于评价指标的快速定量提取,主要通过遥感定量反演的方式提取表征石漠化程度的四个遥感指标,即绿色植被覆盖度、干枯植被覆盖度、裸土覆盖度及基岩裸露率;同时针对石漠化评价方法的改进,引入多标准评价法,即 MCE方法,利用遥感和GIS相结合的MCE方法对关岭县喀斯特石漠化现状程度进行评估,并对评价结果进行精度检查。
  (1)本文通过对土地覆盖、岩性、地形地貌、降雨量因子的制图与分析,利用叠加分析的方法,对研究区进行景观单元的区划,最后制作成关岭县景观单元区划图,在此基础上对石漠化现状进行评价。
  (2)为了准确科学地评价关岭县石漠化现状,在前人研究的基础上,本研究分析了喀斯特地区绿色植被、干枯植被、裸土、裸岩四种典型地物的光谱特征,在此基础上,通过实验利用高光谱和多光谱数据进行对比分析,使用的高光谱数据是Hyperion数据,多光谱数据是TM数据,另外还比较各种提取表征石漠化信息的植被指数,最后得出利用高光谱数据比利用多光谱数据提取石漠化信息更准确,三角植被指数(TVT)对提取绿色植被覆盖度效果更佳,和绿色植被覆盖度的相关系数最高。而对于非绿色植被来说,各种光谱指数对提取干枯植被覆盖度、裸土及裸岩的效果都不佳,最后利用喀斯特石漠化光谱指数KRDSI3能较好地提取干枯植被-裸土-裸岩的信息。
  (3)利用层次分析法建立喀斯特石漠化程度层次结构模型,并通过专家打分求取各影响因子权重,建立了基于景观单元的喀斯特山区石漠化分类分级定量评价指标体系,通过K-means聚类法及自然断点法对石漠化程度分级,而在景观单元生态组中分为了喀斯特和非喀斯特两个景观生态组,所以将关岭县的喀斯特地区分成了极重度、重度、中度、轻度、无石漠化五个等级,而非喀斯特区不在评价范围内。
  (4)本论文引入的一种将遥感和GIS相结合的MCE评估法应用到喀斯特山区石漠化评价中。总体而言,该方法能产生精度较高的石漠化适宜性图。并且混淆误差矩阵评估表明结合遥感和GIS的MCE方法比NDVI方法取得更高的评估精度。此外,相较于前人在石漠化评估研究方面主要集中在通过遥感手段提取喀斯特地区的植被和裸土信息。而本文将遥感提取的绿色植被、干枯植被、裸土、基岩信息与地形结合起来进行石漠化评估产生了不错的效果。并且结合多种信息的MCE方法极其强大灵活,易于实施,同时还可以包含空间显性的定量和定性信息,如,决策者和专家的意见以及景观特色等。本文应用了一种科学实用的石漠化评估方法,可以用于改进区域石漠化评估的管理方案。
[博士论文] 杨望暾
构造地质学 长安大学 2016(学位年度)
摘要:丹霞地貌作为地貌学一个新的研究领域,已经走过80年的研究历程,自上世纪30年代末陈国达先生提出丹霞地貌的概念以后,在该领域的研究经历了三个阶段,分别为初创阶段、成型阶段和发展阶段,现阶段已经取得了阶段性成果。但大部分是从地貌景观资源开发角度出发,少数学者所做的成因方面的研究,而从构造地质学、沉积学的角度对其形成机理研究一直是薄弱环节,针对某一较大区域内赋存的丹霞地貌,还没有从其成因的根本要素进行深入研究,利用系统性的思想方法还不成熟。
  本文选取我国鄂尔多斯盆地西南缘丹霞地貌作为研究对象,利用该区域ETM+遥感影像数据解译的结果,进一步进行野外实际调查和实体验证,在该区域西南边缘查找并圈定3处丹霞地貌富集区域。同时以现代地貌学发展的最新理论为指导,采取野外考察和文献研读、岩石野外采样和室内分析鉴定、系统研究和专题研究,对鄂尔多斯盆地西南缘丹霞地貌形成机制进行系统研究。着重对鄂尔多斯盆地西南缘丹霞地貌构造背景、沉积环境、地层岩性、构造运动等要素进行研究,对鄂尔多斯盆地西南缘丹霞地貌发育特征及形成机制提出了新的观点和认识。
  (1)从鄂尔多斯盆地西南缘丹霞地貌景观的发育阶段来看,经历了红色盆地的形成、沉积的红色地层构造抬升、节理裂隙密集发育、崩塌及差异风化作用共同作用完成了丹霞地貌的形成的不同阶段。丹霞地貌所在区域发生了沉降运动后,普遍接受了沉积,末期盆地抬升,不同区域地层发生了一系列的断裂和褶皱,导致节理发育,对地质体进行切割,进而发生岩层崩塌及差异风化作用,最终形成了现今的丰富多样的丹霞地貌景观。岩性薄片鉴定表明:鄂尔多斯盆地西南缘丹霞地貌分布砾石中成分以石英为主,其硬度和抗风化能力高,成为该区域丹霞地貌骨架。而该区砂岩岩层中的胶结物主要为钙质,容易被溶蚀,导致该区丹霞崖壁出现大量洞穴和槽龛。这三处丹霞地貌区都经历了多次间歇性地壳抬升,地貌发育过程清晰,形态结构完整,以圆顶密集式壮年期丹霞峰丛峰林为最大特色,该地域丹霞地貌发育与冲积扇沉积相关系密切,其亚相、微相类型对丹霞地貌发育起到重要的作用。
  (2)通过野外调查和岩矿鉴定,对构成铜川照金-香山丹霞地貌红层沉积的岩层岩性、岩石学特征、沉积特征及古流向分析,认定这些砾岩是干旱环境下山麓洪积扇—河流相粗碎屑岩沉积,水动力条件较强,砾石成分复杂,以花岗岩、石英岩、变质火山岩等为主,砾石分选普遍较差,磨圆一般,呈次棱角—次圆状,风化程度低。依据古水流方向,判定其物源主要来自北秦岭。根据这些特征及沉积—构造演化分析,证明铜川地区早白垩世接受沉积,而渭北隆起发育时限为早白垩世末期以后;在早白垩世时期,现今的渭河地区应为鄂尔多斯盆地与秦岭山脉之间的过渡地带,进而认定早白垩世时期鄂尔多斯原始盆地沉积南界至少在现在渭河地区甚至已达秦岭北麓,铜川照金-香山丹霞地貌反映了鄂尔多斯盆地与秦岭造山带的盆山关系。
  (3)通过对构成平凉崆峒山丹霞地貌红层沉积岩层岩性、岩石学特征、沉积特征及古流向分析,认为塑造平凉崆峒山地区丹霞地貌的地层主要包括两套,分别为上三叠统崆峒山组和的下白垩统三桥组;依据古水流方向,表明崆峒山晚三叠世沉积期主要以西南和南部物源为主,主要源于秦祁造山带。其中崆峒山地区下白垩统三桥组砾岩岩性单一,属山麓相堆积物。砾石磨圆度差异较大,从浑圆状到棱角状均有,分选极差,砾径大小不等。砾石成分统计结果表明,砾石成分以灰岩,砂岩、粉砂岩为主。根据这些特征及沉积—构造演化分析判定早白垩世沉积期六盘山盆地的东侧存在一古隆起向六盘山盆地提供物源,它不仅构成早白垩世六盘山盆地的东部沉积边界,而且将六盘山盆地和鄂尔多斯盆地分隔开来。
  (4)通过对构成固原火石寨丹霞地貌红层沉积岩层岩性、岩石学特征、沉积特征及古流向分析,认定这些砾岩是干旱环境下山麓洪积扇—河流相粗碎屑岩沉积,岩性简单,由灰紫色及紫色块状砾岩组成,砾石主要成分为石英岩、钾长花岗岩及花岗闪长岩,其底部砾岩粒径大于上部粒径,具有下粗上细的正旋回沉积特征,砾石排列无序。依据古水流方向,判定其物源主要来自北祁连造山带。根据这些特征及沉积—构造演化分析,得出在这一时期火石寨地区是六盘山盆地的沉积中心。
  通过本次研究可以得出,鄂尔多斯盆地西南缘的丹霞地貌发育与其发育位置的构造特征、地层沉积厚度、岩性、岩石成分、岩相、古气候及断层与节理发育的强度等均有密切的相关性,这些因素对该地区丹霞地貌的形成演化起到了控制作用,同时,也决定这一区域丹霞地貌景观的成景因素。由于各要素在不同地点表现形式不同,使该区域内不同地点发育各具特征的丹霞地貌景观组合,同时,这一区域是我国西北与东南丹霞地貌发育区的过渡地带,是我国丹霞地貌发育的特殊区域。
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