刘俊杰
, 秦奋, 曹艳萍
LIU Junjie, QIN Fen, CAO Yanping
通讯作者:
收稿日期: 2018-05-7
修回日期: 2018-07-21
网络出版日期: 2018-10-25
版权声明: 2018 《地球信息科学学报》编辑部 《地球信息科学学报》编辑部 所有
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作者简介:
作者简介：刘俊杰（1995-）,女,河南周口人,硕士生,主要从事山地GIS、山地地理研究。E-mail: junjieliu555@163.com
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摘要
秦巴山地是中国的南北分界线,也是黄河和长江的分水岭,其山体效应的定量化影响秦巴山地山体垂直带的分布格局、非地带性因素的作用强度和机理,以及中国暖温带和北亚热带的具体位置的确定。山体基面高度是影响山体效应最重要和关键的地形因子,其定量化和数字化提取是秦巴山地山体效应定量化研究的重要内容。本研究针对秦巴山地山体效应的定量化研究,使用30 m分辨率的STRM-1数据,分别基于山体特征线和流域分区2种方法提取了秦巴山地的山体基面高度分区,并根据地形起伏度和坡度,确定基面范围,计算了山体基面高度值。结果表明：① 基于山体特征线的方法将秦巴山地分为93个基面高度分区,基于流域分区的方法将秦巴山地分为209个基面高度分区,根据2种分区结果提取的基面高度值相差不大且均体现了秦巴山地地势的特点;② 秦巴山地山体基面高度从东向西呈阶梯状递增的趋势;③ 从南到北,秦巴山地的东段和中段均呈先增高后降低的趋势,即从大巴山向北至汉江谷地降低,再向北至秦岭升高;④ 山地的不同侧翼的山体基面高度不同,秦岭南坡的基面高度（1000~1809 m）明显高于北坡（850~1300 m）。秦巴山地山体基面高度与其植被带分布上限联系密切,实现山体基面高度的数字化提取,为山体效应的定量化研究提供了重要的技术支持。
关键词：
Abstract
As the North-South boundary of China and the watershed between Yellow River and Yangtze River, the Qinling-Daba Mountains are characterized with complicated and transitional variations in mountain altitudinal belts. For a longtime, latitude, longitude and mountain mass effect (MEE) have been considered to affect the vertical distribution of montane vegetation or altitudinal belts. The two former factors reflect the zonality of the geological distribution of vegetation and have receiving much attention, but MEE, an important factor for montane vegetation variation, is often overlooked because of the lack of effective quantitative methods for it in the Qinling-Daba Mountains. Quantification of MEE contributes to understanding azonal factors and the transitional characteristics between warm-temperate and north subtropical zone in China. Mountain base elevation (MBE), as a topographic factor, related to MEE closely, and recognition and quantification of it is indispensable for quantifying MEE. This study aims at quantifying MBE based on STRM-1 data with 30m resolution in the Qinling-Daba Mountains. We used two methods (based on mountain characteristics and based on drainage basin division) to determine mountain base subareas and then used relief amplitude, the average altitude in each subareas and slope to calculate the MBE. The results show that: (1) There are 93 subareas based on mountain characteristics method and 209 subareas based on drainage basin division method in the Qinling-Daba Mountains. The two MBEs have similar values and distributions and reflect the characteristics of the terrain of the study areas. (2) From east to west, MBE presents a gradual upward trend. (3) Along latitudinal direction, MBE presents a tendency of increasing from the Hanjiang Valley to the Qinling ridge and the Daba ridge. (4) The MBEs vary greatly in different exposures, from 1000m to 1809m in the southern flank of the Qinling, but only 850~1300 m in the northern flank. The MBE extracting methods will provide important technical support for the quantitative research of MEE in the Qinling-Daba Mountains.
Keywords：
秦岭-大巴山（秦巴山地）是我国中部重要的山脉,也是我国的南北分界线,受纬度位置、距海远近、山体结构、地表物质和人类活动等因素的综合作用,形成了复杂多样且具有过渡性质的山地垂直带谱。除从南向北地带性植被由常绿阔叶林带逐步过渡为落叶阔叶林带外,不同规模山体的山地垂直带的结构、类型以及界限高度分布存在明显的差异[1],这与山体效应密切相关[2,3]。秦巴山地的山体效应的定量化研究,关系到秦巴山地山体垂直带界限的高度的确定、垂直带分异因素尤其是非地带性因素的作用强度及作用机理的分析,甚至影响中国暖温带和北亚热带的具体界限的确定。
山体基面高度是山系/高原不同部分的起始海拔,是描述山体结构和特征的非地带性因子[4]。山体基面高度与山体效应密切相关,是山体效应产生的关键地形因子[5,6]。一般来说,山体基面高度越高,同海拔地表温度越高,与温度有关的植被分布的上限就越高,山体效应越大[7]。例如,安第斯山中部的 Nevado Sajama,山体基面高度高达4200 m[4],形成世界最高的林线（4800~5000 m）[8];相比之下,乞力马扎罗山。尽管位于赤道地区且山体绝对高度高达5898 m,由于为锥形火山,基面高度较低（700~900 m）,山体效应较小,林线分布高度仅为3500~3600 m[9]。因此山体基面高度常作为山体效应的代用因子,分析其对欧亚大陆林线分布高度、青藏高原及周边地区雪线分布高度以及北半球林线高度分布的影响[10,11,12]。
山体基面高度能从机理上解释山体效应。山体基面高度越高,山坡的斜面可接受越多的太阳辐射,地面有效辐射以及感热加热越强,近地面的气温越高[13,14];山体基面高度越高,越靠近山体中央,气候越干燥,降水越少,土壤湿度减少,地面蒸腾量有限,降低了由地面向大气传导的潜热通量,变相地加剧了高海拔地表的加热效应[15]。山体基面高度在很大程度上反映了地形对温度的影响,山体基面高度的分区实际上就是对地形气候区的划分,其中山体基面高度则表征了每个地形气候区的起始温度,山体基面高度的定量化有助于建立高精度的地表温度模型。
在传统的山地垂直带研究中,山体基面高度表示基带（水平地带）的起始高度[5,16],以往学者提出的“植被的垂直带性从属于水平地带性”理论[17,18]实际上反映了山体基带对山地垂直带的控制作用。但是传统的山体基带以及山体基面高度多采用人工判读方式获取,效率低下,且没有形成科学的标准,具有较大的主观性,其山体基面的位置和高度与山体实际结构存在一定的差异。随着现代对地观测技术、GIS技术发展和山体基面高度标准化工作的开展,山体基面高度提取由传统的手工提取转变为自动提取并应用在台湾[19]、阿尔卑斯山和安第斯山等[4]山体效应影响的研究。本文利用DEM数据,对秦巴山地的山体基面高度进行数字化、定量化提取,并分析秦巴山地山体基面高度的空间格局,初步展示了秦巴山地山体效应的分布格局,以期对未来秦巴山地垂直带空间格局的研究和温度场的研究提供支持。
秦巴山地,经纬度范围：30°~36° N,101°~114° E,以秦岭山脉和大巴山脉为主体,中隔汉水谷地,跨越陕西、甘肃、四川、重庆、湖北、河南6省市,从甘肃的迭部向东延伸到湖北的神农架,东西长1000余km,面积约30万km2,涵盖陕西秦岭山脉、东秦岭伏牛山区、西秦岭甘南和川西北地区和大巴山段（图1）。秦巴山地,位于北亚热带向暖温带的过渡区,是中国重要的地理和生态过渡带,其中大巴山绵延于陕、川、鄂边境,为汉中、四川两盆地的界山。秦岭是长江和黄河的分水岭,是我国南北地理和气候的天然界限[20,21]。
山体基面高度在垂直自然带研究中表示山体基带的高度。大型山系和高原的山体基面高度通常具有如下特点[3]：① 山体基面高度所表示的是其上隆起山体的平均起始海拔,因此不同山体的山体基面高度存在明显差异;② 同一山体的不同侧翼,同一侧翼的不同段的山体基面高度也不同,因此山体基面高度分区一般以山脉走势为界;③ 山体外围向内部海拔高度不断升高,所以山体基面高度也有由外围向内部呈阶梯状增加的趋势。山体基面高度的提取需要基于山地地形数据。
数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）是地表形态的数字化表达,蕴含了丰富的地学应用分析所必须的地形信息[22],广泛应用于地貌、水文等地学领域[23]。本研究采用航天飞机雷达地形测绘任务（STRM-1）数据,该数据原始坐标系为地理坐标系,空间分辨率为1″（约30 m）,因其相对稳定的精确度而成为最常用的数据源,在地形特征分析及水文分析等方面表现出了明显优势[24,25,26]。本研究从美国地质调查局网站（https://earthexplorer.usgs.gov/）下载STRM-DEM数据。采用分块下载方式获取秦巴山地不同区域的DEM,将得到的原始DEM拼接为一幅完整的DEM数据,秦巴山地DEM分布如图1所示,参考联合国环境规划署世界保护监测中心（UNEP-WCMC,http://www.unep-wcmc.org/）对山地的定义,使用ArcGIS软件识别秦巴山地山地与平原的分界线,从而确定山体基面高度分区的外边界。
山体基面高度的提取包括山体基面分区和山体基面高度的计算。山体基面高度的分区如图2所示,包含2种方法：① 基于山体特征线进行基面高度分区,即基于DEM提取秦巴山地的主山脊线,根据主山脊线和山体基面高度外边界叠加得到秦巴山地基面高度分区;② 基于流域分区的方法提取基面高度,即基于DEM和汇流累积量进行流域分区,结合山体基面高度分区的外边界完成秦巴山地基面高度的分区。山体基面高度的计算需利用DEM计算坡度、地形起伏度和各分区的平均海拔,根据各分区的平均地形起伏度分类,设置合适的坡度阈值,结合分区平均海拔确定山体基面的范围,计算山体基面分布区的平均高度即为山体基面高度。
图2 山体基面高度分区方法
Fig. 2 The process of extraction of mountain base subarea in the Qinling-Daba Mountains
2.2.1 基于地形特征线的山体基面高度分区
基于地形特征线的山体基面高度分区包括提取主山脊线和山体基面高度分区2步。主山脊线的提取方法图3所示。
图3 主山脊线提取方法
Fig. 3 The process of extraction of main ridge-line in the Qinling-Daba Mountains
首先,结合地形特征分析和水文特征分析方法对山脊线进行识别[27,28]。基于地形特征分析提取山脊线通过计算地面坡向变率SOA（Slope of Aspect）,求取SOA的方法与汤国安等[22]的方法一致,得到经过误差校正的SOA数据,通过邻域分析求取3×3窗口下DEM的均值MeanDEM,原始DEM与MeanDEM的差值大于零的部分为正地形,小于零为负地形。SOA大于70和正地形求交,得到山脊线的分布区域。基于水文特征分析提取山脊线是通过地表水流径流模型模拟计算每个格网的汇流累积量。根据秦巴山地河网密度随汇流累积量的变化情况（图4）,汇流累积量大于700 000的栅格点为河流（山谷线）,并使用Strahler分级法对山谷线进行分级[29],得到主山谷线（图5）;汇流累积量为零的点为可能的山脊点。因此,将汇水量等于零且为正地形的栅格点提取出来,即为基于水文特征分析方法提取的山脊线分布位置。然后,将基于地形特征和水文特征提取出的山脊线求交并将其山脊线矢量化。参考肖飞、张百平等提出的地貌单元自动提取方法[30],利用坡度阈值得到山地和平原的分界线,再通过地形倒置、水文淹没分析,结合地形结构线提取算法进行山体轮廓线自动提取,得到粗略的山体轮廓线,将小山体合并到大山体中,得到最终的山体轮廓线。参考山体轮廓线和由原始DEM生成的等值线图、晕渲图以及地貌图删除小山脊线,得到主山脊线（图5）。
图4 秦巴山地子流域数量和河流密度随汇流累积量阈值变化
Fig. 4 The relationships between confluence threshold and the quantities of sub-basin and river density in the Qinling-Daba Mountains
图5 山体特征线提取结果
Fig. 5 The extraction of mountain characteristic lines in the Qinling-Daba Mountains
最后,基于主山脊线和山体基面高度分区的外边界,将主山谷线作为控制线,采用就近原则连接主山脊线和基面分区外边界线形成封闭分区,得到山体基面分区结果（图6（a））。
图6 基于山体特征线与流域分区的山体基面高度提取结果
Fig. 6 The quantification results of mountain base elevation based on mountain characteristics and drainage basin division in the Qinling-Daba Mountains
2.2.2 基于流域分区的山体基面高度分区
地形特征决定了流域的特征,其中山脊线在大多数情况下与流域的边界（即河流的分水岭）重合,而山谷线则为河流的集水线。流域分区不仅能够对水系进行分区,还能够对山体基面高度进行分区。本文使用ArcGIS中的水文分析模块进行流域的数字化提取。首先计算河流汇流累积量,然后确定汇流累积量阈值。流域提取的关键是确定合理的汇流累积量阈值,若该阈值过小,提取结果存在大量的伪河道,若该阈值过大,则会导致实际存在的河道缺失[31]。“试错法”的流域提取结果精确度较高[32],其主要是通过设置不同的汇流累积量阈值,根据河网密度（即河道长度与流域面积之比）和子流域数量随汇流累积量阈值的变化情况,找到变化趋于平稳的临界点,该点所对应的汇流累积量阈值能够将坡地河网外的伪河道排除,提取出较为精确的河网分布,且生成的流域分区也与实际地形较为符合。根据秦巴山地河网密度随汇流累积量的变化情况（图4）,随着汇流累积量阈值的增大,河网密度与子流域数量均呈降低趋势,当汇流累积量阈值由0.09×106增至0.7×106时,子流域数量由1983减少到231个,河网密度由0.095 km·km-2减少到0.035 km·km-2,且当汇流累积量阈值由0.7×106增至1.2×106时,子流域数量的减少幅度平稳保持在8-23个之内,河网密度的减少幅度平稳保持在0.002 km·km-2左右,因此确定秦巴山地的汇流累积量阈值为 0.7×106,得到其流域分区。
最后,将提取出的流域分区与山体基面高度外边界叠加,并删除分区外边界以外的流域,将边界处小的分区进行合并修改,得到山体基面高度分区（图6（b））。
2.2.3 山体基面高度的计算
山体基面高度的计算包括地形起伏度计算与分类、坡度的计算和坡度阙值的设置、山体基面范围的确定及各分区山体基面高度的计算（图7）。
图7 山体基面高度提取方法
Fig. 7 The process of extraction of mountain base elevation in the Qinling-Daba Mountains
地形起伏度是指某一确定面积内,最高点与最低点的高差[33]。本文使用均值变点法计算秦巴山地基面高度分区范围内的地形起伏度最佳统计单元。利用邻域分析工具,依次以2×2,3×3,4×4,…,46×46的统计窗口计算地形起伏度平均值,使用统计学方法检验地形起伏度平均值随统计窗口的变化中存在的一个由陡变缓的变点的具体值[34]。最终得到秦巴山地的最佳统计窗口为18×18,其所对应的最佳统计单元为291.6 km2。根据18×18的最佳统计窗口进行邻域分析,得到秦巴山地的地形起伏度。根据秦巴山地地形起伏度分布特征,结合数字地貌制图规范[35],将秦巴山地分为大起伏度山地（>1000 m）、中起伏度山地（500~1000 m）及较平缓起伏度山地（<500 m）3类。
利用ArcGIS的坡度分析工具基于计算秦巴山地的坡度,参考山体基面高度先前的相关研究[36],并根据秦巴山地地形起伏度的分类,将较平缓起伏度山地的坡度阈值设为7°,中起伏度山地的坡度阈值设为15°,大起伏度山地的坡度阈值设为25°。计算各分区的平均海拔,低于该区相对应的坡度阈值及平均海拔的区域即为该区山体基面的分布范围,计算出该范围的平均海拔高度,即为该区的山体基面高度。
基于山体特征线的方法进行基面高度分区将秦巴山地分为93个区（图6（a））,其中东秦岭伏牛山及其周边分为6个区,秦岭中段太白山及其周边分为13个区,大巴山东部神农架周边分为8个区,中段米仓山分为5个区,秦巴山地西部（105° E）以西分为17个区。基于流域分区的方法进行基面高度分区,秦巴山地共分为231个子流域,与山体基面高度分区外边界叠加,删除边界外的流域分区,并对边界处小的分区进行合并修改,得到209个山体基面高度分区（图6（b））。其中,东秦岭伏牛山及其周边分为9个区,秦岭中段太白山及其周边分为17个区,大巴山东部神农架周边分为13个区,中段米仓山分为9个区,秦巴山地西部（105° E）以西分为23个区。
基于山体特征线的方法将地形因子提取与水文分析相结合,能够将山脊线的几何特征和物理特性结合起来,但由于山体结构的复杂性,提取过程中需要进行小山脊线的手动删除,在进行山体基面分区时需要手动连接,因此受主观因素影响较大。基于流域分区的基面分区方法,只需找到合理的流域阈值,就可以依靠数字化方法自动提取,受主观影响小,但是分区过多。对比2种方法得到的分区结果发现,基于山体特征线的方法的分区在地势起伏变化大的地区分区更为密集,如在秦岭主峰太白山、秦巴山地西部以及大巴山地区。基于流域分区方法得到的分区结果则比较平均,但也表现出在地势起伏大的地区分区更小,更加密集的现象。
秦巴山地基面高度范围为216~3724 m,东部（110°E以东）基面高度范围为216~1000 m,中段（陕西秦岭和大巴山）范围为800~1800 m,秦巴山地西部基面高度为1250~3741 m。
选取33.96° N,32.67° N,107.03° E和110.53° E 4条线做山体基面高度变化曲线,其中33.96° N,32.67° N代表东-西方向的山体基面高度变化情况,且33.96°N经过迭山（34.12° N,103.80° E）、太白山（33.97° N,107.81° E）、伏牛山（33.95° N,111.06° E）所在分区,32.67°N经过雪宝顶（32.69° N,103.85° E）、米仓山（32.69° N,107.77° E）、十堰市（32.66° N,110.77° E）所在分区;107.03° E与110.53° E代表南北方向变化情况,且分别经过汉中市（33.07° N,107.03° E）与神农架（31.61° N,110.53° E）。通过对比可以发现,2种基面高度分区方法所提取的基面高度结果相似,均符合山体基面高度的特点。
（1）秦巴山地从东向西基面高度整体上呈阶梯状升高的趋势（图8）。伏牛山-太白山-迭山一线,山体基面高度从伏牛山北坡,南坡的300~500 m,到太白山南坡升高到1524 m和1454 m,北坡升高到1118 m和960 m,再向西到西秦岭甘肃迭山升高到1789 m和2165 m;雪宝顶-米仓山-十堰市一线,山体基面高度从十堰市的258 m和237 m,到中段米仓山北坡,南坡升高到1000~1250 m;再向西到川西北雪宝顶提高到约3200 m。
图8 基于山体特征线和基于流域分区的山体基面高度（西-东）变化情况
Fig. 8 The distribution of mountain base elevation based on mountain characteristics and drainage basin division from west to east in the Qinling-Daba Mountains
（2）从南向北,秦巴山地中部和东部基面高度均呈现了先降低后升高的趋势（图9）。东部（110.53°E一线）神农架基面高度为869 m和873 m,向北到十堰市周边,降低至258 m和237 m,再向北到伏牛山西部升高为600~850 m;中部（107.03° E一线）南部米仓山地区基面高度为700~800 m,向北到汉江谷地下降至545 m和547 m,再向北至太白山南坡,升高至1524 m和1454 m;中部汉江谷地是山体基面高度最低的区域,位于汉江谷地的汉中市基面高度为545 m和528 m。
图9 基于山体特征线和基于流域分区的山体基面高度（南-北）变化情况
Fig. 9 The distribution of mountain base elevation based on mountain characteristics and drainage basin division from south to north in the Qinling-Daba Mountains
（3）从不同山脉和山脉的不同侧翼来看,秦岭较大巴山山脉更长,山体更大,因此其基面高度也普遍高于大巴山的基面高度;秦岭呈东-西走向,秦岭南坡较平缓,北坡坡面较陡,其南北坡山体基面高度相差较大,所以秦岭南坡的基面高度（1000~1809 m）明显高于北坡（850~1300 m）。
本文基于山体特征线与流域分区2种方法对秦巴山地山体基面高度进行了定量化,实现了秦巴山地山体基面高度的数字化提取。相比传统的人工判读方式获取山体基面高度,效率较高,且消除了人工判读的主观性。2种分区方法得到的山体基面高度的分布特征相似且均符合秦巴山地地势的特点：秦巴山地山体基面高度从东向西呈现出明显的阶梯状递增,这与秦巴山地处于青藏高原与我国东部平原的过渡地带,地势呈现西高东低密切相关;从南向北,中东部山体基面高度均呈现了先降低后升高的趋势,这与秦巴山地南部为大巴山脉,中隔汉水谷地,北部为秦岭山脉有关。
但是山地生态是一个复杂的、多尺度的过程,山体基面高度的提取和定量化在大尺度和中尺度符合秦巴山地地势特点,但由于提取山体特征线的过程中需要进行小山脊线的手动删除,在一定程度上忽略了较小的山地坡面的生态过程;在进行山体基面分区时也需要手动连接,受主观因素影响较大,因此基于山体特征线的方法适合在山体特征明显的地区使用。而基于流域分区的方法只需找到合理的流域阈值,可依靠数字化方法自动提取,是对复杂山地进行山体基面高度提取的科学有效的解决方案。但是流域阈值的确定方法仅考虑了地形因素,得到的是一种理想状态下的流域分区,与实际情况存在一定的出入,需进一步考虑地质条件、土地利用等因素的影响。
秦巴山地基面高度,作为山体效应定量化的关键因子,与植被分布界限呈现密切相关。秦岭中段太白山基面高度为1524 m和1454 m,是中段山体效应最大的山体,其南部的佛坪自然保护区基面高度为（770 m和867 m）,汉中地区为（545 m和528 m）,山体效应导致太白山混交林上限达到1000 m[1],比汉中地区高120 m[1];桦木林的上限达到2800 m[37],比外围的佛坪自然保护区高300 m[37],比汉中地区高200 m[3]。秦巴西部甘南白水江自然保护区山体基面高度为1378~1496 m, 比大巴山东段相对较低神农架南坡高676~687 m,这也导致了前者针阔混交林带分布上限为2900 m[38],比后者高550 m[39]。山体效应如何影响秦巴山地垂直带的分布还需要进一步的研究。
秦巴山地山体基面高度与温度分布也呈现了一定的相关关系。根据全球历史气候网（GHCN）1950-2000年的站点资料,位于秦岭山脉东部的南阳盆地（山体基面高度小于500 m）年均温为14.7 ℃,基于中国年均气温垂直递减率0.525 ℃/100[40]进行推算,自由大气的温度在2000 m约为4.9 ℃,3250 m约为-1.7 ℃。相比之下,秦岭主峰太白山南坡（山体基面高度约1500 m）2000 m实测年均温约为7 ℃,3250 m为2.5 ℃[41],分别比南阳市同海拔自由大气的温度高约2.1 ℃和4.2 ℃。这种温差实际是秦岭南坡山体效应的重要体现。但是山体基面高度如何塑造秦巴山地的温度分布格局,为各地形气候区（山体基面高度分区）提供的起始温度对秦巴山地生态格局的影响还需深入的研究。
本文的山体基面高度提取是秦巴山地山体效应研究的初步尝试,为山体效应定量化研究提供重要的技术支持。尽管山体基面高度是山体效应量化的第一因子,但不是唯一的因子,山体效应还与山体高度,离主山脊线和山谷线的距离、以及山体面积等因素有关[3],未来还需要建立多地形因子的山体效应定量化模型。另外,仍需深入研究山体效应的机理,研究山体效应对秦巴山地植被、土壤和气候格局的影响,以及在全球气候的背景下,山体效应在植被对气候变化响应中的作用。
The authors have declared that no competing interests exist.
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Mountain timberlines ecology, patchiness, and dynamics [M]. |
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Implications of mass elevation effect for the altitudinal patterns of global ecology [J].https://doi.org/10.1007/s11442-016-1303-2 URL [本文引用: 3] 摘要
The varied altitudinal gradient of climate and vegetation is further complicated by mass elevation effect (MEE), especially in high and extensive mountain regions. However, this effect and its implications for mountain altitudinal belts have not been well studied until recently. This paper provides an overview of the research carried out in the past 5 years. MEE is virtually the heating effect of mountain massifs and can be defined as the temperature difference on a given elevation between inside and outside of a mountain mass. It can be digitally modelled with three factors of intra-mountain base elevation (MBE), latitude and hygrometric continentality; MBE usually acts as the primary factor for the magnitude of MEE and, to a great extent, could represent MEE. MEE leads to higher treelines in the interior than in the outside of mountain masses. It makes montane forests to grow at 4800 4900 m and snowlines to develop at about 6000 m in the southern Tibetan Plateau and the central Andes, and large areas of forests to live above 3500 m in a lot of high mountains of the world. The altitudinal distribution of global treelines can be modelled with high precision when taking into account MEE and the result shows that MEE contributes the most to treeline distribution pattern. Without MEE, forests could only develop upmost to about 3500 m above sea level and the world ecological pattern would be much simpler. The quantification of MEE should be further improved with higher resolution data and its global implications are to be further revealed.
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关于西藏南迦巴瓦峰地区垂直自然带的若干问题 [J].Some problems of vertical zonation in MT. Namjagbarwa area [J]. |
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大地形与西南高山森林的分布 [J].
由于海拔高差变化极大,西南林 区的地理条件十分复杂。受大地形影响,从西北高原向东、向南,森林类型呈现出明显的地带性。特别是分布极广的暗针叶林形成了山原块状暗针叶林区、山地大面 积暗针叶林区和高山岛状暗针叶林区。此外,大地形也使这里的森林经营活动受到了很大限制,较之东北和内蒙林区增加了许多生产环节。
Large terrain and distribution of southwest alpine forest [J].
由于海拔高差变化极大,西南林 区的地理条件十分复杂。受大地形影响,从西北高原向东、向南,森林类型呈现出明显的地带性。特别是分布极广的暗针叶林形成了山原块状暗针叶林区、山地大面 积暗针叶林区和高山岛状暗针叶林区。此外,大地形也使这里的森林经营活动受到了很大限制,较之东北和内蒙林区增加了许多生产环节。
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The implication of mass elevation effect of the Tibetan Plateau for altitudinal belts [J].https://doi.org/10.1007/s11442-015-1242-3 URL [本文引用: 1] |
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The upper timberlines in different climatic zones [J].
In the past the upper timberlines and their ecological causality were mostly studied in high mountains of the humid temperate zones of the Northern Hemisphere with their strong thermal contrasts of summer and winter. They are generally determined by the duration of certain summer temperature values and in their topoclimatic differentiation controlled by the accumulation and deflation of snow. But they are not climatically equivalent, not even in a relatively small mountain system such as the Alps or the Tatra mountains from what is shown by the change in the limit-forming trees (spruce, larch, pine, fir, beech, birch, etc.). The upper timberlines in the humid tropics are completely different in physiognomy, life forms, climatic conditions, and topoclimatic effects; they are without seasonal variations of temperatures. In most cases they are formed by a dense evergreen forest with dozens of broad-leaved trees, sometimes by a fringing woodland (Polylepis, Ericacea, Hagenia, Leptospermum). In the arid belts, which extend from tropical to cold temperate latitudes, where the forest belts have a lower and an upper limit ("girdle forests"), also the upper timberline can be caused, at least in part, by aridity factors. In the Mediterranean area and in the Middle East we distinguish a sub-Mediterranean subzone with upper timber belts of boreal types, a fully Mediterranean subzone with specific Mediterranean trees as uppermost timber belt (Quercus ilex, Q. tozza, Pinus leucodermis, Cedrus atlantica), and a southerly Mediterranean steppe belt where generally juniper species are upper limiting trees. The timberlines in the cool temperature zone of the Southern Hemisphere with its high oceanity show more affinity to the tropical highlands than to the boreal zones.
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Vegetation zonation and nomenclature of African Mountains: An overview [J]. |
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山体基面高度对欧亚大陆东南部林线分布的影响——山体效应定量化研究 [J].https://doi.org/10.1109/SOCPAR.2010.5686099 URL [本文引用: 1] 摘要
根据收集到173个林线数据,采用纬度、经度和基面高度的三元一次方程拟合欧亚大陆东南部林线分布,计算各自的标准回归系数和贡献率,以此来确定山体基面高度（山体效应的简明表达形式）对林线分布高度的影响。结果表明,纬度、经度和山体基面高度对林线分布高度的贡献率分别为30.60%、26.53%、42.87%。以北纬32o为界线,对其以北、以南区域也分别进行了分析,基面高度的贡献率达到24.10%和39.11%。分析不同尺度和区域山体基面高度作用于林线的贡献率不难发现：在欧亚大陆东南部以基面高度代表的山体效应对于林线高度的影响显著,明显地超过了纬度和经度。基面高度的作用受气候条件和海陆位置影响较小,不论大陆内部或沿海,基面高度分异对山地垂直带分异的影响都相对独立和稳定。该结果定量地表明了山体效应对林线分布高度的重要作用。
The effect of mountain base elevation on the altitude of timberline in the Southeastern Eurasia: A study on the quantification of mass elevation effect [J].https://doi.org/10.1109/SOCPAR.2010.5686099 URL [本文引用: 1] 摘要
根据收集到173个林线数据,采用纬度、经度和基面高度的三元一次方程拟合欧亚大陆东南部林线分布,计算各自的标准回归系数和贡献率,以此来确定山体基面高度（山体效应的简明表达形式）对林线分布高度的影响。结果表明,纬度、经度和山体基面高度对林线分布高度的贡献率分别为30.60%、26.53%、42.87%。以北纬32o为界线,对其以北、以南区域也分别进行了分析,基面高度的贡献率达到24.10%和39.11%。分析不同尺度和区域山体基面高度作用于林线的贡献率不难发现：在欧亚大陆东南部以基面高度代表的山体效应对于林线高度的影响显著,明显地超过了纬度和经度。基面高度的作用受气候条件和海陆位置影响较小,不论大陆内部或沿海,基面高度分异对山地垂直带分异的影响都相对独立和稳定。该结果定量地表明了山体效应对林线分布高度的重要作用。
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Mass elevation effect and its contribution to the altitude of snowline in the Tibetan Plateau and surrounding areas [J].https://doi.org/10.1657/1938-4246-43.2.207 URL [本文引用: 1] |
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山体效应对北半球林线分布的影响分析 [J].https://doi.org/10.1007/s11442-014-1084-4 URL [本文引用: 1] 摘要
通过搜集整理了北半球516个林线数据,结合WorldClim气象数据计算了林线数据点上的大陆度,并依据SRTM高程数据提取了林线处的山体基面高度(作为山体效应的代用因子),然后以纬度、大陆度和山体基面高度为解释变量,建立三元回归模型。结果表明:线性回归模型的判定系数R2为0.904,二次回归模型的R2高达0.912。相比先前不考虑基面高度的林线分布模型(R2=0.79),纳入了山体基面高度的林线分布模型能够更加有效的拟合半球尺度的林线分布;结果还表明,山体基面高度对北半球林线高度分布的贡献率达到了48.94%(p=0.000),而纬度和大陆度分别为45.02%(p=0.000)和6.04%(p=0.000)。这揭示了山体效应对半球尺度林线分布具有重要的影响。基面高度在北美洲地区对林线高度的贡献率最大(50.49%,p=0.000),在欧亚大陆东部地区为48.73%(p=0.000),在欧亚大陆西部地区为43.6%(p=0.000)。这一结果说明山体效应对林线分布高度的影响虽有区域差异,但都有较高的贡献率。
Mass elevation effect and its contribution to the altitude of timberline in the Northern Hemisphere [J].https://doi.org/10.1007/s11442-014-1084-4 URL [本文引用: 1] 摘要
通过搜集整理了北半球516个林线数据,结合WorldClim气象数据计算了林线数据点上的大陆度,并依据SRTM高程数据提取了林线处的山体基面高度(作为山体效应的代用因子),然后以纬度、大陆度和山体基面高度为解释变量,建立三元回归模型。结果表明:线性回归模型的判定系数R2为0.904,二次回归模型的R2高达0.912。相比先前不考虑基面高度的林线分布模型(R2=0.79),纳入了山体基面高度的林线分布模型能够更加有效的拟合半球尺度的林线分布;结果还表明,山体基面高度对北半球林线高度分布的贡献率达到了48.94%(p=0.000),而纬度和大陆度分别为45.02%(p=0.000)和6.04%(p=0.000)。这揭示了山体效应对半球尺度林线分布具有重要的影响。基面高度在北美洲地区对林线高度的贡献率最大(50.49%,p=0.000),在欧亚大陆东部地区为48.73%(p=0.000),在欧亚大陆西部地区为43.6%(p=0.000)。这一结果说明山体效应对林线分布高度的影响虽有区域差异,但都有较高的贡献率。
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Mountain weather and climate [M]. |
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Temperature profiles in radiative-convective equilibrium above surfaces at different heights [J].https://doi.org/10.1029/1999JD900485 URL [本文引用: 1] 摘要
Soundings of temperature and specific humidity calculated assuming radiative-convective equilibrium over surfaces at different heights show only small variations in surface temperature and specific humidity with surface height. Calculated surface temperatures decrease at 090804200°C km0908081, with all other parameters held fixed. Calculated temperatures aloft in the upper troposphere above surfaces at different heights differ by 1000°0900092000°C; those above surfaces at 30000900095000 m are significantly warmer. These differences support the contention that an elevated terrain can force significant atmospheric circulation through its effect on equilibrium temperatures, as occurs in the case of the Tibetan Plateau forcing the south Asian monsoon.
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中国山地垂直带信息图谱的探讨 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2003.02.001 URL [本文引用: 1] 摘要
This paper constructs a special data structure model for montane altitudinal belts (MABs) and thereby realizes their digitalization and visualization. A three-level hierarchy is drawn for MABs classification: the first level is "spectra series" with the same base belt. A total of 31 basic spectra series can be generalized for China; the second level is "spectra group" with the same characteristic belts; the third level is "spectrum type" with the same structure of MABs. Seven models are identified for the spatial variation of MABs: (1) identical structure model; (2) structure-thinning model; (3) mutation model; (4) latitudinal descending model; (5) longitudinal thinning-rising model; (6) step-ascending model; and (7) superimposed model. Five ecological types of MABs are also distinguished as follows: (1) climax MABs related with regional climate; (2) standard MABs related with main mountains; (3) special/transitional MABs related with special geoecological phenomenon; (4) disturbed MABs related with human disturbances; and (5) secondary mabs related with intensive human activities. Digital comparison and analysis of mabs could reveal more geographical information than ever before.
The Geo-info-spectrum of montane altitudinal belts in China [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2003.02.001 URL [本文引用: 1] 摘要
This paper constructs a special data structure model for montane altitudinal belts (MABs) and thereby realizes their digitalization and visualization. A three-level hierarchy is drawn for MABs classification: the first level is "spectra series" with the same base belt. A total of 31 basic spectra series can be generalized for China; the second level is "spectra group" with the same characteristic belts; the third level is "spectrum type" with the same structure of MABs. Seven models are identified for the spatial variation of MABs: (1) identical structure model; (2) structure-thinning model; (3) mutation model; (4) latitudinal descending model; (5) longitudinal thinning-rising model; (6) step-ascending model; and (7) superimposed model. Five ecological types of MABs are also distinguished as follows: (1) climax MABs related with regional climate; (2) standard MABs related with main mountains; (3) special/transitional MABs related with special geoecological phenomenon; (4) disturbed MABs related with human disturbances; and (5) secondary mabs related with intensive human activities. Digital comparison and analysis of mabs could reveal more geographical information than ever before.
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我国山地植被的垂直分布规律 [J].The vertical zonation of mountain vegetation in China [J]. |
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试论历次中国植被分区方案中所存在的争论性问题(II) [J].Discussion on controversial issues in previous vegetation zoning projects in China(II) [J]. |
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山体基面高度的提取方法——以台湾岛为例 [J].https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2012.00562 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
山体基面高度的差异影响山体自身对其水热条件的再分配,进而影响山地垂直带谱的结构和分布,是决定垂直带分布高度的重要因子之一。目前,山体基面高度还没有一个准确科学的定义,也缺乏一个有效的数字化、定量化提取方法。本文以台湾岛为例,使用30m分辨率的ASTER GDEM数据,提出了一种提取山体基面高度的方法。首先,以地形特征与水文特征提取方法获得主山脊线与主山谷线,然后,以地形地貌单元自动提取方法获得山体轮廓界线,再依据提取出的主山脊线、山体轮廓界线及主山谷线,划分山体基面高度分区,依据山体基面分布特征确定各分区的基面高度值,将台湾山地划分出6个不同的山体基面高度(0m、150m、 200m、 600m、630m和650m)。该方法为大范围山体基面高度的快速、准确提取,以及山体效应定量化研究提供了重要的技术支撑。
Mountain basal elevation extraction in the Taiwan Island [J].https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2012.00562 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
山体基面高度的差异影响山体自身对其水热条件的再分配,进而影响山地垂直带谱的结构和分布,是决定垂直带分布高度的重要因子之一。目前,山体基面高度还没有一个准确科学的定义,也缺乏一个有效的数字化、定量化提取方法。本文以台湾岛为例,使用30m分辨率的ASTER GDEM数据,提出了一种提取山体基面高度的方法。首先,以地形特征与水文特征提取方法获得主山脊线与主山谷线,然后,以地形地貌单元自动提取方法获得山体轮廓界线,再依据提取出的主山脊线、山体轮廓界线及主山谷线,划分山体基面高度分区,依据山体基面分布特征确定各分区的基面高度值,将台湾山地划分出6个不同的山体基面高度(0m、150m、 200m、 600m、630m和650m)。该方法为大范围山体基面高度的快速、准确提取,以及山体效应定量化研究提供了重要的技术支撑。
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试论历次中国植被分区方案中所存在的争论性问题(I) [J].Discussion on controversial issues in previous vegetation zoning projects in China(I) [J]. |
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我国数字高程模型与数字地形分析研究进展 [J].Progress of DEM and digital terrain analysis in China [J]. |
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SRTM(1″)DEM在流域水文分析中的适用性研究 [J].https://doi.org/10.6046/gtzyyg.2017.02.20 URL [本文引用: 1] 摘要
高精度的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据是流域水文分析应用的基础。美国地质调查局新发布了全球高分辨率数字高程数据产品,其空间分辨率为1″(约为30 m)。为评价该数据在流域水文分析中的适用性,以鹤壁汤河流域为实验区,以机载LiDAR DEM数据为参考,统计了SRTM(1″)数据的高程误差,分析了坡度、坡向、地表覆盖等对误差的影响;在基于地形的水文分析中,统计分析了SRTM(1″)数据误差对地形湿度指数、坡度坡长因子以及汇流动力指数等地形指数计算的影响;最后选取流域汇水区面积、最长水流路径长度、形状系数、弯曲度系数等流域特征参数对两种DEM数据提取结果进行了对比。研究表明SRTM(1″)DEM数据具有较高的精度,原始数据均方根误差为5.98 m,在消除平面位移误差后减小为4.32 m。基于地形的水文分析表明SRTM DEM与LiDAR DEM计算结果具有一定的差异,地形湿度指数平均值略高,坡度坡长因子和汇流动力指数平均值偏低,离散度偏小,这与SRTM DEM在微地貌以及高坡度地形区存在失真相关。两种DEM数据提取流域特征参数差异较小。上述研究表明SRTM DEM(1″)数据在流域水文分析中具有较大的应用潜力。
Application appraisal in catchment hydrological analysis based on SRTM1 Arc-Second DEM [J].https://doi.org/10.6046/gtzyyg.2017.02.20 URL [本文引用: 1] 摘要
高精度的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据是流域水文分析应用的基础。美国地质调查局新发布了全球高分辨率数字高程数据产品,其空间分辨率为1″(约为30 m)。为评价该数据在流域水文分析中的适用性,以鹤壁汤河流域为实验区,以机载LiDAR DEM数据为参考,统计了SRTM(1″)数据的高程误差,分析了坡度、坡向、地表覆盖等对误差的影响;在基于地形的水文分析中,统计分析了SRTM(1″)数据误差对地形湿度指数、坡度坡长因子以及汇流动力指数等地形指数计算的影响;最后选取流域汇水区面积、最长水流路径长度、形状系数、弯曲度系数等流域特征参数对两种DEM数据提取结果进行了对比。研究表明SRTM(1″)DEM数据具有较高的精度,原始数据均方根误差为5.98 m,在消除平面位移误差后减小为4.32 m。基于地形的水文分析表明SRTM DEM与LiDAR DEM计算结果具有一定的差异,地形湿度指数平均值略高,坡度坡长因子和汇流动力指数平均值偏低,离散度偏小,这与SRTM DEM在微地貌以及高坡度地形区存在失真相关。两种DEM数据提取流域特征参数差异较小。上述研究表明SRTM DEM(1″)数据在流域水文分析中具有较大的应用潜力。
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SRTM DEM and its application advances [J].https://doi.org/10.1080/01431161003786016 URL [本文引用: 1] 摘要
The Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) provides for the first time a near-global high-resolution digital elevation model (DEM) with great advantages of homogeneous quality and free availability. The last 10 years or so have seen rapid advances in the data processing and applications of SRTM DEM. From the perspective of SRTM, we present in this article a brief overview of the principles, datasets, void filling and accuracy of SRTM DEM first. Special emphasis is on its application advances in various research fields including, but not limited to, geology, geomorphology, water resources and hydrology, glaciology, evaluation of natural hazards and vegetation surveys. Problems that arose from the applications and the future research interests are also addressed. We hope this study will greatly facilitate the ease of use of SRTM DEM in extensive fields.
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基于不同DEM数据源的数字河网提取对比分析——以韩江流域为例 [J].
<p>基于HYDRO1K、SRTM3 和ASTER GDEM三种DEM数据, 利用BTOPMC地形子模型提取韩江流域河网, 并作对比分析。结果表明:① SRTM3 提取的河网精度最高, HYDRO1K相对最低。② DEM的垂直精度对提取的河网精度起控制作用。ASTER GDEM的水平分辨率较高, 但垂直精度不如SRTM3, 因而提取的河网精度不如SRTM3。③ HYDRO1K 提取大尺度流域河网具有一定的精度, 但在地势平坦区域的效果较差, HYDRO1K不宜用来提取小尺度流域河网。④ 由DEM提取的数字河网精度与当地的地面坡度以及处理DEM的填洼算法有关。</p>
Comparison of drainage network extraction from different DEM data sources: A case study of Hanjiang River Basin [J].
<p>基于HYDRO1K、SRTM3 和ASTER GDEM三种DEM数据, 利用BTOPMC地形子模型提取韩江流域河网, 并作对比分析。结果表明:① SRTM3 提取的河网精度最高, HYDRO1K相对最低。② DEM的垂直精度对提取的河网精度起控制作用。ASTER GDEM的水平分辨率较高, 但垂直精度不如SRTM3, 因而提取的河网精度不如SRTM3。③ HYDRO1K 提取大尺度流域河网具有一定的精度, 但在地势平坦区域的效果较差, HYDRO1K不宜用来提取小尺度流域河网。④ 由DEM提取的数字河网精度与当地的地面坡度以及处理DEM的填洼算法有关。</p>
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基于栅格数字高程模型提取特征地貌技术研究 [J].https://doi.org/10.11821/xb199806010 URL [本文引用: 1] 摘要
本文对近年来基于栅格数字高程模型（ＤＥＭ）提取特征地貌技术进行了详细的研究，认为该技术的关键在于两个方面：一是如何定义地貌形态结构，二是提取算法的设计。本文提出了基于地貌学角度来定义地貌形态结构的方法，利用有限个数的形态要素的空间组合和对比分析来获取特征地貌，并可以对各种特征地貌形态进行符合物理意义的改进。
Automated extraction of the characteristics of topography from grid digital elevation data [J].https://doi.org/10.11821/xb199806010 URL [本文引用: 1] 摘要
本文对近年来基于栅格数字高程模型（ＤＥＭ）提取特征地貌技术进行了详细的研究，认为该技术的关键在于两个方面：一是如何定义地貌形态结构，二是提取算法的设计。本文提出了基于地貌学角度来定义地貌形态结构的方法，利用有限个数的形态要素的空间组合和对比分析来获取特征地貌，并可以对各种特征地貌形态进行符合物理意义的改进。
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基于格网DEM的地形特征线提取方法比较 [J].The comparison for the extraction method of topographic patterns line based on regular grid DEMs [J]. |
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基于DEM的水系自动提取与分级研究进展 [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2008.01.016 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>随着信息化技术的快速发展，基于DEM产品提取水系等数据已经变得不再困难，但是，目前无论在水系自 动提取方面还是自动分级方面，都存在很多需要改进之处。论文分析了自动提取河网水系与流域边界，以及河网水 系分级的研究进展，在此基础上总结了当前存在的问题：(1)水系自动提取中的洼地处理、平地区域流向处理等； (2)河网水系自动分级方法中的参数单一，准确性较差，并且缺少水系实体之间的互相关联关系等问题。在此基础 上，提出了基于地理特征建立水系分级模型以解决分级问题的构想。</p>
The progress on automatic basin streamline extracting & classifying methods based on DEM [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2008.01.016 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>随着信息化技术的快速发展，基于DEM产品提取水系等数据已经变得不再困难，但是，目前无论在水系自 动提取方面还是自动分级方面，都存在很多需要改进之处。论文分析了自动提取河网水系与流域边界，以及河网水 系分级的研究进展，在此基础上总结了当前存在的问题：(1)水系自动提取中的洼地处理、平地区域流向处理等； (2)河网水系自动分级方法中的参数单一，准确性较差，并且缺少水系实体之间的互相关联关系等问题。在此基础 上，提出了基于地理特征建立水系分级模型以解决分级问题的构想。</p>
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基于DEM的地貌实体单元自动提取方法 [J].DEM based auto-extraction of geomorphic units [J]. |
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利用DEM提取河网时集水面积阈值的确定 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7709.2005.04.020 URL [本文引用: 1] 摘要
在O′callaghan和Mark方法中引入了集水面积阈值的概念,对于同一流域利用不同集水面积阈值得到不同的河网.提出了利用河源密度(或河网密度)与集水面积阈值的关系确定理想的集水面积阈值,当河源密度(或河网密度)趋于稳定时的面积阈值为所需要的.将该方法应用于沿渡河流域得到的河网与地形图中的"蓝线"河网拟合较好.提出的方法排除了在选取集水面积阈值时的主观随意性.
Determination of river drainage area threshold for extraction of drainage network by DEM [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7709.2005.04.020 URL [本文引用: 1] 摘要
在O′callaghan和Mark方法中引入了集水面积阈值的概念,对于同一流域利用不同集水面积阈值得到不同的河网.提出了利用河源密度(或河网密度)与集水面积阈值的关系确定理想的集水面积阈值,当河源密度(或河网密度)趋于稳定时的面积阈值为所需要的.将该方法应用于沿渡河流域得到的河网与地形图中的"蓝线"河网拟合较好.提出的方法排除了在选取集水面积阈值时的主观随意性.
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基于DEM的密云水库上游流域特征提取与分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-3007.2013.03.012 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
以北京市密云水库上游流域的等高线为基础数据,利用软件ArcGIS 生成DEM,提取研究区的坡度、坡向和河网水系等,并进行河网分级和子流域划分,对子流域特征进行系统的统计分析。结果表明:研究区高程范围为130 ~1 695 m,500 ~1 000 m 的高程区间占总面积的55.93%;有68.53%的区域坡度在25毅以上,存在潜在强烈侵蚀风险;流域阴向坡与阳向坡比例接近1颐1;流域河网可分为9 级,流域可划分为16 个子流域。在河网密度、形状系数、河道弯曲系数、河道比降等流域特征参数分析的基础上,获得各子流域的土壤侵蚀强度和汇流调蓄能力。研究结果可为小流域规划和水文模型建立提供参考。
Extraction and analysis of the watershed features based on the Digital Elevation Model of the Miyun Reservoir [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-3007.2013.03.012 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
以北京市密云水库上游流域的等高线为基础数据,利用软件ArcGIS 生成DEM,提取研究区的坡度、坡向和河网水系等,并进行河网分级和子流域划分,对子流域特征进行系统的统计分析。结果表明:研究区高程范围为130 ~1 695 m,500 ~1 000 m 的高程区间占总面积的55.93%;有68.53%的区域坡度在25毅以上,存在潜在强烈侵蚀风险;流域阴向坡与阳向坡比例接近1颐1;流域河网可分为9 级,流域可划分为16 个子流域。在河网密度、形状系数、河道弯曲系数、河道比降等流域特征参数分析的基础上,获得各子流域的土壤侵蚀强度和汇流调蓄能力。研究结果可为小流域规划和水文模型建立提供参考。
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中国地势起伏度研究 [J].Study on relief amplitude in China [J]. |
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基于ASTER GDEM和均值变点分析的中国东北地形起伏度研究 [J].https://doi.org/10.13448/j.cnki.jalre.2016.180 URL [本文引用: 1] 摘要
地形起伏度是指某一确定区域内最高点和最低点之间的高差,是宏观尺度上比较适宜的地形分析指标,而确定最佳统计单元的大小是提取地形起伏度的关键。本文以中国东北地区为研究区域,以ASTER GDEMv2为数据源,基于Python模块编程,利用窗口分析方法依次提取n×n（n=2,3,4,……,198,199,200）网格下的地形起伏度,然后采用均值变点分析方法计算平均地形起伏度的最佳统计单元大小,最后将东北地区的地形起伏度进行分级。研究结果表明：1）通过Python模块编程可以实现提取地形起伏度的自动化运行;2）均值变点分析方法能够有效得检测出平均地形起伏度与网格面积拟合曲线上由陡变缓的拐点,利用该方法得到基于ASTER GDEM提取中国东北地区地形起伏度的最佳统计单元面积为2.62km^2;3）东北地区整体起伏不大,以小起伏和微起伏为主,山地多为中小起伏。
Analysis on the relief amplitude in Northeast China based on ASTER GDEM and mean change point method [J].https://doi.org/10.13448/j.cnki.jalre.2016.180 URL [本文引用: 1] 摘要
地形起伏度是指某一确定区域内最高点和最低点之间的高差,是宏观尺度上比较适宜的地形分析指标,而确定最佳统计单元的大小是提取地形起伏度的关键。本文以中国东北地区为研究区域,以ASTER GDEMv2为数据源,基于Python模块编程,利用窗口分析方法依次提取n×n（n=2,3,4,……,198,199,200）网格下的地形起伏度,然后采用均值变点分析方法计算平均地形起伏度的最佳统计单元大小,最后将东北地区的地形起伏度进行分级。研究结果表明：1）通过Python模块编程可以实现提取地形起伏度的自动化运行;2）均值变点分析方法能够有效得检测出平均地形起伏度与网格面积拟合曲线上由陡变缓的拐点,利用该方法得到基于ASTER GDEM提取中国东北地区地形起伏度的最佳统计单元面积为2.62km^2;3）东北地区整体起伏不大,以小起伏和微起伏为主,山地多为中小起伏。
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山体效应主要形成因素及其定量化研究 [D].Quantitative study of mass elevation effect based on its main forming-factors [D]. |
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佛坪国家级自然保护区植被垂直带谱及其与邻近地区的比较 [J].
在首先确定垂直带划分的原则后将佛坪自然保护区植被划分为落叶阔叶林带、中山小叶林带和亚高山针叶林带3个垂直带,各垂直带植被物种组成的区系、生活型组成和物种多样性的差异证实了这种划分的合理性。与邻近地区植被垂直带谱的比较表明,佛坪自然保护区的植被垂直带谱与秦岭北坡有明显差异,表现为典型的暖温带与北亚热带过渡区域的植被景观,虽然基带以上各植被带暖温带特色很明显,但其植被属性应是北亚热带的。
Vertical zone spectrum of vegetation in Foping National Reserve and the comparison with the adjacent areas [J].
在首先确定垂直带划分的原则后将佛坪自然保护区植被划分为落叶阔叶林带、中山小叶林带和亚高山针叶林带3个垂直带,各垂直带植被物种组成的区系、生活型组成和物种多样性的差异证实了这种划分的合理性。与邻近地区植被垂直带谱的比较表明,佛坪自然保护区的植被垂直带谱与秦岭北坡有明显差异,表现为典型的暖温带与北亚热带过渡区域的植被景观,虽然基带以上各植被带暖温带特色很明显,但其植被属性应是北亚热带的。
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白水江自然保护区植被区系特征分析 [J].
分析了白水江自然保护区植被区系特征。其结果是：该区系具明显的温带性质；起源古老，具有第三纪亚热带亚高山森林植物区系在第四纪冰期前的历史联系及冰期后的分化特征；地理成分复杂，替代过渡现象明显。同时用主成分分析（Ｐ．Ｃ．Ａ．）和信息聚类分析（ＩＣ．Ａ．）方法对本区系与国内其它１３个具有代表性地区的种子植物区系进行了比较分析，将１４个地区可分为５组。实践证明，可以客观地反映各区系间的异同。
The analysis of flora characteristics Baishuijiang Natural Sanctuary in Gansu [J].
分析了白水江自然保护区植被区系特征。其结果是：该区系具明显的温带性质；起源古老，具有第三纪亚热带亚高山森林植物区系在第四纪冰期前的历史联系及冰期后的分化特征；地理成分复杂，替代过渡现象明显。同时用主成分分析（Ｐ．Ｃ．Ａ．）和信息聚类分析（ＩＣ．Ａ．）方法对本区系与国内其它１３个具有代表性地区的种子植物区系进行了比较分析，将１４个地区可分为５组。实践证明，可以客观地反映各区系间的异同。
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试论山地的生态特征及山地生态学的研究内容 [J].
山地是一个生态复杂系统，它具有特定的结构和功能，拥有丰富的生物多样性资源、水资源、矿产资源和旅游资源。开展山地生态学研究对阐明山地系统的结构与功能、山地的生态现象与过程，以及合理开发利用和保护山地资源都有极为重要的意义。本文在简要分析山地地形的主要要素对生态因子影响的基础上，对山地的生态效应进行了归纳，探讨了山地生态学应包含的主要研究内容。作者认为，在山区，地形地貌是形成山地结构和功能以及各种生态现象和过程的最根本因素，它通过改变地表的光、热、水、土、肥等生态因子而发生作用。因此，山地生态学应把地形地貌与各种生态现象和过程的相互作用作为其核心的研究内容。作者提出，山地生态学研究主要包括： 山地生态复杂性与生物多样性、山地气候变化、山地生态工程、山区可持续发展综合研究以及山地生态学研究技术与方法论等内容。
Ecological characteristics of mountains and research issues of mountain ecology [J].
山地是一个生态复杂系统，它具有特定的结构和功能，拥有丰富的生物多样性资源、水资源、矿产资源和旅游资源。开展山地生态学研究对阐明山地系统的结构与功能、山地的生态现象与过程，以及合理开发利用和保护山地资源都有极为重要的意义。本文在简要分析山地地形的主要要素对生态因子影响的基础上，对山地的生态效应进行了归纳，探讨了山地生态学应包含的主要研究内容。作者认为，在山区，地形地貌是形成山地结构和功能以及各种生态现象和过程的最根本因素，它通过改变地表的光、热、水、土、肥等生态因子而发生作用。因此，山地生态学应把地形地貌与各种生态现象和过程的相互作用作为其核心的研究内容。作者提出，山地生态学研究主要包括： 山地生态复杂性与生物多样性、山地气候变化、山地生态工程、山区可持续发展综合研究以及山地生态学研究技术与方法论等内容。
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青藏高原与东西两侧大陆的气温差异 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-6616.2006.04.001 URL [本文引用: 1] 摘要
主要对我国昆仑山-秦岭以南的东西部气温的差异问题进行简要讨论。比较气象台站实测气温和换算至海面后的温度，明显反映西部、中部和东部3个地貌阶块的海面气温自西向东逐级降低。我国西部高原地区全年温度较东部丘陵平原区相对偏高，主要原因在于青藏高原和南亚次大陆主要为西南季风所控制，致使气温相对偏高，而东部深受东南季风和来自高纬冬季风的影响，气温相对偏低。因而，全球变化和区域性季风气候是导致东西部气温差异的主导原因，而不能笼统地归之为高原增温效应和东部“冷槽”影响所致。
Temperature difference between the Qinghai-Tibet Plateau and its contiguous areas [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-6616.2006.04.001 URL [本文引用: 1] 摘要
主要对我国昆仑山-秦岭以南的东西部气温的差异问题进行简要讨论。比较气象台站实测气温和换算至海面后的温度，明显反映西部、中部和东部3个地貌阶块的海面气温自西向东逐级降低。我国西部高原地区全年温度较东部丘陵平原区相对偏高，主要原因在于青藏高原和南亚次大陆主要为西南季风所控制，致使气温相对偏高，而东部深受东南季风和来自高纬冬季风的影响，气温相对偏低。因而，全球变化和区域性季风气候是导致东西部气温差异的主导原因，而不能笼统地归之为高原增温效应和东部“冷槽”影响所致。
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Temperature variation along northern and southern slope of Mt. Taibai, China [J].https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2006.07.001 URL [本文引用: 1] 摘要
Altitudinal change in temperatures has a major effect on the distribution of plants and vegetation along an elevational gradient in mountainous areas. In order to explore changes in temperatures in Mt. Taibai (3767 m a.s.l.), Qinling Mountains, the highest mountain in eastern mainland China, we used temperature microloggers to measure the temperature throughout a year on the northern and southern slopes. The measurement was conducted at 16 different elevations between 1250 and 3250 m from August 2001 to July 2002. The results showed that with an increase of altitude, the annual mean temperature (AMT) decreased at a lapse rate of 0.34 ± 0.04 and 0.50 ± 0.02 °C/100 m on the southern and northern slopes, respectively. The lapse rates of monthly mean temperatures (MMT) showed a large seasonal difference, with a higher value in the summer than in the winter, ranging from 0.14 ± 0.05 to 0.43 ± 0.05 °C/100 m on the southern slope, and from 0.29 ± 0.03 to 0.63 ± 0.02 °C/100 m on the northern slope. The accumulated temperature above 0 °C (AT0) decreased at a lapse rate of 98.6 ± 13.0 and 142.5 ± 3.75 °C days/100 m along the southern and northern slopes, respectively. The annual mean diurnal range of temperature (ADRT) was higher on the southern slope than on the northern slope, while the annual range of temperature (ART) showed a converse pattern. The ART declined at a lapse rate of 0.24 ± 0.07 and 0.32 ± 0.04 °C/100 m on the southern and northern slopes. Our results revealed that lapse rates of temperature variables showed large spatial and seasonal changes, and these changes should be taken into account for analysis of vegetation–climate relationships in mountainous areas.
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