Please wait a minute...
img

官方微信

高级检索
中国沙漠  2018, Vol. 38 Issue (3): 484-491    DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2017.00056
沙漠与沙漠化     
基于CASS和ArcGIS的新月形沙丘属性参数提取
李爱敏1,2,3, 韩致文1, 钟 帅1,2, 郭彩赟1,2
1.中国科学院西北生态环境资源研究院 中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室, 甘肃 兰州 730000
2.中国科学院大学, 北京 100049
3.菏泽学院 资源与环境系, 山东 菏泽 274015
Attributive Parameter Extraction of the Barchan Dune Based on CASS and ArcGIS
Li Aimin1,2,3, Han Zhiwen1, Zhong Shuai1,2, Guo Caiyun1,2
1.Key Laboratory of Desert and Desertification, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China
2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3.Resources and Environment Department, Heze University, Heze 274015, Shandong, China
 全文: PDF 
摘要: 在塔克拉玛干沙漠腹地选取新月形沙丘演变监测区,运用华测X90 GNSS接收机RTK工作模式,获取精度达毫米级的沙丘表面高时空分辨率三维坐标,应用地藉成图软件CASS 9.0和地理信息数据分析软件ArcGIS 10.0对三维坐标数据进行处理,提取新月形沙丘的坡长、坡角、高度、宽度、脊线长度、两翼距离和夹角、体积、表面积和投影面积、坡度坡向等属性信息数据,多期监测数据叠加分析,求算沙丘侵蚀堆积量、移动速度和移动方向等沙丘演变信息。结果表明:在第1次和第2次监测期间,代表性新月形沙丘处于堆积增大状态,堆积量51.4 m3,移动速度16.0 m·a-1左右,移动方向226°45′,沙丘移动方向与主风向NE一致。基于CASS和ArcGIS的新月形沙丘属性参数提取,是量化研究沙丘形态演变过程和位置迁移动态、明确沙丘演变中各属性参数间数值关系的有效途径。
关键词: 塔克拉玛干沙漠 新月形沙丘 三维坐标测量 DEM 属性信息提取    
Abstract: Selecting the monitoring area of the barchan dune evolution in the hinterland of Taklimakan Desert, we get high temporal resolution three-dimensional coordinate data of the dune surface with a precision of millimeter using the RTK working mode of Huace X90 GNSS receiver. With the help of the geological mapping software CASS 9.0 and the geographic data analysis software ArcGIS 10.0, we try to perform three-dimensional coordinate data processing and extract the data of attribute information of the barchan dune, such as slope length, slope angle, height, width, ridge length, distance between two wings and included angle, volume, dune surface area and projection area, slope and aspect, etc. Experiencing a multi-period overlay analysis of monitoring data, we are able to calculate erosion/acumulation, movement speed and direction, and other information data of the sand dune evolution. The results show that the typical barchan dunes are in the state of accumulation between the first and the second monitoring period, the accumulation is 51.4 m3, the moving speed is about 16.0 m·a-1 and the direction is 226°45′, the movement direction is consistent with the main wind direction (NE) in this area. Attributive parameter extraction of the barchan dune based on CASS and ArcGIS is an effective way to quantitatively study the morphological evolution process and location migration dynamics of the dune, and to clarify the numerical relationships among the attribute parameters during the sand dune evolution process.
Key words: Taklimakan Desert    barchan dune    three-dimensional coordinate measurement    DEM    attributive information extraction
收稿日期: 2017-05-17 出版日期: 2018-06-14
ZTFLH:  P931.3  
基金资助: 国家自然科学基金面上项目(41371025);
国家科技支撑计划项目(2015BAC06B01-01)
作者简介: 李爱敏(1981—), 女, 山东鄄城人, 博士研究生,从事风沙地貌与防沙工程研究。 E-mail: aiminliok@126.com
服务  
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章  
李爱敏
韩致文
钟 帅
郭彩赟

引用本文:

李爱敏, 韩致文, 钟 帅, 郭彩赟. 基于CASS和ArcGIS的新月形沙丘属性参数提取[J]. 中国沙漠, 2018, 38(3): 484-491.

Li Aimin, Han Zhiwen, Zhong Shuai, Guo Caiyun. Attributive Parameter Extraction of the Barchan Dune Based on CASS and ArcGIS. Journal of Desert Research, 2018, 38(3): 484-491.

链接本文:

http://www.desert.ac.cn/CN/10.7522/j.issn.1000-694X.2017.00056        http://www.desert.ac.cn/CN/Y2018/V38/I3/484

[1] Faria R,Ferreiral D,Sismeiro J L,et al.Wind tunnel and computational study of the stoss slope effect on the Aeolian erosion of transverse sand dunes[J].Aeolian Research,2011,3(3):303-314.<br />
[2] Frank A,Kocurek G.Airflow up the stoss slope of sand dunes:limitations of current understanding[J].Geomorphology,1996,17(1/2/3):47-54.<br />
[3] 吴正.风沙地貌学[M].北京:科学出版社,1987.<br />
[4] 杨岩岩,刘连友,屈志强等.新月形沙丘研究进展[J].地理科学,2014,34(1):76-83.<br />
[5] 董玉祥,黄德.海岸新月形沙丘移动与形态变化的典型研究[J].地理科学,2014,34(7):863-869.<br />
[6] Kocurek G,Ewing R C.Aeolian dune field self-organization-implications for the formation of simple versus complex dune-field patterns[J].Geomorphology,2005,72(1/2/3/4):94-105.<br />
[7] 李恒鹏,陈广庭.塔克拉玛干沙漠腹地复合沙垄间地新月形沙丘的逆向演变[J].中国沙漠,1999,19(2):134-138.<br />
[8] Bourke M C.Barchan dune asymmetry:observations from Mars and Earth[J].Icarus,2010,205(1):183-197.<br />
[9] Hersen P.On the crescentic shape of barchan dunes[J].European Physical Journal B,2004,37(4):507-514.<br />
[10] 韩致文,杜鹤强,缑倩倩,等.新月形沙丘表面100 cm高度内风沙流输沙量垂直分布函数分段拟合[J].地理科学,2012,32(7):892-897.<br />
[11] Frank A,Kocurek G.Airflow up the stoss slop of sand dune:limitation of current understanding[J].Geomorphology,1996,17(1/2/3):47-54.<br />
[12] 袁占良,张建霞,张子平.DEM技术在土地利用可视化中的研究与应用[J].测绘科学,2006,31(3):119-120.<br />
[13] 何磊,李志琴.基于DEM的白云山区域三维景观模型的建立和应用[J].环境科学与技术,2011,34(12H):367-369.<br />
[14] Bi H X,Li X Y,Guo M X,et al.Digital terrain analysis based on DEM[J].Frontiers of Forestry in China,2006,1(1):54-58.<br />
[15] 杜鹤强,韩致文,邓晓红,等.基于GIS空间分析技术的新月形沙丘表面输沙率模型研究[J].中国沙漠,2011,31(4):815-823.<br />
[16] Hugenholtz C H,Wolfe S A.Recent stabilization of active sand dunes on the Canadian prairie and relation to recent climate variations[J].Geomorphology,2005,68(1/2):131-147.<br />
[17] Weng W S,Hunt J C R,Carruthers D J et al.Air flow and sand transport over sand-dunes[J].Acta Mechanica Supplementum,1991,2(Suppl):1-22.<br />
[18] Qi R,Qi M,Li K,et al.The research on the method of 3D terrain generation based on the digital terrain map[J].Electronic Design Engineering,2014,22(7):191-193.<br />
[19] 丛殿阁,庞红丽,方苗,等.基于DEM和ETM的腾格里沙漠北缘沙丘形态特征提取[J].中国矿业,2014,23(增刊2):153-159.<br />
[20] Chen Y H,Tong X.Modeling screening efficiency with vibrational parameters based on DEM 3D simulation[J].Mining Science and Technology,2010,20(4):615-620.<br />
[21] 卢贺,王志华,陈汝城,等.基于DEM的三维景观在流域模拟中的应用[J].电脑知识与技术,2009,5(32):9054-9055.<br />
[22] 彭博,谢志伟.基于ArcGIS的三维地图制作[J].科技信息,2014,11:52-52.<br />
[23] Bo T L,Zheng X J.The formation and evolution of aeolian dune elds under unidirectional wind[J].Geomorphology,2011,134(3):408-416.<br />
[24] Dinieg S,Glasner K,Byrne S.Long-time evolution of models of aeolian sand dune elds:in uence of dune formation and collision[J].Geomorphology,2010,121(1):55-68.<br />
[25] 汤国安,李发源,刘学军.数字高程模型教程[M].北京:科学出版社,2010.<br />
[26] Han Z Z,Han R D,Mao S J,et al.Research and application on integration modeling of 3D bodies coal mine with blended data model based on TIN and ARTP[J].Journal of Coal Science and Engineering(China),2007,13(3):276-280.<br />
[27] 汤国安,杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M].北京:科学出版社,2012.<br />
[28] 王春,李虎,杨军生,等.新型格网DEM等高线生成技术与方法[J].地球信息科学学报,2015,17(2):160-165.<br />
[29] 田智慧,武舫,雄伟,等.基于DEM的三维地图研究[J].安徽师范大学学报:自然科学版,2005,28(1):103-107.<br />
[30] Li Y,Yang L H.Based on Delaunay triangulation DEM of terrain model[J].Computer and Information Science,2009,2(2):137-137.<br />
[31] Li Y,Chen H.The research on the displaying methods of visual digital terrain based on DEM data[C]//World Congress on Intelligent Control and Automation,2002:134-138.<br />
[32] 朱永清,李占斌,崔灵周.基于GIS地貌形态特征分形信息维数与等高距关系研究[J].水土保持学报,2005,19(1):105-108.
[1] 彭艳梅, 王舒, 肖高翔, 高磊, 何清, 刘新春. 塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区大气气溶胶散射系数影响因子[J]. 中国沙漠, 2018, 38(2): 384-392.
[2] 廖小荷, 何清, 金莉莉, 杨兴华, 买买提艾力·买买提依明, 霍文, 杨帆. 塔克拉玛干沙漠腹地冬季积雪下垫面地表反照率及土壤温湿度变化特征[J]. 中国沙漠, 2018, 38(2): 393-400.
[3] 李超, 董治宝, 陈国祥, 杨军怀, 石唯康. 柴达木盆地察尔汗盐湖北侧沙丘黏性沉积物特征[J]. 中国沙漠, 2018, 38(1): 68-75.
[4] 金莉莉, 李振杰, 何清, 霍文, 杨帆, 杨兴华. 塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地中心区域与边缘地带小气候[J]. 中国沙漠, 2017, 37(5): 986-996.
[5] 徐贵江, 董治宝, 王中原. 柴达木盆地新月形沙丘和线性沙丘共生现象[J]. 中国沙漠, 2017, 37(3): 407-413.
[6] 周成龙, 杨兴华, 霍文, 钟昕洁, 杨帆, 何清. 塔克拉玛干沙漠腹地降水特征[J]. 中国沙漠, 2017, 37(2): 343-348.
[7] 沙莎, 郭铌, 李耀辉, 胡蝶, 王丽娟. 温度植被干旱指数(TVDI)在陇东土壤水分监测中的适用性[J]. 中国沙漠, 2017, 37(1): 132-139.
[8] 郭彩贇, 韩致文, 李爱敏. 塔克拉玛干沙漠地区沙尘暴研究进展[J]. 中国沙漠, 2016, 36(6): 1646-1652.
[9] 张文斌, 买买提艾力·买买提依明, 何清, 霍文, 杨兴华, 杨帆. 塔克拉玛干沙漠腹地土壤热通量变化特征[J]. 中国沙漠, 2016, 36(6): 1666-1671.
[10] 杨帆, 王顺胜, 何清, 霍文, 杨兴华, 郑新倩, 王毅, 蔡文军, 买买提艾力·买买提依明. 塔克拉玛干沙漠腹地地表辐射与能量平衡[J]. 中国沙漠, 2016, 36(5): 1408-1418.
[11] 常兆丰, 李易珺, 王亮, 王强强, 张剑挥, 唐进年, 张德魁, 王祺. 新月形沙丘维持相对稳定的两种过程[J]. 中国沙漠, 2016, 36(4): 871-876.
[12] 代亚亚, 何清, 陆辉, 杨兴华, 周长帅. 塔克拉玛干沙漠腹地复合型纵向沙垄区近地层沙尘水平通量及粒度特征[J]. 中国沙漠, 2016, 36(4): 918-924.
[13] 魏亚平, 范敬龙, 徐新文, 金小军, 周宏伟. 塔克拉玛干沙漠南部地下水化学演化模拟[J]. 中国沙漠, 2016, 36(3): 798-804.
[14] 买买提艾力·买买提依明, 李振杰, 金莉莉, 缪启龙, 何清. 塔克拉玛干沙漠湍流尺度[J]. 中国沙漠, 2015, 35(4): 983-993.
[15] 邓煜霖, 塔西甫拉提·特依拜, 姜红涛, 张飞, 买买提·沙吾提, 努尔麦麦提江·吾布力卡斯穆. 艾比湖流域NDVI垂直梯度变化特征[J]. 中国沙漠, 2015, 35(2): 508-513.