基于元胞自動機的黃土溝谷發(fā)育模擬.pdf

1、黃土高原發(fā)育著最為典型的黃土溝谷地貌，對黃土溝谷的形態(tài)及發(fā)育態(tài)勢的研究，是黃土地貌研究的重點內(nèi)容。雖然黃土溝谷及匯水流域的形成與發(fā)展在所有地貌類型中屬于最為快速的，但仍然經(jīng)歷了幾萬年乃至幾十萬年漫長的過程。因此，利用物理模擬與數(shù)值模擬的手段，并借助GIS空間分析方法，研究黃土溝谷的發(fā)育進程與基本規(guī)律，具有重要的理論意義與實用價值。
　　本研究借助室內(nèi)人工模擬降雨條件下實測的多期高精度黃土小流域DEM數(shù)據(jù)，運用“自下而上”的元胞自動

2、機建模方法，構(gòu)建基于元胞自動機的黃土溝谷發(fā)育模型，在此基礎(chǔ)上，分析了黃土溝谷發(fā)育與侵蝕變化的關(guān)系。
　　論文的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.構(gòu)建了基于元胞自動機的黃土溝谷發(fā)育模型
　　本文嘗試將元胞自動機的轉(zhuǎn)換規(guī)則從定性分類，拓展至定量回歸，將元胞的高程變化分為降低、增加和不變?nèi)?，對各類高程變化進行回歸模擬。在合理確定空間變量條件下，采用決策樹算法挖掘元胞高程變化類別的轉(zhuǎn)換規(guī)則，建立回歸模型估測高程變化值，以構(gòu)建基于

3、元胞自動機的黃土溝谷發(fā)育模型，可以在溝谷形態(tài)和高程變化上同時表達黃土小流域的溝谷發(fā)育過程。
　　2.實現(xiàn)了黃土溝谷發(fā)育的動態(tài)過程模擬
　　本文利用所構(gòu)建的基于元胞自動機的黃土溝谷發(fā)育模型，分別對單期和多期黃土小流域的溝谷發(fā)育過程進行模擬，并分別從水平溝谷形態(tài)和垂直高程兩個方面對模型進行驗證。模擬實驗表明:流域內(nèi)高程變化類別的轉(zhuǎn)換規(guī)則對不同的空間變量依賴程度不同，對距離變量的依賴程度最大。模型在水平溝谷形態(tài)的模擬精度為73.7

4、％，并在多期模擬黃土小流域的正負地形應(yīng)用中取得較好的效果;在垂直高程上的驗證結(jié)果雖然存在局部誤差，但黃土溝谷高程變化趨勢基本正確。
　　3.分析了黃土溝谷發(fā)育與侵蝕變化的動態(tài)關(guān)系
　　通過模擬黃土小流域的高程變化，分析其溝谷發(fā)育與侵蝕變化的關(guān)系。結(jié)果表明:模擬的黃土溝谷與實測溝谷的發(fā)育和侵蝕存在一定共性，溝頭高程變化最大，侵蝕強烈，發(fā)育旺盛;溝谷側(cè)蝕次之;溝底處高程變化最小，侵蝕最微弱。
　　該研究是利用物理模擬與數(shù)值