專利名稱：一種沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
為全面掌握沙漠的現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)，為國家防沙治沙提供科學(xué)判據(jù)，開展沙漠監(jiān)測和評價是一項十分必要的工作。遙感是采集沙漠現(xiàn)狀及其變化信息的重要技術(shù)手段。國內(nèi)外已經(jīng)對運用遙感技術(shù)進行沙漠監(jiān)測做了大量的研究。國外利用衛(wèi)星遙感進行沙漠監(jiān)測研究始于20世紀70年代，當時人們多用植被指數(shù)所反映的土地退化來表示沙質(zhì)荒漠化以及土壤鹽潰化所帶來的
荒漠化。進入80年代，多波段、多時相的遙感數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于荒漠化監(jiān)測以及植被圖與土地利用圖的制作，這一時期，主要是結(jié)合荒漠地表及荒漠植被的光譜特征實驗進行目視判讀。90年代以來，遙感數(shù)據(jù)源更加豐富，方法日趨成熟，常用的遙感數(shù)據(jù)有美國的Landsat的TM與MSS，法國的SPOT、印度的IRS以及高光譜MODIS等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。盡管遙感數(shù)據(jù)的光譜分辨率、福射分辨率、時間分辨率和空間分辨率在不斷提聞，但目視判讀仍是荒漠化研究和動態(tài)分析的主要手段，與以前不同的是研究的內(nèi)容更加廣泛，開始考慮地形起伏、溝谷信息在荒漠化分類、分級中的作用等。然而迄今為止，觀測范圍也只能局限于沙丘場中的局部的若干個沙丘，還無法對沙漠邊緣擴展進行長時間的實時觀測，僅能辨識出沙質(zhì)地表情況；無法辨識沙源厚度，更無法對沙漠邊緣擴展過程進行再現(xiàn)和預(yù)測了。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，人們開始嘗試通過求解連續(xù)介質(zhì)理論的初邊值問題和制定若干簡單的規(guī)則，由計算機反復(fù)操作這些規(guī)則直到給出沙丘或沙丘場的大致形貌。在對單一沙丘的模擬方面,最具代表性的工作是Sauermann等提出的連續(xù)沙丘模型。該模型能夠再現(xiàn)出與實際沙丘形態(tài)吻合較好的新月形沙丘，并能夠應(yīng)用于火星沙丘和沙丘間碰撞行為的研究。但是，由于模擬結(jié)果在很大程度上依賴于所給定的初始構(gòu)型尺度，特別是當沙丘場中有較多不同大小的沙丘時，相應(yīng)的流場難以準確計算，且計算量大。盡管該方法已經(jīng)推廣到沙丘碰撞行為以及火星沙丘的研究，但要應(yīng)用該方法模擬整個沙丘場形成和發(fā)展過程，還非常困難。在對沙丘場模擬的方面，比較具有代表性的工作分別是Werner建立的沙丘場元胞自動機模型和Nishimori建立的沙丘場映射格子模型。他們的探索近乎成功。他們所給出的沙丘場圖案能夠體現(xiàn)出沙源和風(fēng)向的影響。但是，所制定的操作規(guī)則過于脫離風(fēng)沙運動的實際過程，并沒有從本質(zhì)上反映風(fēng)沙運動的機理。比如人為規(guī)定體積元的尺寸并規(guī)定這些體積元每次向前移動5個體積元長度的距離。因而所給出的結(jié)果僅僅是與實際沙丘場形貌相似的圖案，無法給出與真實的沙漠邊緣擴展相對應(yīng)的時間和空間尺度。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在測量難度大與測量結(jié)果實用性差等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法，以實現(xiàn)測量難度小與測量結(jié)果實用性強的優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法，包括
a、建立沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型；
b、獲取至少包括沙漠邊緣某時刻的地表形態(tài)、地表植被蓋度和高度、以及風(fēng)速變化信息中至少一種的模擬沙漠邊緣沙化過程所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并輸入所述沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型；
C、所述沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型，基于輸入的模擬沙漠邊緣沙化過程所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對相應(yīng)沙漠邊緣的沙化過程進行定量模擬處理，得到相應(yīng)沙漠邊緣在相應(yīng)時刻的定量模擬畫面；
d、基于所述沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型定量模擬處理所得定量模擬畫面，提取相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息；
e、基于提取所得相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息，對相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息進行對比，獲取相應(yīng)沙漠邊緣的沙化過程擴展速度在時間和空間上的變化規(guī)律。進一步地,步驟a具體包括
al、計算區(qū)域劃分，即，將待模擬的計算區(qū)域按照地表情況，劃分為三類性質(zhì)的區(qū)域，即沙漠區(qū)域、過渡區(qū)域與綠洲區(qū)域，其中
在所述沙漠區(qū)域中，沒有植被覆蓋，僅有以橫向沙丘為主的沙丘；
在所述過渡區(qū)域，有植被覆蓋，還有以單個新月形沙丘為主的沙丘；
在所述綠洲區(qū)域，有植被覆蓋，沒有沙丘；
a2、沙床的離散化，S卩，將床面離散為長度為L、寬度為W、以及高度為床面高度H的沙體元；該沙體元為表征沙粒群體質(zhì)量的物質(zhì)單元；
a3、局部風(fēng)速計算，即，在計算由于局部地形引起的風(fēng)速變化前，根據(jù)沙漠區(qū)域的來流風(fēng)速確定過渡帶內(nèi)不同空間位置處的來流風(fēng)速，當相應(yīng)的沙漠邊緣屬于過渡區(qū)域時，沿過渡帶方向，來流風(fēng)速連續(xù)降低，且呈線性關(guān)系；并根據(jù)來流風(fēng)速計算沙丘表面的局部風(fēng)速；a4、輸沙率計算，即，在過渡區(qū)域內(nèi)考慮植被蓋度隨空間的變化，在模擬開始時需要給出植被蓋度和植被高度的分布情況，計算得到考慮植被影響后的每個沙體元位置的實際輸
沙率Qikf,為在相應(yīng)沙漠邊緣，有植被覆蓋區(qū)域輸沙率與無植被覆蓋區(qū)域
輸沙率的比值，其隨植被蓋度的增加呈負值數(shù)關(guān)系減少，胃為植被蓋度；
a5、被侵蝕沙體元質(zhì)量和傳輸距離計算及床面修正，即，根據(jù)實際輸沙率、植被蓋度和風(fēng)速等確定被侵蝕沙體元的質(zhì)量和沉積位置；然后，考慮床面的崩塌行為；
當沙源厚度大于植被高度后，植被會死亡，植被蓋度為0，在模型中需要考慮植被蓋度的這一變化；
a6、判讀計算的時間是否超過預(yù)計計算的時間，如果是結(jié)束計算，否則以新的床面為初始條件重新執(zhí)行步驟a3_a5的操作。
進一步地,步驟b具體包括
結(jié)合實際野外觀測與遙感圖像分析，獲取沙漠邊緣某時刻的地表形態(tài)、以及地表植被蓋度和高度；根據(jù)氣象數(shù)據(jù)，獲取沙漠邊緣某時刻的風(fēng)速變化信息；
將所得沙漠邊緣某時刻的地表形態(tài)、以及地表植被蓋度和高度，作為初始條件，輸入沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型；同時，將沙漠邊緣某時刻的風(fēng)速變化信息，作為邊界條件，輸入輸入沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型。本發(fā)明各實施例的沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法，由于包括建立沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型；獲取模擬沙漠邊緣沙化過程所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，輸入該預(yù)測模型；沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型，基于輸入的模擬沙漠邊緣沙化過程所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對相應(yīng)沙漠邊緣的沙化過程進行定量模擬處理，得到相應(yīng)沙漠邊緣在相應(yīng)時刻的定量模擬畫面；基于所得定量模擬畫面，提取相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息，對相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息進行對比，獲取相應(yīng)沙漠邊緣的沙化過程擴展速度在時間和空間上的變化規(guī)律；可以有效的獲得沙漠邊緣擴展速度的時間和空間變化規(guī)律，從而為沙漠擴展的防治以及防沙治沙措施的實施提供必要地理論支持；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中測量難度大與測量結(jié)果實用性差的缺陷，以實現(xiàn)測量難度小與測量結(jié)果實用性強的優(yōu)點。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖Ia和圖Ib為甘肅民勤地區(qū)荒漠綠洲過渡帶示意照片；
圖2為本發(fā)明沙漠邊緣擴展速度預(yù)測方法的流程示意 圖3為本發(fā)明沙漠邊緣擴展速度預(yù)測方法中建立沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型的流程示意 圖4a為沙漠邊緣擴展速度隨風(fēng)速的變化曲線示意 圖4b為沙漠邊緣擴展速度隨粒徑的變化曲線示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法。如圖2所示，本實施例包括
a、建立沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型；
如圖3所示,步驟a具體包括
步驟100 :計算區(qū)域劃分，即，將待模擬的計算區(qū)域按照地表情況，劃分為三類性質(zhì)的區(qū)域，即沙漠區(qū)域、過渡區(qū)域與綠洲區(qū)域，其中在所述沙漠區(qū)域中，沒有植被覆蓋，僅有以橫向沙丘為主的沙丘；
在所述過渡區(qū)域，有植被覆蓋，還有以單個新月形沙丘為主的沙丘；
在所述綠洲區(qū)域，有植被覆蓋，沒有沙丘；
步驟101 :沙床的離散化，即，將床面離散為長度為L、寬度為W、以及高度為床面高度H的沙體元；該沙體元為表征沙粒群體質(zhì)量的物質(zhì)單元； 步驟102 :局部風(fēng)速計算，即，在計算由于局部地形引起的風(fēng)速變化前，根據(jù)沙漠區(qū)域的來流風(fēng)速確定過渡帶內(nèi)不同空間位置處的來流風(fēng)速，當相應(yīng)的沙漠邊緣屬于過渡區(qū)域時，沿過渡帶方向，來流風(fēng)速連續(xù)降低，且呈線性關(guān)系；并根據(jù)來流風(fēng)速計算沙丘表面的局部風(fēng)速；
步驟103 :輸沙率計算，即，在過渡區(qū)域內(nèi)考慮植被蓋度隨空間的變化，在模擬開始時需要給出植被蓋度和植被高度的分布情況，計算得到考慮植被影響后的每個沙體元位置的
實際輸沙率1為在相應(yīng)沙漠邊緣，有植被覆蓋區(qū)域輸沙率與無植被覆
蓋區(qū)域輸沙率的比值，其隨植被蓋度的增加呈負值數(shù)關(guān)系減少，胃為植被蓋度；
步驟104 :被侵蝕沙體元質(zhì)量和傳輸距離計算及床面修正，即，根據(jù)實際輸沙率、植被蓋度和風(fēng)速等確定被侵蝕沙體元的質(zhì)量和沉積位置；然后，考慮床面的崩塌行為；
當沙源厚度大于植被高度后，植被會死亡，植被蓋度為0，在模型中需要考慮植被蓋度的這一變化；
步驟105 :判讀計算的時間是否超過預(yù)計計算的時間，如果是則只需步驟106 ;否則返回步驟102，以新的床面為初始條件重新執(zhí)行步驟步驟102-步驟105的操作；
步驟106 :結(jié)束計算；
在上述步驟100-步驟106中，步驟100-步驟101為初始條件，步驟102-步驟106為發(fā)展過程(即具體預(yù)測過程)；
b、獲取至少包括沙漠邊緣某時刻的地表形態(tài)、地表植被蓋度和高度、以及風(fēng)速變化信息中至少一種的模擬沙漠邊緣沙化過程所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并輸入沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型；
在步驟b中，具體包括
結(jié)合實際野外觀測與遙感圖像分析，獲取沙漠邊緣某時刻的地表形態(tài)、以及地表植被蓋度和高度；根據(jù)氣象數(shù)據(jù)，獲取沙漠邊緣某時刻的風(fēng)速變化信息；
將所得沙漠邊緣某時刻的地表形態(tài)、以及地表植被蓋度和高度，作為初始條件，輸入沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型；同時，將沙漠邊緣某時刻的風(fēng)速變化信息，作為邊界條件，輸入輸入沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型；
C、沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型，基于輸入的模擬沙漠邊緣沙化過程所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對相應(yīng)沙漠邊緣的沙化過程進行定量模擬處理，得到相應(yīng)沙漠邊緣在相應(yīng)時刻的定量模擬畫面；
在步驟c中，可以根據(jù)不同沙漠邊緣的區(qū)域性質(zhì)，對相應(yīng)沙漠邊緣沙化過程的擴展速度進行定量模擬處理；具體地
當相應(yīng)沙漠邊緣屬于沙丘區(qū)域時，在沙漠擴展擴展速度模擬中需執(zhí)行以下改進操作在計算由于局部地形引起的風(fēng)速變化前，根據(jù)沙漠區(qū)域的來流風(fēng)速確定過渡帶內(nèi)不同空間位置處的來流風(fēng)速；在過渡區(qū)域內(nèi)考慮植被蓋度隨空間的變化，在模擬開始時需要給出植被蓋度和植被高度的分布情況，計算得到考慮植被影響后的每個沙體元位置的實際輸沙率；當沙源厚度大于植被高度后，植被會死亡，在模型中需要考慮植被蓋度的變化； 當相應(yīng)的沙漠邊緣屬于過渡區(qū)域時，沿過渡帶方向，風(fēng)速連續(xù)降低，且呈線性關(guān)系；在相應(yīng)沙漠邊緣，有植被覆蓋區(qū)域輸沙率與無植被覆蓋區(qū)域輸沙率的比值，隨植被蓋度的增加呈負值數(shù)關(guān)系減少，即按以下公式減少
么=0及5 ；
其中，么為輸沙率的比值,胃為植被蓋度；
d、基于沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型定量模擬處理所得定量模擬畫面，提取相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息；
e、基于提取所得相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息，對相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息進行對比，獲取相應(yīng)沙漠邊緣的沙化過程擴展速度在時間和空間上的變化規(guī)律。上述實施例的沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法，基于沙丘場形成和演化過程模擬的計算軟件(如沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型)，結(jié)合遙感技術(shù)、野外實地觀測和計算機數(shù)值模擬實現(xiàn)了對沙漠邊緣擴展速度的重演和預(yù)測，實現(xiàn)對沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測。例如，干旱和半干旱地區(qū)的地貌特征是綠洲與流動沙漠相鄰(王具元2006)。由于人們對綠洲的開墾和沙漠化的發(fā)展，干旱和半干旱地區(qū)的這種沙漠-綠洲相間的地貌逐步變化為沙漠-荒漠-綠洲，即綠洲和綠洲外圍的流動沙漠被荒漠植被帶分開，被稱為荒漠綠洲過渡帶，其在干旱區(qū)處于重要地位，綠洲的變遷和綠洲農(nóng)田的未來擴展都是從荒漠綠洲過渡帶開始，他維系著農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展和內(nèi)部穩(wěn)定及保護綠洲免受風(fēng)沙危害。這種地貌特征在我國甘肅民勤地區(qū)與巴丹吉林沙漠接壤處尤為明顯，見圖Ia和圖lb。這種特殊地表狀況所導(dǎo)致的與沙丘場定量模擬的主要區(qū)別在于模擬區(qū)域沙源厚度和地表的不均勻性以及區(qū)域邊界的非周期性。為此，在對沙漠邊緣擴展速度進行模擬時，需要進行特殊處理。即，將計算區(qū)域按照地表情況劃分為三類性質(zhì)的區(qū)域，第一類為沙漠區(qū)域，該區(qū)域的沙丘以橫向沙丘為主，沒有植被覆蓋；第二類為過渡區(qū)域，該區(qū)域的沙丘以單個新月形沙丘為主，有植被覆蓋；第三類為綠洲區(qū)域，由于在這一區(qū)域沒有沙丘形成，所以沙源厚度為0，有植被覆蓋。在過渡帶內(nèi)由于植被的存在使得沿著過渡帶風(fēng)速會發(fā)生變化，王升堂(王升堂2007)在民勤的實驗研究表明沿著過渡帶風(fēng)速是連續(xù)降低的，近似服從線性關(guān)系，這說明在模擬中需要考慮風(fēng)速沿空間的變化。此外，Buckley等(Buckley 1987)的研究表明植被存在會對床面侵蝕沙量有影響，有植被情況下輸沙率與無植被覆蓋情況下輸沙率的比值隨植被蓋度的增加呈負指數(shù)形式減小，
Qtt = OSfSe a7me ；
這里，veg為植被蓋度。所以，較之沙丘場的模擬需要在沙漠擴展速度模擬中作如下改進
I)在計算由于局部地形引起的風(fēng)速變化前，根據(jù)沙漠區(qū)域的來流風(fēng)速確定過渡帶內(nèi)不同空間位置處的來流風(fēng)速。2)在過渡區(qū)域內(nèi)考慮植被蓋度隨空間的變化，在模擬開始時需要給出植被蓋度和植被高度的分布情況；從而可以計算出考慮植被影響后的每個“沙體元”位置的實際輸沙率；而且，當沙源厚度大于植被高度后，植被會死亡，在模型中需要考慮植被蓋度的變化。上述實施例的沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，該技術(shù)可以得到沙漠邊緣擴展速度隨時間和空間的定量變化，從而為風(fēng)沙災(zāi)害防治和防沙治沙工程提供理論指導(dǎo)，具有以下有益效果 ⑴通過遙感技術(shù)與野外觀測相結(jié)合的方法不僅給出了地表的性質(zhì)，還能夠給出沙源的厚度情況、植被蓋度情況和植被高度情況，從而，為沙漠邊緣預(yù)測方法提供了初始條件；⑵將初始條件和邊界條件(氣象條件)帶入上面介紹的沙漠擴展速度預(yù)測模型中就可以得到不同時刻沙漠的沙源和植被情況的空間分布；
⑶根據(jù)不同時刻沙漠沙源空間分布情況就可以得到沙漠邊緣擴展速度的空間變化規(guī)律。又如，可以根據(jù)賈寶全給出的中國民勤地區(qū)過渡區(qū)域內(nèi)植被蓋度的變化，采用遙感圖像分析和野外觀測相結(jié)合方法得到的地表形態(tài)和民勤蘭州大學(xué)西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點實驗室測得的氣象數(shù)據(jù)得到的風(fēng)速，我們實現(xiàn)了對民勤地區(qū)沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測，由圖4a可知，沙漠邊緣擴展速度隨著風(fēng)速的增加而增大，兩者近似滿足線性關(guān)系，而且定量上與在3號塔和巴丹吉林沙漠的測量結(jié)果接近，野外測量結(jié)果為11. 2m/year，模擬得到的擴展速度為llm/year,相對誤差僅為2% ;由圖4b可知，當沙粒粒徑小于0. 25mm或大于0. 3mm時隨著沙粒粒徑的增大沙漠邊緣的擴展速度呈線性減小，當沙粒粒徑大于
0.25mm小于0. 3mm時，沙漠邊緣擴展速度的變化不明顯。由圖可知當來流風(fēng)速小于0. 43m/s時，荒漠邊緣是不擴展的，當來流風(fēng)速大于0. 43m/s時，隨著來流風(fēng)速的增加荒漠邊緣擴展速度呈指數(shù)形式增大(參見圖4a);當沙粒粒徑小于0. 25mm或大于0. 3mm時隨著沙粒粒徑的增大荒漠邊緣的擴展速度呈線性減小，當沙粒粒徑大于0. 25mm小于0. 3mm時，荒漠邊緣擴展速度的變化不明顯(參見圖4b)。由上面的結(jié)果可以看出，上述實施例可以很好的預(yù)測出沙漠邊緣擴展速度，由此可以說明本技術(shù)能夠有效的獲得沙漠邊緣擴展速度的時間和空間變化規(guī)律，從而為沙漠擴展的防治以及防沙治沙措施的實施提供必要地理論支持。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法，其特征在于，包括 a、建立沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型； b、獲取至少包括沙漠邊緣某時刻的地表形態(tài)、地表植被蓋度和高度、以及風(fēng)速變化信息中至少一種的模擬沙漠邊緣沙化過程所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并輸入所述沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型； C、所述沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型，基于輸入的模擬沙漠邊緣沙化過程所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對相應(yīng)沙漠邊緣的沙化過程進行定量模擬處理，得到相應(yīng)沙漠邊緣在相應(yīng)時刻的定量模擬畫面； d、基于所述沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型定量模擬處理所得定量模擬畫面，提取相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息； e、基于提取所得相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息，對相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息進行對比，獲取相應(yīng)沙漠邊緣的沙化過程擴展速度在時間和空間上的變化規(guī)律。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法，其特征在于，步驟a具體包括 al、計算區(qū)域劃分，即，將待模擬的計算區(qū)域按照地表情況，劃分為三類性質(zhì)的區(qū)域，即沙漠區(qū)域、過渡區(qū)域與綠洲區(qū)域，其中 在所述沙漠區(qū)域中，沒有植被覆蓋，僅有以橫向沙丘為主的沙丘； 在所述過渡區(qū)域，有植被覆蓋，還有以單個新月形沙丘為主的沙丘； 在所述綠洲區(qū)域，有植被覆蓋，沒有沙丘； a2、沙床的離散化，S卩，將床面離散為長度為L、寬度為W、以及高度為床面高度H的沙體元；該沙體元為表征沙粒群體質(zhì)量的物質(zhì)單元；a3、局部風(fēng)速計算，即，在計算由于局部地形引起的風(fēng)速變化前，根據(jù)沙漠區(qū)域的來流風(fēng)速確定過渡帶內(nèi)不同空間位置處的來流風(fēng)速，當相應(yīng)的沙漠邊緣屬于過渡區(qū)域時，沿過渡帶方向，來流風(fēng)速連續(xù)降低，且呈線性關(guān)系；并根據(jù)來流風(fēng)速計算沙丘表面的局部風(fēng)速；a4、輸沙率計算，即，在過渡區(qū)域內(nèi)考慮植被蓋度隨空間的變化，在模擬開始時需要給出植被蓋度和植被高度的分布情況，計算得到考慮植被影響后的每個沙體元位置的實際輸沙率為在相應(yīng)沙漠邊緣，有植被覆蓋區(qū)域輸沙率與無植被覆蓋區(qū)域輸沙率的比值，其隨植被蓋度的增加呈負值數(shù)關(guān)系減少，胃為植被蓋度； a5、被侵蝕沙體元質(zhì)量和傳輸距離計算及床面修正，即，根據(jù)實際輸沙率、植被蓋度和風(fēng)速等確定被侵蝕沙體元的質(zhì)量和沉積位置；然后，考慮床面的崩塌行為； 當沙源厚度大于植被高度后，植被會死亡，植被蓋度為0，在模型中需要考慮植被蓋度的這一變化； a6、判讀計算的時間是否超過預(yù)計計算的時間，如果是結(jié)束計算，否則以新的床面為初始條件重新執(zhí)行步驟a3_a5的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法，其特征在于，步驟b具體包括 結(jié)合實際野外觀測與遙感圖像分析，獲取沙漠邊緣某時刻的地表形態(tài)、以及地表植被蓋度和高度；根據(jù)氣象數(shù)據(jù)，獲取沙漠邊緣某時刻的風(fēng)速變化信息；將所得沙漠邊緣某時刻的地表形態(tài)、以及地表植被蓋度和高度，作為初始條件，輸入沙漠邊緣擴展速度預(yù)測 模型；同時，將沙漠邊緣某時刻的風(fēng)速變化信息，作為邊界條件，輸入輸入沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法，包括建立沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型；獲取模擬沙漠邊緣沙化過程所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，輸入該預(yù)測模型；沙漠邊緣擴展速度預(yù)測模型，基于輸入的模擬沙漠邊緣沙化過程所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對相應(yīng)沙漠邊緣的沙化過程進行定量模擬處理，得到相應(yīng)沙漠邊緣在相應(yīng)時刻的定量模擬畫面；基于所得定量模擬畫面，提取相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息，對相應(yīng)沙漠邊緣在不同時刻的床面信息進行對比，獲取相應(yīng)沙漠邊緣的沙化過程擴展速度在時間和空間上的變化規(guī)律。本發(fā)明所述沙漠邊緣擴展速度的預(yù)測方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中測量難度大與測量結(jié)果實用性差等缺陷，以實現(xiàn)測量難度小與測量結(jié)果實用性強的優(yōu)點。
文檔編號G06Q10/04GK102622656SQ20121008782
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者薄天利, 鄭曉靜 申請人:蘭州大學(xué)