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基于DEM的气候因子空间模拟及棕榈适宜性评价

作　者: 邓杏杏
导　师: 朱大明
学　校: 昆明理工大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: GIS 数字高程模型气候因子模拟棕榈适宜性评价红河县
分类号: P468
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文以云南省红河县为研究样区,以气象观测站点常规观测资料为基础数据,基于DEM,运用地理信息系统(GIS)技术对研究区内气候因子(日照时数、太阳辐射、气温、降雨量)的空间分布进行了研究,并对棕榈种植适宜性进行了评价。主要成果如下：(1)根据DEM的特点和建立方法,建立了研究区红河县的DEM；通过DEM提取了坡度和坡向两个重要的地形因子,坡度和坡向是气候模拟的基础地形因子。(2)通过计算太阳对地运行轨迹,得出不同时间不同经纬度的太阳高度角和太阳方位角,并通过ARCGIS软件结合坡度、坡向地形特征对任意地点的太阳可照时数进行计算和模拟,最后通过日照百分率计算日照时数；利用计算机技术绘制了红河县各个月份的太阳日照时数分布图。模拟结果表明,红河县日照时数地形差异明显,主要规律是山谷小、山脊大,阴坡小、阳坡大。(3)通过计算天文辐射总量,以日照时数的模拟为基础,计算太阳不同时间的直接辐射和散射情况,再结合坡度、坡向地形因子的影响,模拟出各个月份的太阳日辐射量分布,最后计算全年的太阳辐射量；绘制了红河县各个月份太阳日辐射量分布图。模拟结果表明,红河县辐射量分布也表现出明显的地形差异,规律是南坡大、北坡小。(4)利用红河县近年的气象观测站气温和降雨量资料,通过样条函数插值法分别对已有的年平均气温、最低气温和年降雨量进行插值,利用多元回归方程,加入地形因子,太阳辐射因子等建立气温和降雨量的多元回归方程,得到气温和降雨的模拟模型,最后将未解释尽的残差进行样条插值,并将其与模拟模型结果叠加,最后得到气温和降雨量的模拟结果：绘制了红河县年平均气温分布图、最低气温分布图和年降雨量分布图。研究表明,红河县气温和降雨量的分布具有明显的地形差异,气温随高程的增加逐渐降低,阳坡的气温比阴坡的气温高,降雨量从东北向西南呈递增趋势,高程也对降雨量有很大的影响。(5)利用已获得的红河县日照时数、太阳辐射、气温、降雨量各气候要素的空间分布成果,结合海拔高程和坡度等数据,建立了试验样区棕榈适宜性评价因子数据库。并依据一定的指标进行打分与分级,获得了棕榈适宜性评价等级的空间分布图,并与已有的棕榈种植区数据进行对比。研究结果表明,红河县棕榈种植分布评价结果是合理的,其规律：适宜程度从东部西部向中部逐渐降低；最适宜区和适宜区主要分布在东部和西部自然条件较好的区域,中部地区海拔较高,为一般适宜区。利用本研究对气候因子研究模拟的结果,可以用来进行专题分析,具有很强的实用性,为地形复杂地区进行气候资源调查、精细农业、农业区划以及生态环境建设等方面提供重要的依据。既可以节省大量的野外考察工作,又可以提高工作效率和质量。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-22
  1.1 研究背景及意义  10-14
    1.1.1 研究意义  10-11
    1.1.2 国内外相关研究现状  11-14
  1.2 研究区概况  14-17
    1.2.1 研究样区的确定  14-15
    1.2.2 云南省自然气候环境  15-16
    1.2.3 研究区红河县概况  16-17
  1.3 数据源与数据处理  17-18
    1.3.1 主要数据源  17-18
    1.3.2 空间数据处理  18
    1.3.3 气候模拟使用软件  18
  1.4 研究方法和技术路线  18-22
    1.4.1 研究方法  18-19
    1.4.2 技术流程  19-20
    1.4.3 研究内容  20-22
第二章基于DEM地形因子提取  22-25
  2.1 红河县DEM的建立  22-23
    2.1.1 DEM的表示方法及特点  22
    2.1.2 通过等高线建立格网DEM  22-23
    2.1.3 建立红河县DEM  23
  2.2 DEM提取地形因子  23-25
    2.2.1 坡度的提取  23-24
    2.2.2 坡向的提取  24-25
第三章日照时数模拟  25-36
  3.1 日照时数模拟的影响因素  25
  3.2 日照时数模拟的原理与方法  25-33
    3.2.1 日照时数模拟基本原理  25-27
    3.2.2 日照时数模拟参数计算  27-33
    3.2.3 日照时数模拟计算机实现  33
  3.3 日照时数模拟结果与分析  33-36
    3.3.1 日照时数模拟结果  33-34
    3.3.2 日照时数模拟结果分析  34-36
第四章太阳辐射模拟  36-45
  4.1 太阳辐射的影响因素  36-37
  4.2 太阳辐射模拟的原理与方法  37-39
    4.2.1 太阳辐射模拟的基本原理  37-38
    4.2.2 太阳辐射模拟的参数和公式  38-39
  4.3 太阳辐射模拟结果与分析  39-45
    4.3.1 太阳辐射模拟结果  39-42
    4.3.2 太阳辐射模拟结果分析  42-45
第五章气温空间分布模拟  45-55
  5.1 气温分布的影响因素  45-46
  5.2 气温分布模拟原理与方法  46-47
    5.2.1 气温分布模拟的基本原理与方法  46
    5.2.2 气温分布模拟的参数和公式  46-47
  5.3 气温模拟结果与分析  47-55
    5.3.1 气温模拟模型  47-48
    5.3.2 气温模拟模型残差  48-49
    5.3.3 气温模拟结果与分析  49-55
第六章降雨量分布模拟  55-61
  6.1 降雨空间分布的影响因素  55
  6.2 降雨空间分布模拟的原理与方法  55-56
    6.2.1 降雨量模拟的原理  55-56
    6.2.2 降雨量模拟的参数与公式  56
  6.3 降雨空间分布模拟结果与分析  56-61
    6.3.1 降雨量模拟模型  56-57
    6.3.2 降雨量模拟模型残差  57
    6.3.3 降雨量模拟结果与分析  57-61
第七章红河县棕榈适宜性评价  61-77
  7.1 棕榈种植适宜性评价的意义  61
  7.2 红河县棕榈产业  61-63
    7.2.1 棕榈的特性、分布和用途  61-62
    7.2.2 棕榈产业发展现状  62-63
  7.3 红河县棕榈适宜性评价体系  63-66
    7.3.1 棕榈生长生物地学特点  63-65
    7.3.2 评价因子的选择  65-66
  7.4 红河县棕榈适宜性评价  66-77
    7.4.1 适宜性单因子评价  66-70
    7.4.2 适宜性综合评价  70-72
    7.4.3 适宜性评价结果  72-77
第八章结论及展望  77-80
  8.1 论文的主要研究成果  77-78
  8.2 待完善的工作  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-86
附录A  86

基于DEM的气候因子空间模拟及棕榈适宜性评价

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