基于GIS的温州市地貌多重分形特征与地质灾害空间分布关系研究

摘要

地貌形态是影响地质灾害发生、分布的必要因素之一，定量地研究地貌形态特征和地质灾害空间分布特征，对研究地质灾害的孕育发展具有重要意义，并且能够为地质灾害的评估和预测打下基础。近年来，分形理论在地质灾害研究领域得到了较快的发展。如何把日益发展的计算机技术与现代数学中的分形理论相结合进行地质灾害的空间分布特征研究，已成为一个具有工程实用价值和重要学术意义的课题。 本文首先介绍了地貌多重分形特征量化模型和地貌多重分形特征量化的GIS实现方法及过程。其次，对温州市主要类型地质灾害时空特征进行统计分析，总结归纳出温州市主要类型地质灾害空间分布特征。然后，依据多重分形理论，结合GIS技术，计算出温州市各区县及典型乡镇的地貌形态多重分形数据，分析出温州市各区县的地貌多重分形特征。最后，建立基于地貌多重分形特征与地质灾害数量关系的耦合模型，研究揭示出温州市各区县地貌多重分形特征与地质灾害空间分布的定量耦合关系。 本文研究结果表明，温州市地貌形态呈显著的多重分形特征，地貌奇异指数的变化量△a和地貌多重分形谱高差的绝对值|△f|与地貌形态复杂程度的关系呈正相关性，即△a与|△f|越大，地貌形态越复杂。而且，温州市地貌形态多重分形特征与地质灾害空间分布耦合关系变化特征大致可划分三个层次：当△a<0.100时，△a与灾害数量呈正相关性，即随着△a增加，灾害数量增大，但这个区段内出现灾害数量较少：当0.100<△a<0.134时，灾害数量的波动相对比较大，表明地貌奇异指数变化范围在此区域内，出现滑坡等灾害现象很不稳定，呈现一定的波动性；当0.134<△a<0.157时，灾害数量较大，表明地貌奇异指数变化范围在这个区域内时，较易发生地质灾害现象。 因此，本文研究地貌多重分形特征与地质灾害空间分布的定量耦合关系，阐明地貌多重分形特征作为研究地质灾害的综合量化指标的合理性，为研究温州市地质灾害的空间分布特征提供了定量的科学数据，为该地区地质灾害的评价、防治等提供重要科学依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外相关研究

1.2.1地貌特征量化方法研究

1.2.2 GIS在流域地貌特征量化中的应用研究

1.2.3多重分形理论在地质灾害领域中的应用研究

1.3研究目的

1.4研究内容

1.5研究方法及技术路线

1.5.1研究方法

1.5.2技术路线

第二章 基于GIS的地貌多重分形特征量化模型及实现方法

2.1分形理论概述

2.1.1分形理论的提出背景

2.1.2分维

2.1.3自相似性和标度不变性

2.1.4分形理论的发展及其在地貌学中的应用

2.1.5分形理论的科学方法论意义

2.2多重分形基本原理

2.2.1基本概念

2.2.2三维地貌特征多重分形计算模型

2.3基于GIS的地貌多重分形特征量化实现方法

2.3.1基于数字高程模型DEM的流域地貌三维空间数据创建

2.3.2三维地貌特征多重分形量化的GIS实现

第三章温州市地形地貌特征与地质灾害空间分布特征

3.1温州市地形地貌特征

3.1.1地形特征

3.1.2山地地貌

3.1.3河流地貌

3.1.4岛屿地貌

3.2温州市地质灾害空间分布特征

3.2.1主要类型地质灾害动态变化特征

3.2.2主要类型地质灾害空间分布特征

第四章 温州市地貌多重分形特征

4.1数据来源

4.2数据预处理

4.2.1区县数据预处理

4.2.2典型乡镇数据预处理

4.3地貌多重分形谱及参数分析

4.3.1地貌多重分形数据GIS计算过程(以洞头区计算为例)

4.3.2地貌多重分形谱及参数统计分析

4.4地貌多重分形线性区间分析

4.4.1区县地貌多重分形线性区间分析

4.4.2典型乡镇地貌多重分形线性区间分析

4.5地貌表面积分布概率特征

第五章温州市地貌多重分形特征与地质灾害空间分布关系

5.1地貌多重分形特征与滑坡地质灾害空间分布关系

5.1.1地貌分形谱宽度△a与滑坡及其隐患数量n耦合关系模型

5.1.2△a与滑坡及其隐患数量n对应关系分析

5.2地貌多重分形特征与崩塌地质灾害空间分布关系

5.2.1地貌分形谱宽度△a与崩塌及其隐患数量n耦合关系模型

5.2.2△a与崩塌及其隐患数量n对应关系分析

5.3地貌多重分形特征与泥石流地质灾害空间分布关系

5.3.1地貌分形谱宽度△a与泥石流数量n耦合关系模型

5.3.2△a与泥石流数量对应关系分析

结论与建议

参考文献

附 图

攻读学位期间取得的研究成果

致 谢