地表粗糙度参数化研究综述_江冲亚
地下水环境质量评价——基于粗糙集理论和灰色关联系数矩阵的TOPSIS模型
地下水环境质量评价——基于粗糙集理论和灰色关联系数矩阵的TOPSIS模型许峰;秦成【摘要】提出用粗糙集(RS)理论的属性约简筛选地下水环境质量评价指标,通过主客观组合赋权确定各评价指标的权重,再利用理想解法(TOPSIS)和灰色关联度相结合的方法确定各样本的相对贴近度,从而建立了地下水环境质量评价的RS-TOPSIS 模型.将RS-TOPSIS模型应用于淮河流域某研究区的地下水环境质量评价,结果表明,13个采样点中水质为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类的采样点各有两个,其余各采样点为Ⅳ类,与未约简指标通过理想解法和灰色关联度相结合的评价模型得出的结果是一致的.【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2015(013)006【总页数】5页(P1097-1100,1109)【关键词】粗糙集;理想解法;灰色关联度;水质评价;淮河流域【作者】许峰;秦成【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司,西安710054;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039【正文语种】中文【中图分类】P641作为地下水环境保护和治理的一项基础性工作,地下水环境质量评价是进行地下水环境管理的重要手段之一。
随着测试手段和计算技术的发展,水质评价的方法也在日益增多,如:灰色关联法、模糊评判法、层次分析法、人工神经网络法[1-6]。
然而由于地下水环境质量评价指标繁多而带来的评价工作量大、计算复杂、评价主观性强;水质指标信息的如何最大利用以及水质评价中权重的确定,这些都是水质评价工作过程中所要面临和解决的问题。
针对上述问题,本文拟首先利用粗糙集理论中的属性约简方法对评价指标进行筛选,其次利用约简后的指标构成最初的评价矩阵并构造多指标问题的理想解,计算各方案与理想方案的灰色关联系数矩阵,以灰色关联系数矩阵作为新的决策矩阵,再利用TIOSIS法进行方案排序[7-12]。
通过对淮河流域某研究区进行实证研究,得出了比较合理的评价结果。
1.1约简思路水环境质量评价中多指标会导致评价工作的繁杂,因此需要在不影响评价结果的基础上,采用粗糙集理论对水质评价指标进行约简。
表面粗糙度的主要评定参数
表面粗糙度的主要评定参数表面粗糙度是表面几何特征的量化描述，它是评定物体表面的光洁程度或粗糙度的重要参数。
表面粗糙度的主要评定参数有：粗糙度高度参数、波动参数、曲率参数、光谱参数等。
1.粗糙度高度参数：用于衡量表面在垂直方向上的高度差异。
常用的参数有Ra（平均粗糙度）、Rz（十个最大峰值间距平均）和Rq （平均底部谷值深度）等。
Ra是最常用的参数，它表示单位长度上表面高度正负偏离平均值的平均值。
粗糙度高度参数描述表面的平均粗糙度水平和表面上峰谷起伏的平均水平。
2.波动参数：用于衡量表面在平行方向上的高度变化，即表面的波动性。
常用的参数有Wt（材料垂直方向上的峰谷间距离的累积概率函数平方差的开方）和Wm（表面除了比还高和比较低的部分的峰和谷外，其他部分的峰谷间距离平均值）等。
波动参数较好地反映了表面起伏的统计性质。
3.曲率参数：用于描述表面的曲率特性。
常用的参数有Rt（表面曲率的方根的平均值）和RPC（表面法线方向与某一指定方向的夹角的标准差）等。
曲率参数描述表面的弯曲性、蜂窝状程度和不规则程度。
4.光谱参数：用于描述表面的频率成分。
常用的参数有Amplitude-Peak（表面高度变化的最大峰-谷差）、Spectral-Centrod （颜色信息的分布中心）、Slope-RM（表面斜率的均方根的标准差）等。
光谱参数主要从自相关函数、功率谱或相关性配分函数得到，它用于衡量表面上各种高度波动的频率成分。
这些评定参数并不是孤立存在的，它们之间存在关联性。
评定表面粗糙度时，需要综合考虑多个参数的相互作用，以全面、准确地描述表面的粗糙度特征。
同时，不同种类的物体表面可能需要选择不同的评定参数。
例如，在工业领域，常用的评定参数是Ra和Rz；在光学领域，常用的评定参数是RPC和Amplitude-Peak。
总之，表面粗糙度的主要评定参数有粗糙度高度参数、波动参数、曲率参数和光谱参数。
通过综合考虑这些参数的结果，可以更准确、全面地描述表面的粗糙度特征，为工业生产、科学研究等领域提供有力的参考依据。
粗糙表面分形维数估算的改进立方体覆盖法重点
24卷第17期2005年9 岩石力学与工程学报 Vol.24 No.17 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept.，2005粗糙表面分形维数估算的改进立方体覆盖法张亚衡1，周宏伟1，谢和平12 ，(1. 中国矿业大学(北京) 岩石力学与分形研究所，北京 100083；2. 四川大学，四川成都 610065)摘要：岩石断口表面形貌的定量描述是评价其力学行为的基础。
在粗糙表面分形维数估算的立方体覆盖法基础上，提出了估算粗糙表面分形维数的改进立方体覆盖法。
进一步根据粗糙表面形貌的有关数据，采用立方体覆盖法和改进的立方体覆盖法分别对同一粗糙表面估算其分形维数值，并进行了对比分析，发现改进的立方体覆盖法不仅具有直接覆盖法的优点，其估算过程也更加直观和方便。
关键词：岩石力学；粗糙表面；分形维数；立方体覆盖法；改进的立方体覆盖法中图分类号：TU 311.2 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)17–3192–05 IMPROVED CUBIC COVERING METHOD FOR FRACTALDIMENSIONS OF A FRACTURE SURFACE OF ROCKZHANG Ya-heng1，ZHOU Hong-wei1，XIE He-ping12 ，(1. Institute of Rock Mechanics and Fractals，China University of Mining and Technology，Beijing 100083，China；2. Sichuan University，Chengdu 610065，China)Abstract：Description of fracture surface of rock is the base of evaluating its mechanical behavior. Ways to determine the fractal dimensions of a fracture surface are essential for a better understanding of its complete topographic characteristics. Triangular prism surface area method，projective covering method and cubic covering method are three widely used methods at present. Both the triangular prism surface area and projective covering methods cannot avoid the problem of approximate estimation of the real area surrounded by four points on the fracture surface，because the four points considered seldom lie on a plane. Such approximate calculations will certainly result in error. However，the cubic covering method can assure that every step is accurate. Therefore，it can be regarded as a reliable method for direct determination of the fractal dimension of a fracture surface. In this paper，a laser profilometer is employed to measure the topography of a rock fracture surface. Based on cubic covering method for the fractal dimensions of a fracture surface of rock，a new method named improvedcubic covering method is proposed. Cubic covering method and improved cubic covering method are applied to computing fractal dimensions of the same fracture surface of rock. The results show that the improved cubic covering method not only has the advantage of the cubic covering method，but also has more convenient computing process.Key words：rock mechanics；fracture surface；fractal dimension；cubic covering method；improved cubic covering method～多有意义的研究成果[16]，但大多数研究成果都是1 引言分形几何在粗糙表面形貌描述领域已取得了很收稿日期：2005–02–24；修回日期：2005–04–17 对粗糙表面上剖线形貌进行分形描述，对整个粗糙表面形貌的分形描述方法较少，有些研究仅限于对一维问题的推广，Mandelbrot本人也提出用剖线的基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412707)；国家自然科学基金资助项目(10372112，50221402)；教育部优秀青年教师资助计划项目作者简介：张亚衡(1980–)，男，2003年毕业于中国矿业大学北京校区力学与建筑工程学院土木工程专业，现为硕士研究生，主要从事岩石力学方面的研究工作。
不同地表糙度下坡面流水动力学特性实验研究
坡面流是降雨或融雪条件下扣除地表截留和下 渗后，在重力作用下产生的沿坡面运动的薄层水流。 它是造成地表侵蚀的关键因素，也是河道水流的主 要组成部分［1，2］。然而坡面流水深较薄一般仅为几 毫米，且容易受到雨强、下垫面条件、植被覆盖等因 素的影响，导致其水深和流速信息难以测量，使得相 关研究进展缓慢［3］。
Wang Mengyao，Yao Yuan，Zong Xinyi （ Institute of Water Resources，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China）
Abstract： Series of fixed-bed model experiments were performed to study the hydraulic characteristics of overland flow and explore the relationship between Darcy-Weisbach resistance coefficient of overland flow and flow velocity，surface roughness，discharge，slope gradient as well as Reynolds number． Results showed： The relationship between flow velocity and surface roughness is negative and the velocity is positively correlated with slope when the particle size is smaller than 0. 2 mm． The larger the roughness， the greater the resistance coefficient． When the particle size is greater than 0. 5 mm，the resistance coefficient decreases with the increase of discharge while increases with the increase of slope gradient． The flow Reynolds number is negatively correlated with roughness． And the larger the roughness，the greater the correlation coefficient of resistance coefficient and Reynolds number． Keywords： overland flow； resistance coefficient； roughness； slope
粗糙度参数详解范文
粗糙度参数详解范文
所谓粗糙度，指的是物体表面的局部坡度的变化程度，是表面结构形
状特征的重要参数。
粗糙度参数定义了物体表面不同部位的平滑程度，反
映了物体对空气、液体以及其它介质的摩擦力，在传热、润滑、流体传播、接触力、着色、涂覆性等等科学技术领域有广泛的应用。
它根据不同的表面处理技术和表面处理工艺而异，具体表示通常有以
下几种形式：
1）空间波纹度（Spatial waviness）：用不同的频率和振幅来表示
表面上有规律性或者无规律性波纹的数量。
2）全表面振幅（Total surface roughness）：特征曲线的振幅反映
表面的波动精度，这种粗糙度的参数是通过刻度表或者视觉分析的方式来
判断的。
3）等效粗糙度（Equivalent roughness）：对三维表面坡度波动的
综合考量，将复杂的表面粗糙度简化为单个参数，是相对性比较强的参数。
4）长度基函数（Length-base parameter）：这是一种能够表示表面
粗糙度的特征参数，根据表面形状的不同，可分为有序类(横向长度参数、纵向长度参数)、无序类（熔點长度、总长度参数）。
5）表面脊线参数（Surface crest parameter）：从表面形状的角度
出发，对表面脊线的特征采用直方图统计的方式，以表面纹理的光滑度为
基础。
地表粗糙度对大气湍流产生的影响机制研究
地表粗糙度对大气湍流产生的影响机制研究引言：地表粗糙度是指地表上表面的不平整程度，包括建筑物、树木、山脉等物体对大气流动的干扰程度。
地表粗糙度对大气湍流产生的影响机制一直是大气科学研究的重要课题之一。
在本文中，我们将探讨地表粗糙度对大气湍流产生影响的机制，并讨论了这一机制的意义和应用。
影响机制：地表粗糙度的存在会改变大气流动的速度和方向，从而对湍流的产生产生影响。
一方面，地表粗糙度会增加乱流产生的机会。
当空气流经粗糙的地表时，扰动会增强，从而刺激大气中的湍流形成。
另一方面，地表粗糙度还可能产生湍流的阻碍效应。
当空气流经粗糙地表时，表面的障碍物会阻碍气流的速度，使得湍流形成的机会减小。
这两种机制共同作用，决定了地表粗糙度对大气湍流产生的影响。
地表粗糙度对大气湍流产生影响的意义：地表粗糙度对大气湍流的产生有着重要的意义。
首先，湍流作为大气中能量和质量传输的核心过程，对大气环境的形成有着重要的影响。
了解地表粗糙度对湍流产生的影响机制，能够帮助我们更好地理解和模拟大气风场的变化，从而提高气象预测和环境管理的准确性。
其次，地表粗糙度对大气湍流的影响还与气候变化和天气现象密切相关。
随着全球气候变暖，地表粗糙度的变化可能导致湍流产生的模式发生变化，从而影响降水和温度的分布。
因此，研究地表粗糙度对湍流产生的影响机制具有重要的应用价值。
地表粗糙度对大气湍流产生影响的实证研究：为了深入了解地表粗糙度对大气湍流产生的影响机制，许多研究者进行了实证研究。
例如，他们使用探空仪和地面观测资料，对不同地表粗糙度条件下的湍流状态进行监测和分析。
研究结果表明，地表粗糙度较高的区域湍流产生的机会更多，湍流强度更大。
此外，还有研究表明，地表粗糙度与湍流强度之间存在一定的非线性关系。
这些实证研究为进一步理解地表粗糙度对大气湍流产生的影响机制提供了重要的参考。
地表粗糙度对大气湍流产生影响的应用：研究地表粗糙度对大气湍流产生的影响机制不仅具有科学意义，而且对相关领域的应用具有重要价值。
不同粗糙度下磨削表面形貌特征与仿真研究
( Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｒａｃｔａｌ ｔｈｅｏｒｙꎬ ｔｈｅ ｂｉｖａｒｉａｔｅ Ｗ － Ｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｆｉｌｅ ｈｅｉｇｈｔ
中图分类号:ＴＧ５８０.６ 文献标志码:Ｂ 文章编号:１６７１￣５２７６(２０２２)０５￣０１１０￣０４
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｕｎｄｅｒ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ
ＬＩＡＮＧ Ｒｕｉꎬ ＣＨＥＮＧ Ｄｏｎｇｃａｉꎬ ＪＩＡＮＧ Ｆｅｎｇ
yD/μm
(a) Ra=0.8
xD/μm
yD/μm
(b) Ra=1.6
xD/μm
(c) Ra=3.2
－
(
ｃｏｓ ａｒｃｔａｎ
( ｙｘ ) －πｍＭ ) ＋ϕ ]}
ｍꎬｎ
(４)
为了得到随机相位下不同表面粗糙度的表面轮廓示
意图ꎬ现取样本长度 Ｌ ＝ ５ ｍｍꎻ截止长度 Ｌ ｓ ＝ １ ｎｍꎻ随机相
位ϕ ｍꎬｎ 不同ꎬ得到的表面轮廓的示意图也略有差别ꎮ ϕ ｍꎬｎ
可以用 Ｍａｔｌａｂ 中随机函数 ｒａｎｄ( ) 与 ２π 的乘积来实现ꎬ于
地表粗糙度反演方法
1. 反熵法k=1.13 A 为反熵以20140624天数据为例，①利用20140624天radarsat-2进行HAAlph 分解，并计算反熵A ，利用上述公式计算均方根高度s ，对s 影像进行统计如下：通过对比估算的S 和实测s 可以看出：估算的明显小于实测数据，该算法不适合该示范区②分析实测ks 与反熵A 相关性：结论：无明显规律③引入DEM利用ARCGIS计算地表粗糙度参数地面粗糙度是指在一个特定的区域内，地球表面积与其投影面积之比。
它也是反映地表形态的一个宏观指标。
根据地面粗糙度的定义，求每个栅格单元的表面积与其投影面积之比，可以用如下方法来完成。
假如ABC是一个栅格单元的纵剖面，α为此栅格单元的坡度，则AB面的面积为此栅格的表面积，AC面为此栅格的投影面积（也既是此栅格的面积），根据公式：Cosα=AC/AB则可得出此栅格单元的地面粗糙度M为：M=“AB面的面积”/“AC栅格单元的面积”=（AC*AB）/（AC*AC）=1/Cosα地面粗糙度的提取步骤如下：(1)激活DEM主题，选择Spatial Analysis－Surface Analysis－Slope命令，提取DEM主题的坡度，得到主题Slope of DEM；(2)激活主题Slope of DEM，在Spatial Analysis下使用栅格计算器Calculator，如图20所示，公式为:1/Cos（[Slope of DEM]*3.14159/180）分析地表粗糙度参数和反熵A之间相关性：由上图可以看出：反熵A和地表粗糙度、坡度、DEM没有明显的相关性？2.交叉极化比法①以20140627为例，模型高估了均方根高度，不适合该示范区②矫正上述公式，最终获得矫正后公式如下200hv hv 00hhhhks=0.0174*0.383*0.0117⎛⎫⎛⎫++⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭对上述公式进行验证：④引入DEM利用ARCGIS计算地表粗糙度参数分析交叉极化与地表粗糙度、slope和dem相关性：分析结果显示：无明显相关性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
廓线 地表类型 未耕土壤 播种土壤 旋耕土壤 凿犁土壤 板犁土壤 旋耕土壤， 降水 0 mm 旋耕土壤， 降水 30 mm 旋耕土壤， 降水 64 mm 旋耕土壤， 降水 100 mm 棉花田 小麦田 苜蓿田 牧草地 草地 农田 冲积扇 冲积扇 河漫滩 河漫滩 活动沙丘 活动沙丘 盐湖 盐湖 观测方法 针式测量 针式测量 针式测量 针式测量 针式测量 激光测量 激光测量 激光测量 激光测量 激光测量 激光测量 激光测量 激光测量 针式测量 针式测量 摄影测量 摄影测量 摄影测量 摄影测量 摄影测量 摄影测量 摄影测量 摄影测量 长度 /m 1． 00 1． 00 1． 00 1． 00 1． 00 1． 00 1． 00 1． 00 1． 00 1． 00 1． 00 1． 00 1． 00 1． 10 1． 10 0． 10 1． 00 0． 10 1． 00 0． 10 1． 00 0． 10 1． 00 采样 间距 /mm 5． 00 5． 00 5． 00 5． 00 5． 00 2． 00 2． 00 2． 00 2． 00 5． 00 5． 00 5． 00 5． 00 均方根 高度 /cm 0． 70 1． 00 1． 50 2． 30 3． 20 1． 57 1． 09 0． 91 0． 83 1． 23 0． 68 0． 50 1． 23 相关 长度 /cm － － － － － － － － － 11． 25 17． 25 13． 25 7． 75 ［ 16 ， 50］ ［ 49］ ［ 47］ 参考 文献
［18 ］ ［14 ］
图2 Fig． 2
三维激光扫描仪 3D laser scanner
另一种较常用的非接触测量技术是摄影测量。 该技术是通过相机拍摄立体像对来获得数字高程模 DEM ） ［26］。 早 在 Apol型（ Digital Elevation Models， lo11 和 12 计划中， 摄影测量技术便被用于获取月球 ［27 ， 28 ］ ， 表面立体像对数据 进而经过定量分析得到了 若干研究区的粗糙度参数
地表粗糙度参数化研究综述
1 1 1， 2 江冲亚 ， 方红亮 ， 魏珊珊
*
（ 1． 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室 ， 北京 100101 ； 2． 东北师范大学城市与环境科学学院地理系 ， 吉林 摘 长春 130024 ）
要：粗糙度反映了地表的起伏程度， 是许多陆面过程的关键影响因子。 然而， 人们对地表系统 认识的不足， 造成现有的各种地表粗糙度参数化方案均存在一定的问题 。从地表测量技术、 粗糙度 相关参数和遥感研究 3 个方面对地表粗糙度参数化研究现状进行了综述 。针式廓线法和激光廓线 法是当前主流的地表测量技术， 而三维激光扫描和摄影测量技术已展示出了较大的潜力。 基于统 计方法和基于分形理论的粗糙度相关参数具有截然不同的物理意义 ， 但地表复杂的多尺度特性使 其中前者需要注意与经典 得很难用一类参数进行描述。光学遥感与微波遥感均具有广阔的前景， 粗糙度参数化方案相结合， 后者则需拓展在下一代遥感平台上的技术与方法 。 还针对不同尺度粗 地表粗糙度的空间异质性与各向异性 ， 以及三维表面粗糙度参数化等当前 糙度参数的比较与转换， 地表粗糙度参数化研究中的一些关键问题进行了讨论 。 关 键 词：地表粗糙度； 参数化； 遥感； 尺度 中图分类号：P931 文献标志码：A 8166 （ 2012 ） 03029212 文章编号：1001论文的第二部分介绍了不同的地表测量技术 ， 综述， 第三部分对不同的粗糙度相关参数进行了比较 ， 第 四部分总结了遥感粗糙度研究进展， 第五部分讨论 了当前研究中的一些关键问题， 并对地表粗糙度参 数化研究的深化提出了建议。
［31 ］
。光源向地表垂直发射激光， 反射光通过聚焦
当仪器在导轨上移 装置投射到光敏二极管阵列上， 动时， 随着地表高度的起伏变化， 反射光的聚焦位置 也不相同， 电子元件处理光电二极管阵列上的信号 ， ［23 ］ 记录峰值强度的位置， 进而得到地表高度廓线 。 随着激光技术的飞速发展， 激光点云测量取得
1
引
言
［1 ］ 对于地表粗糙度有 2 种理解 ： 一种是空气动 力学的概念， 即近地面风速种是地形学意义上的粗糙度 ， 反映了地表 。 的起伏程度 本文所讨论的后者所指的地表粗糙
［2 ， 3 ］ ［4 ， 5 ］ 、 、 度， 它是研究地表径流 蓄水能力 渗透速 ［6 ， 7 ］ ［8 ， 9 ］ 、 率 土壤侵蚀 等陆面过程及其空间分异的
第 27 卷 第 3 期 2012 年 3 月
地球科学进展 ADVANCES IN EARTH SCIENCE
Vol． 27 No． 3 2012 Mar． ，
2012 ， 27 （ 3 ） ： 292303． ［ Jiang Chongya，Fang Hongliang，Wei Shanshan． 江冲亚， 方红亮， 魏珊珊． 地表粗糙度参数化研究综述［J］． 地球科学进展， J］ ． Advances in Earth Science， 2012 ， 27 （ 3 ） ： 292303． ］ Review of land surface roughness parameterization study［
［41 ］
并且这种尺度问题 关长度都是依赖于观测尺度的， 存在 2 种观测因素， 即廓线长度和采样间距 （ 分辨 廓线长度越长， 采样间距越小， 则观测 率） 。通常， 到的地表越粗糙， 即较短的廓线长度和较大的采样 间距会造成地表粗糙度的低估
［43 ， 46 ］
， 并且， 这种观
测尺度的变化对相关长度的影响大于对均方根高度 ［44 ］ 的影响 。根据一些理论计算， 为了使均方根高度 和相关长度的精度达到 ʃ 10% ， 观测的廓线长度应 ［45 ］ 分别至少是相关长度的 40 倍和 200 倍 。 因此， 在使用基于统计方法的粗糙度相关参数时 ， 只有结 合观测的廓线长度和采样间距来考虑， 才能使结果 更有意义。表 1 列举了不同条件下的地表粗糙度典 型观测值。
机性能的高速发展， 摄影测量的精度也已经达到毫米 ［ 39 ］ 级 ， 摄影测量的劣势在于数据处理过程所需时间
294 较长
［ 19 ］
地球科学进展
第 27 卷
， 解决这一缺点依赖于计算机图形处理能力 ［ 40 ］ 与图像自动匹配技术等方面的改进 。
但实际上并不容易准确获取， 参数的定义看似简单， 这是由于地表起伏是一个平稳随机过程， 这一假设 在现实中往往并不成立
［25 ］
。
链式廓线测量则是将一根固定长度的铁链放在地表 上， 通过测量铁链的水平跨度与实际长度的关系来 度量地表粗糙度
［15 ］
。
。
图1
针式廓线测量仪
［16 ］
Fig． 1
Pin profiler［16］
针式廓线测量技术设备造价低廉 ， 使用方便， 至 ［17 ］ 。 今仍是许多研究采用的观测方法 尽管板式与 链式测量更加便宜便捷， 但是前者需要插入土壤， 在 地表比较坚硬的情况下难以使用， 并且对廓线的拍 照和数字化过程也存在较大的不确定性 ， 而后者 则无法获得整个廓线的形状， 只能使用廓线长度比 这一特定的粗糙度参数
［14 ］ ［19 ］
。 而近地面摄影测量
［30 ］
方法也在地球表面粗糙度研究中得以应用
［32 ， 33 ］
。
采用人工方式记录廓线也难免引入误差， 而自动化 ， 记录方式则会大大增加成本 有悖于针式测量本身 的优越性 。 2 ． 2 非接触测量技术 相比于接触测量技术， 基于激光的非接触测量 ［21 ］ 技术被引入地表观测的时间相对较晚 。 早期的 即激光发射源、 反 激光廓线测量仪由 5 个部分组成， 光聚 焦 装 置、 反 光 感 应 装 置、 处理电子元件和导 轨
［22 ］ ［20 ］
其他非接触测量技术包括声波测量 、 超声波 ［34 ］ 、 测量 红外线测量 等， 但相比于激光和摄影 测量， 这些技术在地表观测方面并没有体现出优势 ， 因此并未得到广泛的应用。 激光廓线测量是目前精度最高的非接触测量技 术， 在水平和垂直方向上均可达到毫米级甚至亚毫米 ［ 19， 35 ］ ， 级 因此其应用也最为广泛， 但其劣势在于设备
［29 ］
， 具有较大的局限性。
接触测量技术最大的缺陷是会对观测对象产生 特别是对疏松颗粒或松软潮湿地表的破坏造 干扰， 成的微地形观测误差不可忽视 。 其次， 受设备的 可携带性影响， 其采样长度比较有限， 通常为 1 2 m， 最多不超过 4 m ， 对于针式测量， 受针尾大小 ［19 ］ 影响， 采样间距通常只能达到 1 2． 5 cm 。再次，
第3 期
江冲亚等： 地表粗糙度参数化研究综述
293
动的等长探针进行测量， 测量时探头与地表接触， 通 （ 1 ） 。 板 过记录针尾的位置来绘制地表起伏廓线 图 式廓线测量是将一块绘制好格网的面板插入土壤 ， 通过记录土壤表面在格网上的位置来绘制廓线
［14 ］
并得以广泛应用。 三维激光扫描仪 了长足的进步， 是激光测距仪与角度测量系统组合的自动化快速测 量系统， 是实地高精度表面测量的有力工具（ 图 2 ） ［24］， Li激 光 雷 达 （ Light Detection And Ranging， DAR） 则进一步集成了全球定位系统和惯性导航系 统， 常被装载在各种飞行器上， 用于获取大面积、 高 精度的三维点云数据
2
地表测量技术
重要参数。由于地表粗糙度对电磁波的反射具有显 著的影响， 因此， 它也是光学与微波遥感关注的焦 点
［10 ， 11 ］
由于粗糙度反映的是地表的起伏程度 ， 因此， 传 统的粗糙度参数获取方法是先进行地表测量 ， 再根 据测量所得的高程数据计算粗糙度。 通常， 根据观 测方式是否需要与地表直接接触， 可将地表测量技 术分为接触测量技术和非接触测量技术 。 2 ． 1 接触测量技术 针式廓线测量是最早用于地表粗糙度定量研究 ［13 ］ 的技术 ， 它使用一排等间距排列的、 可以上下活