在随机统计模型所建立的水系网络与自然流域中的水系网络的比较中,可以发现以下3种状况中的至少一种:
(1)倘若这种随机模拟的模型网络,同整个自然流域的水系网络型式进行对比,那么纯粹的随机发育的河道网络是可能被接受的。只是在对比当中,所建立的随机特性(针对自然客体状况)所产生的畸变问题,以及对于这些畸变实施响应的诸因子,应当被揭示出来并加以合理的解析。(2)倘若这种随机模拟的水系网络,只是同某些自然流域或特定的自然流域的水系网络进行对比,那么所假设的随机模拟模型将只能为特定的情况所支持,而且还要进一步提出两个相应的问题:是什么因子控制着非随机的型式?什么条件下才能适应于随机网络的建立?这种状况充分说明,在主导因子(地球引力)作用基础的前提下,气候条件、地质条件、土壤植被条件、人为因素等的不同,使随机模型的具体格局与自然状况有着显著的差别。这种差别并不是Horton定律本身所造成的,而是由于具体条件的变化而导致的次级订正。(3)倘若这种随机模拟的水系网络,同所要对比的自然流域的水系网络之间,只具有极小的相似性,则说明由于特殊的气候因子、地质因子、土壤植被因子及人为影响作用等的强烈表现,掩盖了或者严重扭曲了因地球引力主导作用所导致的正常水系网络格局。此时的模拟就有必要加上特殊的假设,以体现这些特殊因子的局部效应。
有鉴于此,地理学家们已经发现可以应用随机步行原则叙述一个表面连续流运动所留下的轨迹。规定每一次移动的路径为某个固定的距离,而且每次移动的方向是在主导方向控制下,由一种随机过程所确定的。只要按照Horton定律的主导原则去定义连续流运动的总方向,并且加以某些必要的限制性规则,利用随机步行的理论和方法,即可成功地建造出类似于自然流域水系网络的模拟模型。在一般的认识水平上,符合于Horton定律的主导原则或根本的限制因子,即水流不能自然地违背地球引力方向而朝着坡度的上行方向流去。于是,在随机模拟模型中,所制定的各种小的单位面积内,如果从该单位面积的中心点算起有4个互相垂直的坐标方位时,那么执行连续流运动的方向,在此4个方位的坐标体系内,只能选择除坡度上行方向以外的其余3个方向中的任何1个,即避免或排除流域内主趋势流动的逆方向。
我们可以选择面积相等、形状一致且数目不能太少的网格,组成为一张图纸,以此代表一个流域的地理空间。对于该地理空间内的每一个方格,可以应用完全随机的方式确定该方格中连续流的流向,我们建议应用计算机中的随机取样器,执行下述功能:
随机取样器的累积概率 代表方向
0.0000~0.2500 东
0.2501~0.5000 西
0.5001~0.7500 南
0.7501~1.0000 北
在实施模拟时,制定如下具体的运行规则:(1)方向只能从一个方格的正中心,按照允许的取向规定,以箭号指示到相邻方格的正中心;(2)进行随机模拟的顺序,必须依照这样的矩阵排列进行(图7-8),即由A1起始→H1→H2→A2→A3→…→A7→H7→H8→A8。此规律认为,如果方格A1为流向确定的起始模拟,则第二次模拟应当是确定在B1方格中的流向,依次向右直到H1,而后转入到H2,再反方向模拟到A2,而后类推;(3)连续流必须应当流出方格,而且每一次模拟只能以一个唯一的方向流出,亦不能停止于该方格的边界上;(4)一旦确定了整个流域的主导坡向,连续流的流向便不能指向其上坡方向。在此种情况下,在模拟流域中水流当然不会出现封闭循环流的方式;(5)一旦在随机模拟中,在任何一个方格中出现了违背上述
规则的时候,就必须应用随机取样器去重新确定一个新方向,直到所确定新的流向符合基本规则时为止,由此确认随机模拟的合理性。
本文标题:河流等级系统(6)
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