柵格GIS土壤侵蝕地形因子提取算法

將柵格新安江模型與改進(jìn)通用土壤侵蝕方程進(jìn)行耦合,建立基于柵格尺度的水沙模擬模型,以淮河上游息縣水文站以上為研究區(qū)域,基于研究流域dem數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)以及息縣站2000年-2010年水文數(shù)據(jù),模擬了淮河上游2000年-2010年輸沙過程。并基于構(gòu)建的水沙模型,結(jié)合流域2020年和2030年土地利用遠(yuǎn)景規(guī)劃數(shù)據(jù)設(shè)定兩種土地利用模式情景,定量分析了不同土地利用模式情景對流域土壤侵蝕的影響。研究結(jié)果表明:基于柵格新安江模型的水沙耦合模型在淮河上游具有較好的模擬精度,模擬的輸沙量相對誤差小于15%,確定性系數(shù)0.6以上,滿足泥沙模擬精度要求;林地用地面積增加5%,流域土壤侵蝕量減少8.78%,城鎮(zhèn)用地面積增加8%,流域土壤侵蝕量減少12.73%。研究成果可為淮河水土保持治理和規(guī)劃提供參考。

將柵格新安江模型與改進(jìn)通用土壤侵蝕方程進(jìn)行耦合，建立基于柵格尺度的水沙模擬模型，以淮河上游息縣水文站以上為研究區(qū)域，基于研究流域dem數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)以及息縣站2000年-2010年水文數(shù)據(jù)，模擬了淮河上游2000年-2010年輸沙過程。并基于構(gòu)建的水沙模型，結(jié)合流域2020年和2030年土地利用遠(yuǎn)景規(guī)劃數(shù)據(jù)設(shè)定兩種土地利用模式情景，定量分析了不同土地利用模式情景對流域土壤侵蝕的影響。研究結(jié)果表明：基于柵格新安江模型的水沙耦合模型在淮河上游具有較好的模擬精度，模擬的輸沙量相對誤差小于15％，確定性系數(shù)06以上，滿足泥沙模擬精度要求；林地用地面積增加5％，流域土壤侵蝕量減少878％，城鎮(zhèn)用地面積增加8％，流域土壤侵蝕量減少1273％。研究成果可為淮河水土保持治理和規(guī)劃提供參考。

地理信息系統(tǒng)強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理能力,使其在眾多領(lǐng)域和部門中得到了廣泛應(yīng)用.本文在概述地理信息系統(tǒng)的建立與應(yīng)用的基礎(chǔ)上,對其在國內(nèi)外土壤侵蝕研究中的應(yīng)用進(jìn)行了簡要的回顧.在概述137cs示蹤技術(shù)研究土壤侵蝕的同時(shí),展望其與地理信息系統(tǒng)結(jié)合在土壤侵蝕研究中的應(yīng)用方法及前景

以天水羅玉溝流域?yàn)樵u價(jià)區(qū)域,采用高分辨率遙感圖像解譯和野外調(diào)查相結(jié)合的方法提取土地利用信息,同時(shí)結(jié)合土壤類型信息計(jì)算出該流域的植被覆蓋度.利用gis技術(shù)對1∶1萬地形圖建立數(shù)字高程模型(dem),進(jìn)而提取地形坡度,經(jīng)過數(shù)據(jù)綜合分析,建立了土壤侵蝕強(qiáng)度評價(jià)模型.結(jié)果表明,該流域42.34%的區(qū)域?qū)儆趶?qiáng)烈及強(qiáng)烈以上侵蝕區(qū),土壤侵蝕嚴(yán)重.主要原因是該區(qū)域?qū)贉\切割區(qū),質(zhì)地較軟,抗蝕力弱.

廢黃河沙土區(qū)是水土流失比較嚴(yán)重地區(qū),通過對廢黃河上、中、下游3個(gè)典型地帶徑流小區(qū)2006年觀測資料的統(tǒng)計(jì)分析,獲得廢黃河沙土區(qū)不同下墊面坡面條件下的土壤侵蝕狀況。結(jié)果分析表明,一般農(nóng)地土壤年侵蝕量在1191～2714t/km2之間;林地在550～1157t/km2;溝坡在7779～8658t/km2(坡度17°～22°)。其中,農(nóng)地受人工擾動(dòng)后的土壤年侵蝕量約為未擾動(dòng)農(nóng)地侵蝕量的2～4倍。

根據(jù)深圳市水土流失調(diào)查資料和產(chǎn)沙觀測數(shù)據(jù),通過選取影響水土流失的主要因子:地形、植被、降雨、土壤、城市化人為影響因子等,建立了符合深圳地區(qū)的多元回歸方程,其中城市化人為影響因子是根據(jù)城市水土流失現(xiàn)狀提出的,并通過深圳3個(gè)水保試驗(yàn)站的調(diào)查資料反推求得。通過兩組實(shí)測資料檢驗(yàn),表明建立的模型具有較高的精度,能夠較好的反映深圳地區(qū)的水土流失特點(diǎn)。

結(jié)合江西省水土保持科學(xué)研究所已完成的公路水土保持監(jiān)測工作,總結(jié)了體積法和樁釘法等土壤侵蝕常規(guī)監(jiān)測方法和技術(shù)在實(shí)踐中的運(yùn)用,計(jì)算了贛定高速公路建設(shè)期土壤侵蝕模數(shù)和平均每千米土壤侵蝕模數(shù)分別為14524t/(km2.a)和114t/(km2.a);公路項(xiàng)目建設(shè)期重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域土壤侵蝕模數(shù)技術(shù)指標(biāo)分別為取土場邊坡22540t/km2.a,臺(tái)面10500t/(km2.a);棄土場邊坡25990t/(km2.a),臺(tái)面14010t/(km2.a);路堤、路塹和施工場地邊坡分別為16270t/(km2.a)1、4450t/(km2.a)6、590t/(km2.a).

通過對土壤侵蝕預(yù)測及其模型的評述,提出了土壤侵蝕預(yù)測建模中存在的問題及對策。從目前已經(jīng)建立的坡面、小流域和區(qū)域不同空間尺度上的土壤侵蝕預(yù)測模型可知,各空間尺度上指標(biāo)的選擇和模型的建立,均是獨(dú)立進(jìn)行的,相互之間缺乏有機(jī)的聯(lián)系,不同空間尺度模型無法進(jìn)行有效的信息交換。隨著水土流失的治理已由點(diǎn)、小流域治理,進(jìn)入了大規(guī)模連片集中治理的階段,土壤侵蝕預(yù)測建模研究的重點(diǎn),應(yīng)轉(zhuǎn)向不同空間尺度土壤侵蝕預(yù)測模型之間的關(guān)系與轉(zhuǎn)換上來。通過建立不同空間尺度間土壤侵蝕預(yù)測轉(zhuǎn)換模型,利用小尺度上實(shí)用的土壤侵蝕預(yù)測模型和數(shù)據(jù),對區(qū)域水土流失進(jìn)行定量預(yù)測與評價(jià),具有重要的理論與實(shí)踐意義。

為了揭示川中丘陵區(qū)紫色土地表微地形變化對土壤侵蝕的影響,該文通過室內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn),從地表糙度角度出發(fā),結(jié)合多重分形理論與方法,分析了不同坡度條件下紫色土地表微地形變化特征,探討了地表微地形變化與土壤侵蝕間的關(guān)系。結(jié)果表明:1)雨強(qiáng)為1.5mm/min,歷時(shí)為40min降雨條件下,10°、15°和20°坡面地表相對高程的變化量分別為-11.66、-3.52和-5.61mm,僅20°坡面地表初始低洼部位被徑流貫通形成細(xì)溝;各坡面地表糙度均有所減小,且表現(xiàn)為15°>10°>20°,其中10°和15°坡面不同坡位地表糙度均較雨前減小,20°坡面下坡地表糙度較雨前增大,不同坡度全坡面地表糙度均較雨前減小;2)地表微地形具有一定的多重分形特征,10°和15°坡面雨后多重分形參數(shù)廣義分形維數(shù)跨度、奇異指數(shù)跨度和多重分形譜高差均較雨前增大,微地形空間分布差異增大,且地表變得圓潤,20°坡面與之相反;3)隨坡度增大,地表徑流量呈先減小后增大的變化趨勢,且地表糙度變幅越小的坡面,地表產(chǎn)流量越高,而侵蝕產(chǎn)沙量則隨坡度的增大顯著提高(p<0.05)。研究成果為揭示水蝕過程中地表微地形變化的本質(zhì)和作用機(jī)理提供了參考。

本文利用柵格分析技術(shù)對公交站點(diǎn)覆蓋率的計(jì)算進(jìn)行了改進(jìn),從高分辨率遙感影像與公交站點(diǎn)信息數(shù)據(jù)疊加得到的柵格數(shù)據(jù)中提取三個(gè)柵格矩陣:記錄公交站點(diǎn)id號(hào)及其位置信息的柵格矩陣、道路網(wǎng)絡(luò)上各點(diǎn)的出行阻抗矩陣、不在道路網(wǎng)絡(luò)上各點(diǎn)的出行阻抗矩陣,對這三個(gè)阻抗矩陣進(jìn)行柵格運(yùn)算,計(jì)算公交站點(diǎn)的覆蓋率,并通過南京城區(qū)部分公交站點(diǎn)的分布說明本文算法的具體應(yīng)用情況。

基于距離的分析是gis中的一項(xiàng)基本空間分析功能,目前該分析主要是基于二維的,對三維空間的距離分析研究則較少。對基于三維柵格的距離分析進(jìn)行了研究,提出了基于三維柵格的最短距離算法,并把該算法應(yīng)用于非均質(zhì)的三維緩沖體的生成。

綠色環(huán)保施工是近年來建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢,施工企業(yè)如何通過科學(xué)合理的施工組織安排,達(dá)到綠色施工和環(huán)境保護(hù)是一項(xiàng)新的施工課題。建筑工程施工過程中的基坑支護(hù)、基坑降水、土方挖排施工、混凝土澆筑等生產(chǎn)活動(dòng),會(huì)對土壤產(chǎn)生侵蝕作用。施工過程中,應(yīng)采用先進(jìn)的方式對土壤侵蝕進(jìn)行科學(xué)的管理,使施工生產(chǎn)對土壤的侵蝕降至最低點(diǎn)。通過對沈陽盛世長安項(xiàng)目的工程實(shí)踐,總結(jié)了綠色施工中預(yù)防土壤侵蝕的具體措施。

為探索廢黃河沙土區(qū)水土流失和水土保持措施對流域工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響,了解和掌握沙土區(qū)水土流失現(xiàn)狀,分析水土流失原因,2006年我們在廢黃河流域鹽城市境內(nèi)布設(shè)了多個(gè)水土流失觀測試驗(yàn)站,開展水土流失觀測研究工作。通過對廢黃河沙土地區(qū)水土流失現(xiàn)狀及降雨情況現(xiàn)

本文以福建省山區(qū)為例,在對福建省水土保持實(shí)驗(yàn)站、建甌市牛坑龍水土保持試驗(yàn)站長期觀測、實(shí)驗(yàn)資料深入分析對比的基礎(chǔ)之上,探討了土地利用/土地覆被變化對土壤侵蝕的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明,土地利用/土地覆被變化對徑流的產(chǎn)生和土壤侵蝕有重要影響,植被的覆蓋度的變化直接影響著徑流系數(shù)和土壤侵蝕模數(shù);植被的覆蓋度和徑流系數(shù)呈負(fù)線性關(guān)系,隨著覆蓋度的增加徑流系數(shù)逐漸減小;植被覆蓋度和土壤侵蝕模數(shù)為負(fù)指數(shù)關(guān)系,隨著植被覆蓋度的增大,土壤侵蝕模數(shù)急劇下降。

分析了尼爾斯水利樞紐工程在興建過程中易產(chǎn)生土壤侵蝕的原因，即工程建設(shè)施工、水庫移民安置等擾動(dòng)原地貌，破壞植被、造成土壤侵蝕，并針對重點(diǎn)土壤侵蝕區(qū)域即區(qū)域即工程施工區(qū)及移民安置區(qū)，提出土壤侵蝕控制措施。

西藏地區(qū)公路建設(shè)過程中的水土保持一直以來是必須面對的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。文章以國道318線通麥段公路改建項(xiàng)目為例,對工程施工造成的土壤侵蝕類型和強(qiáng)度進(jìn)行了預(yù)測分析。根據(jù)實(shí)地調(diào)查,項(xiàng)目區(qū)可劃分為主線防治區(qū)、病害整治防治區(qū)、施工場地、取料場、棄渣場5個(gè)區(qū)域,文章分別對其擾動(dòng)地表而可能產(chǎn)生的水土流失量進(jìn)行了預(yù)測。結(jié)果顯示預(yù)測期內(nèi)工程水土流失總量約10990t,其中棄渣場、路基邊坡流失量較大,應(yīng)屬于水土流失的重點(diǎn)防治區(qū)。

根據(jù)深圳市全市水土流失斑塊的調(diào)查資料和產(chǎn)沙觀測結(jié)論,通過選取水土流失主要影響因子:地形、植被、降雨、土壤、城市化人為影響因子,建立侵蝕量與這些影響因子之間的多元回歸關(guān)系方程,屬深圳市首例。其中城市化人為影響因子是反映城市水土流失特點(diǎn)的一個(gè)因子,反推求得。建立的模型通過2組實(shí)測資料的檢驗(yàn),具有較高的精度,能夠較科學(xué)地反映深圳地區(qū)城市水土流失特點(diǎn)。

土地利用變化對土壤侵蝕和水質(zhì)的影響

隨著我國高速公路的建設(shè)發(fā)展,工程施工期對于土壤侵蝕的重視不夠,臨時(shí)綜合防治措施不夠及時(shí)有效,從而導(dǎo)致大量的土壤侵蝕,對環(huán)境造成破壞性的影響。本文以河池至都安線高速公路三標(biāo)段路線為例,對高速公路施工期土壤侵蝕的影響因素進(jìn)行研究,分析了高速公路工程施工過程中土壤保護(hù)措施體系,為以后類似工程施工提供參考。

高寒、干旱、少氧的嚴(yán)酷自然條件,導(dǎo)致了青藏高原高寒植被十分獨(dú)特、脆弱、對人類擾動(dòng)極其敏感的自然屬性。青藏鐵路的建設(shè)必將在一定程度上加劇沿線地區(qū)的水土流失。利用遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù),結(jié)合野外調(diào)查分析結(jié)果,編制了唐古拉山口至拉薩段鐵路兩側(cè)50km范圍土壤侵蝕現(xiàn)狀圖。根據(jù)鐵路沿線水土流失現(xiàn)狀和工程建設(shè)活動(dòng)對水土流失的影響分析,對施工期土壤侵蝕類型與強(qiáng)度的變化以及工程造成的水土流失總量進(jìn)行了預(yù)測,并據(jù)此分析了工程可能造成的水土流失危害。

采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(dea)建立了邊坡土壤侵蝕效果的評價(jià)模型,并對云南、寧夏、湖北等地的高速公路邊坡的土壤侵蝕進(jìn)行了案例分析,結(jié)果表明,所建立模型的評價(jià)結(jié)果與試驗(yàn)分析結(jié)果基本吻合,為西部公路邊坡土壤侵蝕的效果評價(jià)提供了依據(jù)。

開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目對地貌的破壞最嚴(yán)重,水土流失動(dòng)態(tài)變化最大,是水土保持監(jiān)測的重點(diǎn)、難點(diǎn)。水土保持監(jiān)測成果已成為檢查開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案實(shí)施情況的重要依據(jù)。根據(jù)監(jiān)測規(guī)程要求,大中型開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)布設(shè)相對固定的監(jiān)測設(shè)施。在點(diǎn)面工程、線狀工程建設(shè)中都有涉及施工平臺(tái)區(qū),其土壤侵蝕是一個(gè)相對不穩(wěn)定的連續(xù)建設(shè)過程,土壤侵蝕形態(tài)復(fù)雜,常規(guī)方法很難監(jiān)測,為此提出了施工平臺(tái)區(qū)土壤侵蝕模數(shù)監(jiān)測方法。