基于GIS与RUSLE的土壤侵蚀量时空变化分析

基于修正的土壤流失方程(RUSLE),运用RS和GIS技术对葫芦岛市的土壤侵蚀状况进行分析。结果表明,葫芦岛市年均土壤侵蚀量17 867 598.32 t,年均土壤侵蚀模数为16.13 t/(hm2×a),属于轻度侵蚀。葫芦岛市中度侵蚀以上的土壤侵蚀面积占总侵蚀面积的11.31%,土壤侵蚀模数占总侵蚀量的40.17%。中度侵蚀以下的土壤侵蚀面积占总侵蚀面积的88.96%,土壤侵蚀量占总侵蚀量的59.83%,研究区土壤侵蚀空间差异性大。分析土壤侵蚀与坡度和土地利用之间的关系表明,6°~25°为研究区主要侵蚀坡度段,裸土地、旱地、林地和草地是研究区土壤侵蚀的主要发生区,葫芦岛市应将其列为水土保持重点治理对象,采取有效措施,改善土壤侵蚀现状。     

基于遥感和GIS的宣化县水土流失定量空间特征分析

以遥感和GIS技术为支撑,利用通用的土壤流失方程(USLE)的修正模型(RUSLE)定量评估宣化县2000年的水土流失量和土壤侵蚀强度,并对宣化县水土流失空间分布特征进行了分析。结果表明,宣化县2000年土壤侵蚀(轻度侵蚀以上)面积为982.85 km2,占宣化县总面积的39.25%,平均土壤侵蚀模数为13.92 t/hm2.a,属于轻度侵蚀;坡度越大,极强度及剧烈侵蚀越有可能发生,从整体来看,15°~25°是侵蚀比例最大的坡度带。宣化县土壤侵蚀主要集中于灌草地和旱地两种土地类型,两者土壤侵蚀面积占宣化县2000年总土壤侵蚀面积的93.897%。     

大理河流域土壤侵蚀风险及其空间格局分析

本文利用遥感影像提取大理河流域相关信息,采用水利部部颁标准评价土壤侵蚀风险等级,并与地形特征进行叠加分析。结果显示:研究区侵蚀风险以中度和轻度为主;坡度是主要影响因素,坡度越大侵蚀风险区越集中,尤其是强度及以上区域,集中程度达到90%以上;侵蚀主要分布在1000m—1400m的两个高程带内。研究结果可以辅助管理部门进行侵蚀治理决策。     

叶尔羌河流域植被指数与地貌状况耦合度研究

针对叶尔羌河流域这一生态脆弱区,基于像元二分法利用MODIS NDVI数据计算该研究区典型正常年份2016年6—9月生长季植被指数(植被覆盖度),分析探讨了该流域植被覆盖度与土地利用/覆盖状况及高程、坡度、坡向等地貌状况主要要素之间的耦合关联关系。结果表明:叶尔羌河下游地区地形起伏较小,植被覆盖状况和土地利用/覆盖类型均具有明显的地带状与分层分布特征,植被覆盖度仅与距离水源地的远近相关性显著,与高程、坡度等其他地貌因子无明显相关性;而叶尔羌河中上游地区植被覆盖状况复杂,植被覆盖度与高程、坡度和坡向三因子总体耦合度较高。高程对植被覆盖状况的影响尤为显著,具有明显的垂直地带性;同时,随着高程增加,坡度对植被覆盖度的影响则表现出一定的垂直周期地带变化特性,以及随着坡向的变化植被覆盖度呈现出由阴坡、半阴坡较高(4 000m以下地区)按"顺时针"向阳坡、半阳坡较高(4 000m以上地区)逐渐转移。     

基于RUSLE模型的延河流域土壤侵蚀时空变化分析

我国是一个土壤侵蚀情况严重的国家,而黄土高原是我国水土流失最严重的地区,因此研究黄土高原土壤侵蚀状况对该区域水土流失防治和生态环境的保护具有积极意义。本文以黄土高原典型丘陵沟壑区延河流域为研究区,采用RUSLE土壤侵蚀模型分析延河流域1990年、2000年、2010年、2020年土壤侵蚀时空变化特征,并通过情景模拟对比分析有无治沟造地工程下的延河流域土壤侵蚀空间变化特征,量化研究治沟造地工程对流域内土壤侵蚀的影响。结果表明,流域内平均土壤侵蚀模数呈现先减小后增大的趋势,1990平均土壤侵蚀模数为2147t/(km²·a),2000年减少到1219 t/(km²·a),2010年到2020年平均土壤侵蚀模数增大,2010年平均侵蚀模数为2975 t/(km²·a),2020年扩大到8057 t/(km²·a)。情景模拟分析显示,虽然延河流域近年来土壤侵蚀模数增加,但是退耕还林工程效果也同时显著,一定程度上缓解了水土流失加剧的状况,然而降雨因素存在时间上的不均匀性会导致某些年份计算出的土壤侵蚀模数增大。...     

长江上游小流域土壤侵蚀动态模拟与分析

以长江上游甘肃省尚沟流域为研究区,在遥感影像和GIS空间分析技术支撑下,根据USLE因子算法生成各因子栅格图,借助地图代数运算,估算了尚沟流域1998年和2004年的土壤侵蚀量,并对2004年土壤侵蚀与其环境背景因子进行叠加和空间统计分析。在此基础上,构建了与GIS软件平台集成的地理元胞自动机,模拟了该流域2004年、2010年和2020年土壤侵蚀空间演化情形。结果表明:研究区平均侵蚀量从1998年的6598.1t/km2下降到2004年的5923.3t/km2,侵蚀面积净减少172.3hm2,输沙量减少9.15×104t;1300～1400m的海拔高程带、25～35°坡度带、南坡和旱耕地是发生水土流失的主要区域;经模拟,2010年总侵蚀面积为93.49km2,侵蚀总量73.15×104t,侵蚀模数为5126t/km2,土壤侵蚀状况总体上将有所减缓。     

石川河流域土壤侵蚀时空变化研究

为了研究黄土高原南部植被覆盖较高地区在退耕还林后的土壤侵蚀变化特征,利用RUSLE模型,结合GIS、RS技术,定量估算了2000～2013年石川河流域的土壤侵蚀量,分析了不同植被覆盖条件和不同土地利用类型的土壤侵蚀时空变化特征。结果表明:①土壤侵蚀等级与降雨侵蚀力、地貌和土地利用类型关系密切;②土地利用类型变化显著,耕地所占比重由51.44%减少到48.37%,草地所占比重由24.51%减少到12.48%,林地所占比重由19.45%增加到33.20%;③土壤侵蚀模数由退耕还林初期(2000年)的1 473.7 t/(km~2·a)减少到2013年的806.12 t/(km~2·a),总侵蚀量减少到217.91×10~4 t。土地利用类型的水土保持效益从大到小分别为林地、草地和耕地,说明还林还草工程后石川河流域土壤侵蚀呈总量减少、侵蚀强度降低的趋势,还林还草工程取得了水土保持效益。石川河流域的土壤侵蚀强度可以代表相似水热条件地区的土壤侵蚀情况,相同纬度地区的土壤侵蚀还有进一步下降的空间。     

云蒙湖流域不同坡度的土壤侵蚀特征

针对定量分析土壤侵蚀在各坡度等级上的空间分布研究较少的现状,该文选用通用的土壤流失预报方程,对云蒙湖流域1986—2010年间的土壤水力侵蚀状况进行了定量的估算,以探讨不同坡度上的土壤侵蚀特征,并进一步分析了土壤侵蚀变化与人类活动的关系。分析得出:土壤侵蚀强度发生在人类活动比较频繁的区域上(8~25°坡度)更为严重;2010年比1986年强度以上所占比例在15°坡度等级上相对更低,在15°坡度等级上有所增加;云蒙湖流域主要土壤侵蚀量发生在25°坡度上;2010年比1986年耕地面积减少、林地和居民用地面积增加是土壤侵蚀降低的主要因素。     

长江上游安宁河流域生态环境脆弱性遥感监测

为了解安宁河流域生态环境脆弱性情况,以卫星遥感图像作为主要信息源,以人口密度、国内生产总值、土地利用、土壤类型、高程、坡度、气温、降水、植被指数作为评价指标,综合运用地理信息系统技术和投影寻踪算法,构建空间投影寻踪模型,进而对安宁河流域生态环境脆弱性进行评价。以分析结果为依据,将研究区生态环境脆弱性划分为5个等级,分别是重度脆弱、中度脆弱、轻度脆弱、微度脆弱和潜在脆弱。研究结果表明,研究区生态脆弱性整体上属中等脆弱等级。由于生态环境保护政策的实施和地区人民对于生态环境保护意识的提高,研究区2013年相对于1993年,生态环境总体有所改善。     

综合137Cs，RS和GIS的土壤侵蚀评估和预测——以云南小江流域为例

综合应用137Cs技术、RS技术和GIS技术,进行云南小江流域土壤侵蚀的评估和预测研究,探索中国西部山区观测资料缺乏、USLE(Universal Soil Loss Equation)方程不适宜区域土壤侵蚀评估与预测方法。通过137Cs技术,采用非农耕地与农耕地土壤侵蚀模型确定区内林地、灌丛、草地、坡耕地和裸地的年均侵蚀模数分别为356—1531 t/(km2·a),330—1709 t/(km2·a),886—3885 t/(km2·a),5197—12454 t/(km2·a)和15000 t/(km2·a)以上。解译小江流域1987年(Landsat TM)、1995年(Landsat TM)和2005年(Landsat ETM)遥感影像,获得流域不同时期土地利用图,将其与1∶50000 DEM模型进行叠置分析,建立小江流域土地利用的空间分布图,结合利用137Cs确定的土壤侵蚀速率数据,进行土壤侵蚀分区与制图,分析土壤侵蚀的时空变化。结果表明:1987年—2005年流域轻度以上侵蚀面积占总面积的66.0%—67.3%,变化不大,但侵蚀强度明显加剧,1987年—1995年间尤为明显;中度侵蚀、强度侵蚀、极强度侵蚀区面积分别增加30%、23%和26%;小江流域1987年、1995年和2005年土壤侵蚀量分别为7.51×106t/a,8.19×106t/a和8.18×106t/a。进而选用1995年和2005年的土壤侵蚀数据构建Markov-CA(马尔可夫—元胞自动机)预测模型,获得2015年流域土壤侵蚀分区图,并预测2015年土壤侵蚀量为8.17×106t,与2005年侵蚀量接近。研究结果真实地反映了小江流域土壤侵蚀的变化过程与主要驱动因子,研究方法适合中国西部山区土壤侵蚀评估与预测。     

坡度统计分析的最小面积阈值研究

为了找出能保证流域坡度统计分布最基本特征的最小面积阈值,该文基于1:5万地形图建立数字高程模型(DEM),在3个不同地貌类型样区,提取坡度、坡长及等高线曲率等指标,并计算坡度频率曲线和不同流域面积的直方图相似度指数;计算并分析了各样区坡度分布与流域面积的关系,分析了流域面积与直方图相似度指数变化率之间的关系,完成流域最小面积的判定,从流域侵蚀及侵蚀地貌分带方面对确定的最小面积阈值进行了论证。该文得到破碎丘陵样区、缓坡丘陵样区和极陡山地样区面积阈值分别为19.51、118.39、144.77 km~2。     

坡度统计分析的最小面积阈值研究

为了找出能保证流域坡度统计分布最基本特征的最小面积阈值,该文基于1:5万地形图建立数字高程模型(DEM),在3个不同地貌类型样区,提取坡度、坡长及等高线曲率等指标,并计算坡度频率曲线和不同流域面积的直方图相似度指数;计算并分析了各样区坡度分布与流域面积的关系,分析了流域面积与直方图相似度指数变化率之间的关系,完成流域最小面积的判定,从流域侵蚀及侵蚀地貌分带方面对确定的最小面积阈值进行了论证。该文得到破碎丘陵样区、缓坡丘陵样区和极陡山地样区面积阈值分别为19.51、118.39、144.77 km~2。     

基于RS和USLE的红壤丘陵区小流域水土流失量估算

采用野外调查采样、室内分析测定、遥感(RS)技术、数学模型等研究方法,以湖南省资兴市东江水库上游光河桥小流域为例,计算出了美国通用土壤流失方程(USLE)中各单项因子值,对该流域水土流失量进行了估算.结果表明:该流域的土壤可蚀性因子(K值)介于0.14～0.42 t·hm2.h.hm-2.MJ-1.mm-1之间,平均为0.27 t·hm2.h.hm-2.MJ-1,mm-1,属于中等可侵蚀性土壤;土壤侵蚀模数在0 ～3 817 t·hm-2·a-1之间,平均侵蚀模数为78 t.hm-2.a-1,处于强度侵蚀等级,流域的土壤侵蚀量达到292 266 t·a-1.     

神东矿区土壤侵蚀时空特征及驱动力分析

针对神东矿区土壤侵蚀生态破坏及煤炭开采对矿井采区土壤侵蚀的影响问题,该文基于RUSLE模型,提出一种基于矿区和矿井尺度探究矿区土壤侵蚀演变特征并结合地理探测器进行驱动力分析的研究方法。结果表明:(1)矿区尺度上土壤侵蚀呈加重趋势,1989—2019年土壤侵蚀量增加30.28×10~5 t,空间上以微度和轻度侵蚀散布全区,中度和强度侵蚀次之,极强度和剧烈侵蚀最少;(2)矿井尺度上,补连塔、榆家梁矿井受到采矿的负面影响,大柳塔矿井受到生态措施的正面影响,活鸡兔、石圪台矿井受到的负面影响被正面影响消除;(3)各因子对土壤侵蚀的解释力为:坡度>土地利用类型>降雨量>植被覆盖度,因子交互作用的解释力强于单因子,坡度>35°,降雨为416.10～420.69 mm、植被覆盖度为0.5～0.6及未利用地的区域为土壤侵蚀高风险区。该研究方法可摸清矿区的土壤侵蚀变化规律以及矿井受采矿活动的干扰,为矿区实行生态管理提供决策支持。     

基于知识库和空间信息耦合模型的北川县震后土壤侵蚀分析

基于土壤水力侵蚀分级标准,考虑地震造成的特殊土壤侵蚀类型,构建了地震重灾区土壤侵蚀强度分级知识库;综合利用RS和GIS技术,结合专家知识判断,快速提取了四川省北川县土地利用、地面坡度、植被盖度、特殊侵蚀类型等土壤侵蚀因子空间信息;基于EcoHAT系统中的知识库和空间信息耦合型土壤侵蚀模型,快速完成了北川县震后土壤侵蚀强度的判定与分析.结果表明,地震使北川县土壤侵蚀加剧,相比2000年全国土壤侵蚀遥感调查成果,震后土壤侵蚀面积增加了275.13km2,增长量为23.83%;特殊侵蚀类型面积占北川县面积的2.48%;林地土壤侵蚀面积最大,占总侵蚀面积的一半以上;耕地土壤侵蚀比例为98.95%;坡度是北川县土壤侵蚀的主要贡献因子,植被则是主要控制因子,坡耕地治理是今后北川县土壤侵蚀控制的重点.     

北部湾典型入海流域植被CUE时空变化特征及驱动力因素分析

植被碳利用效率(CUE)反映了植被生态系统在碳储存方面的效率,对于“双碳”政策背景下植被碳循环研究具有重要参考价值。本文基于MODIS数据、气象数据、DEM数据,采用趋势分析、变异系数、Hurst指数等方法,对北部湾典型入海流域2001—2020年植被CUE时空变化特征展开了研究。结果表明：(1)时间上,CUE年均值呈显著下降趋势(P<0.01),年际变化率均值为-0.003/a;年际CUE波动程度较小,整体上较为稳定。(2)空间上,北部湾典型入海流域CUE多年均值介于0.08～0.60之间,流域整体平均值为0.465。CUE年均值从高到低依次为,北仑河流域、钦江流域、江平江流域、防城江流域、茅岭江流流域、南流江流域、大风江流。(3)驱动力因素上,气温对北部湾典型入海流域植被CUE变化起主要控制作用,其次为高程和降水,土壤类型、坡度对植被CUE的驱动有限。     

基于粗糙度的月表虹湾地区地形地貌解译

行星表面粗糙度是表面侵蚀、沉降和隆升等作用在行星表面留下的记录,对其进行的定量分析可以精确地反映其表面地质构造过程.对月球的虹湾地区选取水平方向的12条剖面进行了粗糙度各参数(均方根高程、均方根偏差、均方根坡度、Hurst指数)的计算,结果表明:①在1 km的剖面长度上,虹湾地区均方根高程的平均值在3 m左右;在0.2...     

黑龙江省呼玛至十八站公路路域生存环境质量评估

针对建设绿色公路不可避免地对路域生存环境质量造成影响的问题,本文选用Landsat 8卫星影像、ASTER GDEM 30 m分辨率的DEM数据、2020版30 m全球地表覆盖数据,利用ENVI 5.3和ArcGIS 10.2平台协同操作,从公路的路域植被覆盖度变化、土壤侵蚀度、生存环境适宜性3个角度分析对生存环境质量的影响。研究结果表明,公路建设前后路域植被覆盖度超75%区域从2 673.8 km²降至2 389.82 km²,植被覆盖度为45%~75%的区域从997.31 km²降至767.19 km²;土壤侵蚀程度以中度侵蚀和高度侵蚀为主,中度侵蚀和高度侵蚀总计面积3 927.99 km²,占比达79.04%;生存环境适宜性方面,公路左侧呼玛河流域及附近最高,公路右侧的林区大面积图斑块次之。     

基于SPOT 5和北京一号小卫星数据的北京北部山区土壤侵蚀变化研究

利用2004年10月SPOT 5卫星影像及2007年9月北京一号小卫星多光谱和全色影像,以植被覆盖度、坡度、土壤可蚀性和土地利用4种影响因子作为辅助数据,进行土壤侵蚀信息提取。利用所提取的信息,分析2004~2007年北京北部山区土壤侵蚀在空间、面积上的变化状况、强度类型转化状况以及变化的驱动力。分析结果表明,北京北部山区土壤侵蚀主要为轻度侵蚀与中度侵蚀,以轻度侵蚀为主; 2004~2007年北京北部山区虽然局部地区土壤侵蚀强度增强,但土壤侵蚀总面积减少,大体上呈中度→轻度→微度发展趋势,总体状况得到明显改善。     

坡度截断对分布式土壤侵蚀学坡长提取的影响

地形是影响土壤侵蚀的重要因子, 分布式土壤侵蚀学坡长是地形因子的重要参数。坡长与土壤侵蚀过程相适应, 在一定条件下停止累计而截断。坡度变化是坡长提取的截断条件之一, 但坡度变化对提取结果的影响研究还不够深入。以数学曲面和黄土高原县南沟流域的数字高程模型作为数据源, 使用LS_TOOL方法提取坡长, 并对坡度变化引起的坡长截断结果进行对比和主成分分析。结果表明, 下坡坡度减小幅度越大, 坡度截断效果越明显; 坡度小于2.86°的截断参数R₁和坡度大于或等于2.86°的截断参数R₂与坡长最大值和坡长平均值均正相关; 在黄土高原地区, 陡坡、沟道较多, 相对R₂的影响, R₁对坡长的影响较小。坡度变化的截断设置在R₁>0.7, R₂>0.5时, 坡长变化较明显, 建议黄土高原地区侵蚀坡长的坡度截断设置值为R₁=0.7, R₂=0.5。