基于ANN-CA模型的土壤侵蚀时空演化分析

土壤侵蚀是中国乃至世界的主要环境问题之一。到目前为止,应用于土壤侵蚀研究的模型仅仅能够做一些事后的预报,并不能实现真正意义的土壤侵蚀预报,更不能反映土壤侵蚀的时空演化规律。本研究利用元胞自动机强大的空间动态模拟功能,建立了土壤侵蚀的元胞自动机模型,实现了对研究区2010年土壤侵蚀类型的空间预测,从微观的元胞状态的变化,反映了研究区土壤侵蚀的宏观变化规律。利用2000年计算出的土壤侵蚀强度类型与模拟的2000年土壤侵蚀强度类型对比,评价了土壤侵蚀强度预测的准确率,并对准确率相对较低的类型分析了原因,增加各个土壤侵蚀类型的训练样本,改进土壤侵蚀强度类型的分类标准,将大大提高ANN- CA模型的精度。同时指出,本研究建立的模型可以推广到其他土壤侵蚀区的预测研究。     

地表组合粗糙度不确定性引起的SAR反演土壤水分的不确定性分析

地表粗糙度的不确定性是引起SAR土壤水分反演结果不确定性的主要因素,现有研究大多着重于研究单个粗糙度参数（主要是相关长度）的不确定性,直接研究地表组合粗糙度不确定性的较少。本文使用偏度、峰度和四分位距3个指标来量化不确定性,通过在组合粗糙度中加入不同量级高斯噪声进行随机扰动的方法,研究组合粗糙度不确定性在反演过程中的传递,并对反演土壤水分的不确定性进行定量分析。进一步研究反演土壤水分的均方根误差对组合粗糙度不同比例误差范围的响应特征,得到满足反演精度要求的组合粗糙度误差控制范围。样区的实验分析结果表明：组合粗糙度高斯噪声标准差在0-0.045之间时,峰度取值从-0.1984到1.2501,偏度取值从0.0191到0.6791,四分位距取值从0.0018到0.0167,3个量化指标都随组合粗糙度高斯噪声量级的增大而增大,土壤水分反演值有集中在众数附近的趋势,土壤水分低估倾向比高估倾向更明显;本文提出的组合粗糙度误差控制范围可满足反演精度要求,误差控制范围与入射角负相关。     

水土流失区马尾松林植被提取的土壤调节指数分析

为实现水土流失区植被遥感信息的准确提取,本文采用2007年ALOS 10 m多光谱影像,利用土壤调节植被指数SAVI和MSAVI,对福建长汀水土流失区马尾松林不同植被覆盖密度的3个实验区进行植被提取,并选用不同的土壤调节因子（L=0.25,0.5,0.75,1）做实验,将结果和以NDVI植被指数提取的结果进行对比,分析了提取效果及受土壤噪音的影响程度。实验表明,SAVI指数能提高水土流失区的植被提取精度。在中、低植被覆盖区,其提取的总精度比NDVI高出2%~7%,Kappa系数高出7%~18%;而土壤调节因子L的取值对植被信息的提取也呈现出一定的规律性,即：随着L从0向1递增,SAVI提取稀疏植被的能力上升而探测阴坡植被的能力下降。总体来看,对于低植被覆盖和中等植被覆盖地区,可分别用SAVI（L取0.75）和SAVI（L取0.5）来提取植被信息,对于高植被覆盖区,仍可直接用NDVI进行植被信息提取;研究发现MSAVI在植被信息提取中并不具有特别的优势。     

信息融合技术的山西土壤侵蚀监测与动态分析

本文主要介绍以陆地卫星对地观测数据为主体信息源,结合彩红外航空遥感与地面调查资料,应用遥感与地理信息系统(GIS)等先进技术,经二个月时间快速完成山西省1:10万土壤侵蚀强度分类与强度分级的调查任务,及时为国家水利部及当地水利水保部门提供了准确可靠的数据与图件, 充分体现了遥感与GIS融合技术的优越性.     

关注中国水土流失

中国是世界上水土流失最为严重的国家之一,水土流失面积和土地沙漠化面积呈扩张趋势,治理任务十分艰巨。     

土壤侵蚀危险度的计算与影响因子分析——以福建安溪红壤水土流失区为例

随着国家对生态环境的重视和水土保持科学的发展,有关土壤侵蚀危险性评价的研究越来越重要。本文对土壤侵蚀危险度评价的一般方法进行了改进。首先,分析了安溪县各强度等级的土壤侵蚀在高程、坡度、土地利用类型和土壤类型的面积分布情况,计算了不同高程带、不同坡度、不同土地利用类型和土壤类型的土壤侵蚀综合指数然后,以各影响因子的土壤侵蚀综合指数为权重,计算了不同侵蚀影响因子在安溪县各子流域的土壤侵蚀危险度,既避免了权重确定的主观性,又保证了土壤侵蚀危险度的计算适合当地的实际情况,从而明确了各子流域土壤侵蚀发生的可能程度最后,依据土壤侵蚀危险度和土壤侵蚀强度的分布规律,对整个研究区进行了水土保持分区,提出了治理方向。     

DEM与区域土壤侵蚀地形因子研究

地形是影响地表径流和土壤侵蚀的重要因素,坡度等指标是流域水文和土壤侵蚀预报的重要变量.DEM在区域土壤侵蚀中应用研究主要包括:如何实现对侵蚀区地形的表达,使之能准确、科学和有效地表达地形形态和侵蚀沟道网络结构;在多种尺度上,用什么指标实现表征地形对土壤侵蚀发生过程的影响;用什么方法提取或者处理地形因子,如何建立地形因子与土壤侵蚀关系.引入新的DEM理念和算法,应用高精度地形测量数据和数字地形图,改进DEM质量,考虑尺度效应并将已有地形因子研究与区域土壤侵蚀模型研究结合,是今后的主要研究方向.     

Effectiveness of Soil Conservation Methods in Preventing Red Soil Erosion in Southern China

Rainfall, runoff(surface runoff and interflow) and soil loss were recorded from 2002 to2005 in an experiment with four treatments on sloping red soil land in southern China. Treatments consisted of bare sloping ground(control check, CK),interplanting with soybean in spring or radish in autumn(I), level terrace(i.e., grass planted on the riser and bunds built at the edge of a bench terrace)(II), and level terraces of orchards with Bahia grass planted on the riser(III). The surface runoff and erosion in treatment II and III during the four years were low despite the occurrence of potentially erosive rains. By contrast, the CK plot had both the highest surface runoff coefficient and the highest sediment yield among all the plots. The surface runoff and soil erosion of the CK plot significantly differed from that of the treatment plots(p 0.05). Additionally,Significant differences between the interflow of the CK plot and that of the treatment plots was found from April to August(p 0.05). However, no significant differences between the CK and treatment plots were found from January to March and September to December. The order of the plots in terms of surface runoff coefficients and soil losses was: CK I III II, whereas their order in terms of interflow was II III I CK. The effects of treatment II were excellent, indicating that level terrace(i.e., grass planted on the riser and bunds built at the edge of a bench terrace) can be an excellent practice for soil and water conservation on sloping red soil land. Soil loss in southern China can be reduced through the widespread use of this approach.     

徐州市水土流失时空变化研究

本文以3S技术为支撑,在修正水土流失方程（RUSLE）的基础上,针对徐州黄泛平原-丘陵地带的特殊地形地貌、对2000年以来徐州市水土流失时空变化特征进行了分析。结果表明：2000-2014年徐州市土壤侵蚀等级以微度为主,微度侵蚀面积占总侵蚀面积多年平均达到76.34%;中度侵蚀次之,所占比例在10%~17%间;剧烈侵蚀所占比例最少。轻度及以上土壤侵蚀等级主要发生在中部微山湖下游、京杭大运河一带的丘陵岗地地区、主城区与故黄河北岸的黄泛平原地区,以及丰县、新沂、邳州的局部区域;土壤侵蚀存在一定程度年际变化特征,睢宁、丰县、邳州的部分地区侵蚀面积年际变化较为明显,土壤侵蚀总面积整体上呈现下降趋势。     

三江源地区土壤侵蚀类型研究

全球气候变暖导致三江源地区雪线上升,冰川后移,降水和径流减少,草场退化,土壤沙化,使本来就十分脆弱的生态环境更加恶化.根据三江源地区当前所处的实际情况,在分析三江源地区土壤侵蚀环境背景以及土壤侵蚀营力作用的基础上,归纳总结了三江源地区土壤侵蚀类型与特征,重点研究了冻融侵蚀分布范围和强度、分布规律以及评价指标体系.结果表明:三江源地区各种土壤侵蚀类型中,冻融侵蚀分布范围最广;不同强度的冻融侵蚀空间分布差异显著.     

基于粒子滤波的跨断层数据分析

以大同台和唐山台为例,对跨断层观测数据与降水量、气温等辅助观测数据进行粒子滤波处理,并与卡尔曼滤波结果进行比较。示例及统计结果表明,该算法在跨断层数据处理中是可行性的。     

土壤粒径的光谱响应特性研究

以实验室制备的5个不同粒径水平的土壤样本和室内高光谱数据为基础,通过对光谱数据进行重采样、数学变换等预处理并进行单因素方差分析、相关性分析和回归分析,探讨土壤粒径的高光谱特性,建立了光谱数据预测土壤粒径的校正模型。结果表明,土壤粒径对反射光谱有显著的影响,波长越长影响越大;在全波段范围内土壤粒径和光谱数据都呈负相关关系,对原始光谱数据进行微分变换能增加其与土壤粒径的相关性;以反射率一阶微分建立的回归模型为反演土壤粒径的最佳模型,其建模决定系数■、预测决定系数■、预测相对偏差RPD分别为0.666,0.653,2.043,预测均方根误差RMSE为0.175。     

Assessment of Urban Sprawl on Agricultural Soil of Northern Nile Delta of Egypt Using RS and GIS

Urban sprawl is threatening the limited highly fertile land in the Nile delta of Egypt. Landsat TM satellite images of 1984, 1992 and ETM+ of 2006 have been used to study the impact of urban sprawl on agricultural land of the Northern Nile delta, Egypt. Visual interpretation using on screen digitizing and change detection techniques were applied for monitoring the urban sprawl. Combining the land capability map and the urban thematic layer using GIS made it possible to point out the risk of urban expansion on the expense of the highly capable soil class. The results show that a total expansion of urban area amounted to 689.20 km2(6.3% of total area) during the study period 1984–2006. The urban expansion during the 1984–2006 was on the expense of the most fertile soils where, the high capable soils(Class I) lost 247.14 km2(2.26 % of total area) and the moderate capable soils lost 32.73 km2(0.3% of total area), while the low capable soils lost only 57.39 km2(0.53% of total area). The urban encroachment over the non capable soils was very limited during the study period 1984–1992, where 7.33 km2 only was lost. The pattern of urban sprawl has been changed during the 1992 to 2006 whereas much larger area(50.64 km2) of the non capable soils was converted to urban. It can be concluded that the urban sprawl is one of the dominant degradation process on the land of Nile Delta.     

GIS-based Effect Assessment of Soil Erosion Before and After Gully Land Consolidation: A Case Study of Wangjiagou Project Region,Loess Plateau

The Loess Plateau is one typical area of serious soil erosion in the world. China has implemented ′Grain for Green′(GFG) project to restore the eco-environment of the Loess Plateau since 1999. With the GFG project subsidy approaching the end, it is concerned that farmers of fewer subsidies may reclaim land again. Thus, ′Gully Land Consolidation Project′(GLCP) was initiated in 2010. The core of the GLCP was to create more land suitable for farming in gullies so as to reduce land reclamation on the slopes which are ecological vulnerable areas. This paper aims to assess the effect of the GLCP on soil erosion problems by studying Wangjiagou project region located in the central part of Anzi valley in the middle of the Loess Plateau, mainly using the revised universal soil loss equation(RUSLE) based on GIS. The findings show that the GLCP can help to reduce soil shipment by 9.87% and it creates more terraces and river-nearby land suitable for farming which account for 27.41% of the whole study area. Thus, it is feasible to implement the GLCP in places below gradient 15°, though the GLCP also intensifies soil erosion in certain places such as field ridge, village land, floodplain, natural grassland, and shrub land. In short, the GLCP develops new generation dam land and balances the short-term and long-term interests to ease the conflicts between economic development and environmental protection. Furthermore, the GLCP and the GFG could also be combined preferably. On the one hand, the GFG improves the ecological environment, which could offer certain safety to the GLCP, on the other hand, the GLCP creates more farmland favorable for farming in gullies instead of land reclamation on the slopes, which could indirectly protect the GFG project.     

基于自适应权值的土壤侵蚀危险性模糊评价

针对现有土壤侵蚀危险性评价方法的不足,尝试多方法融合来建立评价模型,采用层次分析法确定基础权值,借鉴变权思想修正权值,一改以往"以不变(恒权)应万变(参评因子)"的权值状态,最终得到具有自适应性的连续权值,将其带入评价模型得到土壤侵蚀危险性模糊评价结果。该模型融合层次分析法和变权思想的优势,并考虑到了土壤侵蚀评价中的模糊性及不确定性,改进现有的评价模型,经实际验证,具有一定的普适性。     

矿产预测中的不确定性评估方法与应用——以广西大瑶山矿区为例

由于矿床类型的多样性,矿床成因的复杂性,控矿因素的隐蔽性和找矿信息的多解性,成矿预测结果具有不确定性,并常常因人而异[1]。矿产预测评价是由多个阶段组成的复杂系统工程,每个环节都会产生不确定性,并且不确定性还会传播积累,致使技术评价的不确定性,最终会导致经济评价的不确定性。在找矿难度越来越大,矿业经济风险越来越突出的今天,对矿产预测评价中的不确定性加强认识,并尝试研究富有成效的不确定性评估方法已日显重要,它也是从根本上改进现行矿产预测评价方法的出路之一。本文先对矿产预测评价的特点作了简要说明,对技术评价的不确定性作了系统总结,并基于模糊集值统计的不确定性信息处理方法,提出了矿产预测中不确定性的一般评估方法,最后,以广西大瑶山西侧铜、铅、锌矿的预测评价为背景,对不确定性的评估方法作了应用分析。     

六盘水市土壤侵蚀时空特征及影响因素分析

六盘水市是我国生态地位极其重要,水土流失又较为严重的城市。近些年,六盘水市实施了一系列生态工程,为了定量分析六盘水市土壤侵蚀状况及其影响因素,本文基于RUSLE模型,利用降雨数据、遥感影像数据、土地利用数据等,对贵州省六盘水市1990-2015年土壤侵蚀模数和土壤侵蚀量进行定量模拟,分析其时空动态变化,利用地理探测器定量分析影响因素,并进行空间相关性分析,结果表明： ① 六盘水市土壤侵蚀以微度和中度侵蚀为主。土壤侵蚀严重地区主要分布在北盘江流域与南盘江流域交界处以及喀斯特山地地区,煤矿开采使植被覆盖等抑制土壤侵蚀因子减少作用,使局部地区土壤侵蚀程度加剧。② 1990-2010年平均土壤侵蚀模数整体为下降趋势,2010-2015年为上升趋势。其中2000年平均土壤侵蚀模数最大,2010年平均土壤侵蚀模数最小。该变化由降雨可蚀性因子和植被覆盖度因子综合影响所致。③ 植被覆盖度因子和多年平均降雨量因子是影响区域土壤侵蚀空间分布的重要因素。未利用土地、植被覆盖度小于0.3、坡度在25°以上和降雨量在1543~1593 mm之间的地区为高风险侵蚀区域。④ 植被覆盖度与土壤侵蚀在空间上全部呈负相关性,降雨因子与土壤侵蚀在空间上存在负相关性和正相关性。⑤ 土壤侵蚀改善区域大多分布在生态工程区域内,生态工程建设能够改善土壤侵蚀情况,不同生态工程保护侧重点不同导致土壤侵蚀改善程度不同。退耕还林还草工程对六盘水市土壤侵蚀的改善具有重要意义,六盘水市更宜退耕还林。     

部分不确定性平差模型的迭代算法

为提高部分不确定性平差模型的解算效率,直接采用迭代算法进行求解。讨论了迭代不收敛时的解算方法。算例表明,该部分不确定性平差模型的迭代算法是可行的,解算效率更高、稳定性更好。     

锑污染土壤环境风险评价研究

综合《场地环境评价导则》与美国超级基金法案的风险评价导则中环境风险评价的方法和要求,以武汉某化工厂污染场地为例,探讨土壤中锑的环境风险评价方法;并从人体健康评价与生态风险评价出发,就经口摄入、皮肤接触、呼吸吸入锑污染物对成人和儿童进行健康风险定量计算,并评价锑污染物的生态风险。结果表明:该废弃场地内污染土壤虽然不属于危险废物,土壤中有机物和大部分重金属含量均处于相应标准限制以下,但部分区域锑含量偏高,最高质量分数达到1 262.7×10-6,66%的土壤样品锑质量分数大于推荐修复值26×10-6;污染土壤的非致癌风险非常大;污染土壤对生物具有一定的生态毒理学影响,场地土壤须进行修复后才能使用。     

兴国县土壤侵蚀变化的遥感监测与分析

兴国县是南方红壤丘陵区水土流失最严重的地区之一,近20年的综合治理成效显著。为分析该时期县域内水土流失的变化趋势,并掌握其目前的水土流失状况,本文选用1987、1994和2000年的TM影像,采用基于NDVI 的动态监测和影像分类相结合的方法.对江西兴国县近20年水土流失的情况进行分析,定性与定量地反映兴国县水土流失的时空变化趋势,并结合地形因素进行交叉分析,获取水土流失的空间分布规律。兴国县水土流失变化分析结果表明:在水土流失面积方面,这3年中均呈减少趋势;在空间分布上,中南部和东部部分地区流失强度下降幅度较大,强度明显加剧的区域较少,除西南部的部分地区外,仅在县境边缘有零星分布。目前,水土流失主要分布在海拔500m以下和坡度20°以下的地区。