基于包络检波和STFT谱分析的探地雷达土壤分层信息识别

土壤分层信息,特别是表土层结构,对土地生产力具有重要影响,是评价土壤质量的一个重要指标。为了快速、准确地获取土壤分层信息,本文利用探地雷达对分层土壤进行了回波信号采集,并分别在时域和频域分析土壤层位置和层厚信息。首先在信号预处理的基础上,借助包络检波方法确定在土壤分层界面在时域上的位置;然后获取电磁波速度,得到土壤分层厚度。考虑到土壤介电常数与电磁波在土壤中传播速度的相关性,采用短时傅里叶变换方法（Short-time Fourier Transform,STFT）获取各土壤层时频域特征值,并利用回归分析建立特征值与介电常数之间的数学关系,实现对各土壤层的介电常数估算,从而计算出电磁波传播速度,进而确定土壤各层厚度。为验证算法的有效性,分别对理想模拟实验环境和农田环境进行了探地雷达实验,结果表明利用包络检波对探地雷达回波信息进行分析,土壤层检出率达到94.5%,借助STFT谱分析进行探地雷达回波速度估计,对于70 cm深度以上土层厚度计算误差大都保持在10%以下,但随着土壤深度的增加,误差变大。总体来说,本方法能有效识别浅层土壤的分层信息,可应用于实际生产中耕层厚度的估测。     

无人机山地航测避障路线规划方法

本文根据无人机航测特点分析了无人机在山地复杂地形中的航行与测量的要求,研究了无人机在山地中进行航测的避障路线。并以TKLM地区复杂山地地形为例进行了实例分析,运用数学方法对项目地地形进行了简化处理,通过分析无人机航测路线曲、直结合方式,无人机转弯航测速度等对影像影响,研究了无人机山地航测避障路线规划方法,为各行业无人机山地航测提供了技术保障。     

姑婆山花岗岩西南缘矽卡岩风化带含金特征

文章通过研究姑婆山花岗岩体西南缘矽卡岩中含Au丰富，以及其上部风化土壤中各不同分层中金含量变化情况,分析金在矽卡岩风化土壤中的迁移富集机制，认为相对还原、碱性的C层是主要含金层，所形成的“泥巴矿”金矿化及矿床是一种新的金矿化和矿床类型，具有找矿意义和理论研究意义。     

土壤理化性质空间分布及其相关关系分析——以张家口地区为例

使用地理加权相关(GW correlation)与多因素方差分析对张家口地区土壤理化参数空间分异及其相关关系进行分析。结果显示:土壤理化参数具有不同的空间自相关性,各参数之间地理加权相关系数存在正负或大小差异。林地土壤养分含量与饱和导水率显著大于其他土地利用类型(P<0.05);土壤理化参数之间相关性主要表现为坝上高原>坝下区域、栗钙土>其他土壤类型(P<0.05)。这表明,土地利用是影响张家口地区土壤理化参数空间分异的主要因素,地貌和土壤类型是影响土壤理化参数相关关系空间分异的主要因素,结果可以为认识区域土壤地域分异规律及制定生态脆弱区水土涵养措施提供数据参考。     

华北平原冬麦田土壤CH4的吸收特征研究

利用静态箱/气相色谱(GC)法,对华北平原冬小麦拔节-成熟期间麦田土壤CH₄气体通量进行了测定,得出华北平原典型冬麦田土壤是大气CH₄的弱吸收汇。试验期间土壤CH₄通量存在明显的季节变化和日变化,麦田拔节-成熟期间土壤CH₄通量日平均值为-18.3μg·m^-2·h^-1,波动范围为-4.3-24.4μg·m^-2·h^-1;在土壤CH₄通量的日变化中,观测到麦田土壤在午间和夜间都有一个吸收峰,峰值出现的时间因生育期不同而有所不同。试验期间CH₄通量日平均值与土壤温度关系不明显,而与土壤水分呈负相关(α=0.01);日变化中土壤CH₄通量与地表温度的相关性较差,而与5cm地温相关密切。麦田拔节-成熟期间土壤CH₄通量日平均值随NH4+-N施用量的增加呈递减规律,农田秸秆还田后不利于土壤对CH₄的吸收。     

氯化钙对水土环境污染特征分析

某生产CaCl2化工厂因环境问题被停止生产,厂区周边土壤和地下水受到不同程度的污染。为掌握污染土壤中污染因子的含量和地下水受污染情况,布置了土壤采样点和地下水监测点,利用厂区周边已有机民井进行水样采集,通过室内检测、分析研究等工作,得出在厂区周边土壤60~300 cm深度范围内存在Ca^2+,Cl^-富集,鉴于土壤的天然吸附和自净能力,目前条件下,厂区及周边地下水污染状况受影响较小。通过抽水试验、渗水试验和弥散试验,圈定了污染物的影响范围,查明了污染物的影响程度,并在此基础上进行了污染物影响变化情况的预测分析,为后续区域污染地块的风险评估和修复治理工作提供了数据支持。     

碳酸盐岩差异性风化成土特征及其对石漠化形成的影响

碳酸盐岩极低的酸不溶物含量使岩石风化产生的残积土壤物质数量极少，并产生巨大的体积缩小，促使早期形成的残积土在重力作用下不断向下塌陷。显著的差异性风化使基岩面强烈起伏，甚至形成大量的岩溶尘洼地、裂隙、地下管道、洞穴系统等。在重力和水的作用下，土粒沿垂直和水平方向上经微距离或短距离搬运到上述低洼或地下空间中，甚至由地下河带到更远的地方，这是碳酸盐岩地区土壤丢失的重要方式，也是形成石漠化最主要的地质因素。土壤在地表分布高度不均匀，是碳酸盐岩地区的地表少土的重要原因。对于酸不溶物含量相当的石灰岩和白云岩而言，由于白云岩的差异性风化明显弱于石灰岩，以及受各种应力作用后，白云岩形成的节理及裂隙密集而均匀，从而提高了近地表白云岩的含水能力，延长了风化过程中的水－岩反应时间，使风化作用可以相对集中于地表或近地表进行，有利于岩石的整体风化作用的进行，同时使白云岩风化壳基岩面起伏相对较小，风化残积形成的土壤分布也相对均匀。因此，白云岩区地表土层较厚，石漠化程度也稍弱于灰岩区。     

FDR自动土壤水分数据标定问题及解决方法

针对目前FDR自动土壤水分数据可用性低的实际情况,本文从FDR自动土壤水分站传感器原理出发,结合数据处理流程与方法对湖南60个站点不同层次的标定参数及部分站点的相关观测数据进行了分析,指出目前田间标定法在自然条件下几乎无法得到覆盖土壤各个湿度区间的均匀样本数据,导致二次标定参数不合理是造成FDR自动土壤水分站数据可用性差的根本原因。二次标定方程参数不合理主要表现为方程斜率过大、过小、负值3种情况,导致观测数据增幅过大、常年不变、与实际土壤湿度变化趋势完全相反等问题。最后针对该问题提出了大样本原状取土,实验室标定的解决方法,并对方法进行了初步验证,结果表明该方法能从源头上有效改善土壤水分站观测数据质量。     

铁锰氧化物在污染土壤修复中的作用

矿物学在环境科学中的应用将是21世纪矿物学研究的一个主要方面。土壤污染作为一个制约人类社会可持续发展的基本问题正受到日益广泛的关注，污染土壤的修复已成为环境科学研究的一个重点。污染土壤的修复技术主要有物理、化学、生物等方法，但是，它们都不同程度地存在着缺陷。众所周知，铁和锰是自然界中少数但常见的变价元素。含有变价元素和带有表面电荷的铁锰氧化物具有良好的表面活性，不仅对有毒有害的无机污染物具有良好的净化功能，而且对土壤中有机污染物具有氧化降解作用。利用这些矿物来修复污染土壤，具有成本低、无二次污染等优点，体现出天然净化作用的特色，展现出广阔的环境矿物学应用前景。