基于不同尺度和模型的小秦岭谱系结构研究

为探索研究尺度、零模型与群落谱系结构的关系,在小秦岭自然保护区建立1 hm~2样地,运用约束型、非约束型零模型分别从10、20、25 m 3个研究尺度上分析群落谱系结构,结果表明:(1)非约束型模型下,谱系结构聚集;约束型模型下,10、20 m尺度上,谱系聚集,25 m尺度上谱系分散。对比发现,随研究尺度增大,谱系聚集程度降低,趋于分散,可能是由于环境异质性对物种分布的影响程度降低,密度制约作用增强所致。(2)空间因子对谱系结构的影响远远大于地形因子,随研究尺度增加,空间因子及地形因子的解释量逐渐增大。地形的不同营造了不同的空间差异,二者密切相关。因此,空间因子是影响谱系结构形成的直接因素,而地形因子是间接因素。     

赣南地区侵蚀地形因子研究

【目的】研究南方红壤区水土流失非常严重地区的土壤侵蚀地形因子,旨在为水土流失治理提供参考。【方法】以赣南地区为典型样区,将该地区1∶10万图幅及其周边的16个1∶5万图幅拼接,然后用1∶10万图幅向外扩展5km后重新切割的范围作为数据处理的单元,基于Hc-DEM提取地形因子,用50m×50m的邻域窗口对坡度进行均值滤波,将赣南地区划分为平原(包括盆地及周边缓坡丘陵)、典型丘陵、山地3种地貌类型区,对这3种地貌类型区的坡度、坡长、坡度-坡长因子(Length-Slope factor,LS)的宏观和微观格局进行分析,研究地形因子与土壤侵蚀的关系。【结果】在宏观尺度上,平原的坡度和LS因子均最小,典型丘陵次之,山地最大;平原和典型丘陵区坡长较小,而在山地较大。在微观格局上,坡度表现出与地形连续变化相适应的特性;坡长在典型丘陵和山地反映出与提取算法有关的、类似流域单元的图式;LS受坡度和坡长的共同影响,整体上与坡度的分布一致。地形因子与土壤侵蚀的关系表现为,随着侵蚀强度的增加,坡度、坡长和LS因子均呈增加趋势。【结论】在南方红壤区水土流失非常严重地区,地形属性(坡度、坡长)和LS对土壤侵蚀影响明显。     

不同比例尺DEM提取地形信息的比较分析——以重庆市为例

以重庆市1∶10万DEM为基准,比较分析1∶10万与1∶25万不同比例尺的DEM在地形信息容量与精度方面的差异特征.分析得出:相对与1∶10万比例尺的DEM,1∶25万的DEM所提取的地面坡度、坡向、剖面曲率及平面曲率4个地形因子在不同范围内都存在一定的误差,应用1 ∶ 25万的DEM提取地形因子会导致一些地形信息的损失.其研究成果为了解DEM的质量及适应性提供了参考标准与依据,为进一步研究控制与消除误差都具有重要的意义.     

褶皱山区NDVI与地形因子的多尺度耦合关系研究

【目的】揭示我国长江上游褶皱山区植被分布与地形耦合关系。【方法】基于二维小波分析的方法,分别构建归一化植被指数NDVI和地形因子在不同尺度上的小波低频系数空间分布的特征模式,然后分析NDVI和地形因子小波低频系数的相关性,并建立多尺度下NDVI低频系数的拟合方程。【结果】(1)多尺度下NDVI与高程的空间分布相似度最高;(2)地形因子与NDVI相关性的大小的顺序为高程坡度坡向,并随小波分解尺度的增加而增大;(3)小波分解尺度越大,NDVI的最优拟合方程所需的建模因子越多,方程的拟合效果越好。【结论】对揭示多尺度下褶皱山区地形因素对该区域内植被覆盖度高低的影响可提供借鉴,研究结果可为长江上游生态恢复和农业产业规划提供一定的依据。     

自1:10000比例尺DEM提取地形起伏度——以陕北黄土高原的实验为例

地形的起伏是反映地形起伏的宏观地形因子,是比较适合区域水土流失评价的地形指标,在区域性研究中,利用DEM数据提取地形起伏度能够快速、直观的反映地形的起伏特征.1∶10000比例尺DEM具有越来越广泛、重要的应用,系统探讨基于其提取地形起伏度的方法具有重要的理论和实践意义.本研究以陕北黄土高原不同地貌区的DEM数据为实验数据,依据地貌发育的基本理论,GIS的窗口递增分析方法结合自然地理单元--小流域划分方法,通过对比分析,确定不同地貌区的地形起伏度.通过对实验结果的对比分析证明,该方法是一种比较通用、有效的方法.     

基于不同精度DEM的黄土丘陵沟壑区地形指标提取误差分析

在宁夏盐池县南部黄土丘陵沟壑区以1∶5万和1∶10万地形图制作的DEM为研究对象,以ARC/INFO地理信息系统软件为基本技术平台,分别提取了地面坡度及坡向、平面曲率、剖面曲率4个地形指标,并进行了对比分析。结果表明,2种精度DEM在黄土丘陵沟壑区地形指标的提取上均存在不同程度的误差。最后提出了运用负地形法从DEM提取平面曲率的方法。     

莆田市土地利用格局的地形梯度特征变化及尺度效应

以莆田市1995年、2005年和2015年3期遥感影像和高程数据(DEM)为数据源,借助RS和GIS技术,运用地形位指数、土地利用类型分布指数和景观格局指数,对莆田市1995—2015年间土地利用格局在地形梯度上的分布特征、变化历程及空间尺度效应进行了系统分析。结果表明:(1)林地主要分布在高地形位区域,建设用地与水体主要分布在低地形位区域,农用地与裸露地主要分布在低、中地形位区域。(2)1995—2015年间,建设用地与农用地的主要分布区域逐步向较高的地形位区域扩张;林地与水体的优势分布区段并未发生变化。(3)尺度效应研究表明香农多样性指数、香农均匀度指数和蔓延度指数等在不同地形位上均不具尺度效应;斑块密度、景观形状指数和面积加权分维指数在不同地形位上均随尺度增加而减小。     

江南丘陵典型地区土地利用/覆被目视解译尺度效应

选取江南丘陵典型地区作为研究对象,从研究区整体、不同等级斑块及土地利用类型等3个层面,探讨了斑块数量、面积、形状等量化指标对目视解译尺度的响应.结果表明,随解译尺度增大,斑块数量在3个层面上均呈减少趋势;分布较广的丘陵水田、平原水田和林地等土地利用类型的面积均呈增加趋势,其他土地利用类型的面积呈减少趋势;研究区整体、小斑块和各土地利用类型(河渠类型除外)的平均分维数均呈增大趋势.随解译尺度增大,分布于丘陵区且斑块面积较小的丘陵水田、丘陵旱地、湖泊、居民地及草地主要被解译为林地,平原区面积较小的平原旱地、河渠、滩地、居民地及林地斑块主要被解译为平原水田.分析尺度对目视解译的影响主要体现在小型斑块损失上,对大型斑块影响不显著.若将损失精度控制在小于5％,居民地、湖泊等面积较小的土地类型的解译尺度需在1∶10万以下,草地可扩至1∶20万,平原旱地可扩至1∶30万;而对于面积大的丘陵水田和林地类型,解译尺度可放到1∶50万,精度损失小于3.9％.     

流域尺度下地形属性对土壤质地类型变异的影响——以重庆市彭水县一小流域为例

为探究流域尺度下地形属性对土壤质地类型变异的影响,以西南地区重庆市彭水县的一个流域为研究区,基于成土母质和地形因子,运用分类回归树（Classification and regression tree,CART）模型,对研究区1165个样点数据进行分析。结果表明：成土母质和地形因子均对土壤质地类型有重要影响,相对重要性较高的因子排序：成土母质（PAR） > 风效应（WindEff） > 地形湿度指数（SAGATWI）;不同母质、不同质地之间地形因子存在显著差异,风效应（WindEff）和漫射辐射（DiffuseIns）分别是奥陶系和志留系母质条件下影响土壤质地分类的相对重要性最高的地形因子;流域尺度CART模型解释率为86.3%,说明CART模型对土壤质地分类精度高。研究表明,基于成土母质和地形因子构建的模型解释效果好,影响显著,可为该地区土壤利用区划和管理提供科学依据。     

全球及区域多尺度生态环境数据库建设

生态环境数据库构建是掌握各类生态环境因子精确空间分布规律的关键。以多尺度陆地界域为研究区域,依1∶100 000、1∶10 000、1∶2 000地形图进行梯形网格、矩形网格划分,按照国际分幅编号规则分别形成10.3万幅、7.37万幅、1.69万幅覆盖全球/全国/北京的格网数据,提取并整合森林植被覆盖数据、地形地貌数据、气候气象数据、土地土壤数据、大气污染物等多种生态环境因子信息,建立属性数据库,进而建成全球及区域多尺度生态环境格网数据库,便于进行多类型数据的时空分布规律研究,实现了现有多类型生态环境基础数据的科学有效管理及可视化表达。构建的多尺度生态环境数据库具有较强的实用性,已应用于森林植被生境因子空间变异研究及北京市可吸入颗粒浓度分布研究,为科研、教学及生产实践提供了可靠的数据支持,为今后进行多因子多维度空间分布模型研究奠定了基础。     

陕西省丹汉江流域典型县土壤侵蚀的地貌分布特征

为揭示陕西省丹汉江流域典型县土壤侵蚀的空间分布特征,利用地理信息系统技术,通过对石泉县和商南县土壤侵蚀强度分布图和DEM图的叠加,得到土壤侵蚀强度在坡度、坡向、高程、起伏度等地貌因子的空间分布状况。结果表明:研究区水土流失程度较高,土壤侵蚀强度以轻度和中度为主。不同坡度、高程、起伏度下的水土流失面积比例、土壤侵蚀综合指数和土壤侵蚀强度均呈现单峰分布,平地的水土流失面积接近0,不同坡向的土壤侵蚀强度分布差异不显著。不同土壤侵蚀强度的最大值随着坡度升高而增大,但却随着高程的升高而减小。各土壤侵蚀强度的起伏度分布特征均很相似。此结论可为陕西省丹汉江流域中游地区水土保持规划和水土流失治理提供决策依据和理论支持。      

土壤侵蚀因子的定量分析及概念模型的建立

[目的]通过对土壤侵蚀因子进行定量分析以及建立概念模型,研究云南省东川市与会泽县交界处的土壤侵蚀状况,以期为该地区土地资源利用和水土流失治理提供方法。[方法]以经验性土壤侵蚀模型———通用土壤侵蚀模型USLE(Universal Soil Loss Equation)为基础,分析并确定了土壤侵蚀的6个主要影响因子的定量指标,建立了土壤侵蚀的概念模型。使用像元乘法程序,获得像元流失量图,通过对像元流失量图和土壤侵蚀等级图的统计,确定土壤流失区域并提出解决治理方案。[结果]研究区域年平均土壤流失模数约为5 962 t/hm2,侵蚀强度属于剧烈侵蚀。土壤侵蚀等级图显示剧烈侵蚀区位于流域附近,其土壤流失极为严重,主要土地类型为荒地及裸地,坡度在30°～40°之间,未进行任何保土措施。[结论]该研究结果表明试验区域的土地利用结构与布局不合理,导致了生态环境的恶化。该流域治理的重点应是51.6%的剧烈侵蚀区,建议将坡荒地改为梯田耕作。     

土壤侵蚀因子的定量分析及概念模型的建立(英文)

[目的]通过对土壤侵蚀因子进行定量分析以及建立概念模型,研究云南省东川市与会泽县交界处的土壤侵蚀状况,以期为该地区土地资源利用和水土流失治理提供方法。[方法]以经验性土壤侵蚀模型——通用土壤侵蚀模型 USLE(Universal Soil Loss Equation)为基础,分析并确定了土壤侵蚀的 6 个主要影响因子的定量指标,建立了土壤侵蚀的概念模型。使用像元乘法程序,获得像元流失量图,通过对像元流失量图和土壤侵蚀等级图的统计,确定土壤流失区域并提出解决治理方案。[结果]研究区域年平均土壤流失模数约为 5 962 t/hm2,侵蚀强度属于剧烈侵蚀。土壤侵蚀等级图显示剧烈侵蚀区位于流域附近,其土壤流失极为严重,主要土地类型为荒地及裸地,坡度在 30°~40°之间,未进行任何保土措施。[结论]该研究结果表明试验区域的土地利用结构与布局不合理,导致了生态环境的恶化。该流域治理的重点应是 51.6%的剧烈侵蚀区,建议将坡荒地改为梯田耕作。     

黄河上游水电开发对区域水土流失的影响分析

为分析黄河上游水电开发对区域水土流失产生的影响,并总结宏观尺度下水土流失演变分析的方法,选取黄河上游龙羊峡至刘家峡河段典型电站典型时段内的土壤侵蚀遥感资料,对遥感影像进行解译分析,并结合现场调查和历史资料,利用GIS技术总结区间水土流失面积及强度的演变规律。结果表明:河段多年水电开发对区域水土流失产生的影响较小,其主要影响为土壤、地形及植被等因素。宏观尺度下进行水土流失演变分析采用大小尺度结合、遥感与历史资料对比分析的方法是合适的,有效解决了历史实测资料缺乏的问题,也使历史演变趋势及原因更为清晰。     

基于RS和GIS的河北太行山区土壤侵蚀强度研究

以河北太行山区为例,选择加权降雨量、坡度、坡长、沟谷密度、土壤质地、植被覆盖度、土地利用类型7个影响因子,应用层次分析法求出各因子权重,建立土壤侵蚀评价指标体系;利用RS和GIS技术,将影响因子分级并进行地图代数加权叠加,划分土壤侵蚀强度等级,揭示该区2000年土壤侵蚀强度分布情况。     

GIS支持下的南丰县水土流失评价

采用结构化的系统设计方法,以ＰＣ－ＡＲＣ／ＩＮＦＯ或Ｓｐａｃｅｍａｎ为工具软件,在微机上设计和建立南丰县水土保持信息系统。应用系统中开发的应用模,进行了南丰县水土流失的因子分析,得出影响水土流失的因素有地面坡度、地表覆盖率、土壤抗性和土层厚度;     

Spatial Influence of Topographical Factors on Yield of Potato (<Emphasis Type="Italic">Solanum tuberosum</Emphasis> L.) in Central Sweden

This study has evaluated the sampling density for creation of high-resolution digital elevation models (DEMs) for precision agriculture purposes. The relationships between yield and topographical factors were investigated in a study area located in the central Sweden province of Dalarna. The DEM data sampling was carried out with a RTK-GPS system. A dense sampling scheme was employed and data was divided into two for both interpolation and validation. Kriging interpolation was used for DEM generation. From the DEM, topographical parameters were extracted and topographical indices were estimated. The indices were calculated with slope length and its vertical and horizontal components. The drainage area for a point of interest and the relationship of this area to the total drainage area were also estimated. The relationship of yield and the topographical parameters and indices was investigated using both circular and spatial statistics. A spatial regression was used to calculate a model for the relationship. Up to 20% of the yield could be explained in the final model for one of the fields.     

喀斯特地貌不同坡度下土壤侵蚀经验模型研究（英文）

为了进一步认识喀斯特山区土壤侵蚀特征及准确估算土壤侵蚀量,通过对野外调查结果、已有研究成果的综合评判,选取坡度、雨强、植被覆盖度及裸岩率为主要土壤侵蚀因子,选取该区域广布的黄壤作为试验土样,采用针管式人工降雨模拟装置,模拟不同坡度条件下雨强、植被覆盖度、裸岩率与土壤侵蚀量之间的相关性,并对试验数据进行多元线性回归、逐步回归和多元非线性回归分析,建立不同坡度条件下土壤侵蚀模数的多因子方程筛选出不同坡度下复相关系数较高的回归模型,对模型精度进行了分析。结果表明：①非线性回归模型达到极显著或非常显著水平0.692     

DEM分辨率对大兴安岭林区水土流失评价结果的影响

为揭示数字化高程模型(DEM)分辨率对水土流失评价结果的影响,基于地理信息系统(GIS)和遥感技术(RS),利用不同分辨率(10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 m)DEM,提取坡度因子(S)和坡长因子(L),并复合成地形因子(L_S),将L_S因子、降雨侵蚀力、土壤可侵蚀性、植被覆盖和管理与水土保持措施5个主要影响水土流失的因子,带入修正的通用土壤流失方程,得到不同分辨率下的土壤侵蚀量。分析不同DEM分辨率下,地形因子及水土流失评价结果的变化规律。结果表明:在研究区域内,土壤流失量对分辨率变化最为敏感,对L_S因子的敏感度大于S因子和L因子;DEM分辨率小于40 m时,土壤侵蚀量变化较小;当分辨率为50 m时,发生剧变,当分辨率超过60 m后逐渐趋于平稳。随着DEM分辨率的降低,其对水土流失评价结果影响也越来越小,因此可以认为最适宜水土流失评价的DEM分辨率应为50~60 m。利用50 m分辨率DEM计算的研究区域水土流失主要以微度和轻度侵蚀为主,占研究区域总面积的90%以上,水土流失较严重情况主要位于山脊和人类干扰较强烈地区。     

土壤坡面侵蚀模型在水土流失监测中的应用研究

土壤坡面侵蚀模型是当前水土流失监测预报的重要工具,明确其应用存在的问题有助于指导生产实践并提升水土流失监测与水土保持评价的科学性。采用同一数据源,对比研究三因子模型、USLE模型及CSLE模型的坡面侵蚀监测结果,揭示了3种模型侵蚀强度分级的差异性。三因子模型与USLE模型的侵蚀等级划分结果相近,而CSLE模型划分的侵蚀等级偏高。CSLE模型划分的中度及以下等级侵蚀分布在3.0°以下坡耕地,5.0°以上坡耕地以强烈及以上侵蚀等级为主且极强烈和剧烈侵蚀面积占总侵蚀面积的80%以上,3.0°～5.0°的坡耕地各侵蚀强度等级所占比例相当,5.0°可以确定为东北地区坡耕地侵蚀强度由轻变重的临界坡度。