多时相DEM匹配探测泥石流地表变形的新方法

通过多时相DEM探测泥石流地区地表形变，必须建立DEM的统一坐标系，才能计算地表形变量。引入无控制三维表面匹配技术，提出分块区域匹配方法配准两期DEM。实例试验表明：分块区域匹配方法比现有的M—LZD算法更能适合泥石流灾害地区的DEM匹配，探测出的地表变化精度更高。     

大渡河上游干桥沟泥石流发育特征与防治方法

通过野外调查与实地勘测,在查明泥石流的形成背景条件及灾害特征的基础上,分析了干桥沟暴发大规模泥石流灾害的成因,计算了泥石流运动特征参数,探索了泥石流沿沟道的演化过程及机理,提出了相应防治方法。研究结果表明:干桥沟为高频大规模泥石流,具有暴发频率高、成灾速度快、运动过程短、危害严重的特点;受沟道微地貌影响,泥石流沿沟道演化过程具有“小淤大冲、聚小成大”的特征,是形成大规模泥石流灾害的主控因素;受物源点活动趋势的控制,干桥沟常态工况下的泥石流的暴发规模和频率呈降低趋势,对沟口危害较小,但受泥石流聚小成大的演化规律影响,在极端暴雨工况下将暴发大规模以上灾害,危害县城安全。针对泥石流特征,提出“以固源、稳沟、拦挡为主,辅以消能、排导”的治理方法;同时对白呷衣滑坡变形进行监测,加强泥石流灾害的预警。     

碱坪沟地震次生泥石流形成特征与发展趋势

＂5.12＂汶川地震后,龙溪河碱坪沟流域内堆积了大量的松散固体物质,成为参与泥石流形成的主要物源。碱坪沟于2009—2010年先后3次暴发大规模泥石流灾害。通过对碱坪沟的地形、水源和物源条件的分析发现,该流域地形和水源条件满足泥石流形成的条件,且在地震前后未发生显著变化,而物源条件已经成为影响该区域泥石流形成与发展的主要因素。基于流域物源量与物源固结效应的研究结果表明,在5a内碱坪沟泥石流灾害较活跃,可能暴发大规模泥石流灾害。5～10a后,在降雨条件不发生较大变化以及不暴发大地震的情况下,流域内泥石流规模和频率会逐渐减小,只有在低频率暴雨作用下才可能暴发大规模泥石流灾害。     

泥石流源地降雨渗透深度检测仪的研制及应用

目前的泥石流预报模型主要是利用单一降雨信息为基础的统计模型,预报模糊区间较大,而泥石流形成的本质是泥石流源地土体在饱水侵润以及地表径流作用下失稳移动,因而可通过增加泥石流源地降雨后的土壤饱和渗透深度等下界面信息,为泥石流预报增加物理要素。在介绍土体渗透深度检测仪结构及工作原理基础上,探讨了将泥石流源地土体渗透深度信息与实时降雨信息相结合预报泥石流发生的应用技术,并进行了实测试验。实测结果表明,通过监测源地土体降雨渗透深度,可以提高预报泥石流的发生的准确性,具有良好的应用前景。     

基于堆积物石块磨圆度的泥石流暴发频率判识

泥石流堆积物石块磨圆度是泥石流暴发频率判识的重要依据,对泥石流暴发频率的深入研究具有积极作用。选取34条不同暴发频率的泥石流沟为样本,采用POWERS提出的磨圆度确定方法,确定了泥石流堆积物石块磨圆度值(y)。结果显示:山洪泥石流沟堆积物石块磨圆度值为0.41≤y≤0.59,磨圆度以次圆、磨圆为主;低频泥石流沟堆积物石块磨圆度值为0.3≤y≤0.41,磨圆度以次圆为主;中、高频泥石流沟堆积物石块磨圆度值为0.21≤y≤0.3,磨圆度以棱角、次棱角为主。综合研究发现:泥石流暴发频率与堆积物石块磨圆度呈正比关系,两者相关性较强。将研究结果应用于典型泥石流沟的泥石流暴发频率判识,判识结果与现场调访结果一致。     

金沙江白鹤滩水电站坝址近场区泥石流运动特征与发展趋势分析

2012年6月28日,金沙江白鹤滩水电站坝址近场区9条沟暴发了泥石流,通过对近场区泥石流灾害的现场调查,获取了这些泥石流沟的相关数据,据此进一步对其泥石流运动特征参数:泥石流容重、流速、流量、一次总量及冲击力进行了计算与分析;结合泥石流影响因素对其发展趋势进行了研究,得出在强地震、干湿循环变化气候的耦合作用下,该区仍可能会发生超过百年一遇规模的泥石流。上述计算与分析结果对白鹤滩水电站坝址近场区泥石流沟防治工程参数设计具有一定的参考作用,也为合理选择泥石流治理方案提供科学依据。     

基于宇宙射线缪子的土壤含水率监测

为了丰富土壤含水率的测量手段,拓展宇宙射线缪子技术在农业工程领域的应用,该研究提出了利用宇宙射线缪子监测土壤含水率的方法,即通过放置在土壤中的缪子探测器测得的宇宙射线缪子计数来反推出土壤含水率。利用蒙特卡罗程序FLUKA对不同含水率的土壤建模并进行数值模拟,得出土壤含水率的探测分辨率,进一步得到最佳的缪子探测器放置深度。结果表明,探测半径与探测器放置深度相关,将探测器放置在地表下方80 cm深度处时,探测半径为6.2 m,此时当探测时长为2 h时,对土壤含水率的探测分辨率可以达到0.1 cm3/cm3;当探测时长达到8 h时,探测分辨率可以达到0.05 cm3/cm3。相较于60、70、80、100、110、120 cm等不同深度,探测器放置在地表下方90 cm处时,在相同探测时长条件下,土壤含水率的探测分辨精度最高,达到0.038 cm3/cm3。验证试验结果表明,缪子计数值的变化可以反映出待测物质质量厚度的较小变化。相较于传统的点测量方法和宇宙射线中子法,该方法的探测范围适中（探测半径为6～8 m）,且测量结果不易受土壤密度之外的因素影响,可以作为其他监测技术的重要补充,具有广阔的应用前景。     

娃娃沟流域泥石流活动与植被关系探讨

娃娃沟位于九龙县境内,属川西南高植被覆盖山区.2006年7月16日该流域暴发大规模泥石流灾害,此次泥石流容重高,粗大颗粒比重大,表现出黏性泥石流的特征.通过解译TM遥感影像发现流域内植被覆盖度高达80%,森林覆盖率超过50%,以针阔叶混交林和针叶林为主.分析发现该流域植被与泥石流活动间存在以下关系:流域植被对泥石流的抑制作用是有限的,当泥石流暴发时沟道两侧的部分植被也随失稳土体一起滑人沟道,成为泥石流固体物质的一部分;不同植被类型对泥石流活动控制作用有差异,该区以针阔叶混交林和针叶林为主的植被类型对泥石流活动的控制作用不强.     

基于MODIS数据的土壤含水量监测方法研究综述

通过对应用MODIS数据监测土壤含水量研究方法的综述,归纳总结了3类常用监测方法及各类方法的基本原理,分析了各方法的应用范围,讨论了各种基于MOIDS数据监测土壤含水量方法存在的问题和不足,指出较高精度的土壤含水量监测,需要综合研究下垫面土壤特性、光谱探测特性、地表覆盖物及气候等特征,并探讨了今后的研究发展方向。     

基于物源数量的泥石流危险性评估——以都江堰白沙河为例

汶川地震通过诱发滑坡和崩塌产生大量松散固体物质促进了泥石流的暴发,且大多数地震次生泥石流为超大规模,对地震灾后重建造成严重威胁。从区域上进行泥石流灾害危险性评估是目前地震灾区恢复重建和区域经济发展所必须而又紧迫的工作。通过对地震次生泥石流形成条件的分析,提出了一种基于泥石流物源数量,并结合遥感及GIS技术的泥石流危险性快速评估方法。通过在都江堰白沙河59个小流域的应用证明,评估结果与实际灾害情况较吻合,能够为地震灾区泥石流防灾减灾提供参考。此方法适用于地震灾区在短时间内物源突然富集的流域,并且受到遥感图像精度的影响,同时也具有一定时限性,需要根据遥感图像进行周期性更新。此方法能对地震灾区大区域泥石流危险性进行快速评估分级,尤其适用于野外调查无法开展的河流上游区域的泥石流评估。     

泥石流扇形地土地整治与利用

泥石流扇形地是山区宝贵的土地资源,但其土壤层次结构不合理,物理结构性差,养分贫瘠,有机质含量均不足1%,有效氮、有效磷及有效钾含量水平中等偏低.针对扇形地本身的地形、土质、养分等特点和开发利用中出现的问题,提出了泥石流扇形地改造利用的整地措施、改土措施和培肥措施.通过引浑停淤改良,土壤颗粒主要分布在0.02～0.002mm之间,土壤质地由壤质砂土改良为粉质黏壤土;土壤表土层厚度增加7 cm,达到25 cm;土壤微团聚体数量为95.31%,比未改造泥石流荒滩地提高了56.87%,改良后的微团聚体主要分布在0.02～0.002 mm之间,对增强土壤保肥蓄水功能具有重要作用.经过改造后的扇形地具有很高的生产潜力,其自然生产潜力可达3万2 586 ks/hm2;而泥石流荒滩地、非引浑改良泥石流滩地土壤的自然生产潜力分别仅为1万9 295和2万8 299 kg/hm2.在不同类型的泥石流扇形地中,黏性泥石流形成的扇形地细颗粒含量较多,容易改造成优质高产农田;稀性泥石流的扇形地细颗粒含量相对较少,改造的难度大,成本高.在不同开发程度泥石流扇形地中,新开垦的泥石流扇形地(砾石含量高),宜种植水果、西瓜、红薯、花生等;经长期改造土壤质地和肥力都得到明显改善的扇形地,可种植水稻和反季节蔬菜等高效益的有机粮品和绿色粮品;而对于难以改造的稀性泥石流扇形地,可以经过简单整地,发展西瓜、石榴等对土壤质地要求不高的作物.     

浙江省青田县某移民点泥石流灾害防治方案探讨

从浙江省青田县某移民点泥石流发生的基本条件出发,对该区泥石流的活动特征进行了分析,详细讨论了防治措施、工程布置的依据以及格栅坝、排导槽等工程措施的结构设计,为该区泥石流的综合治理提出了科学的建议.     

四川省金川县八步里沟泥石流灾害治理现状及对策

八步里沟位于金川县城郊,近百年间多次暴发泥石流,对金川县城造成严重危害。为了减轻泥石流对金川县的威胁,在各级政府和主管部门的支持下,中国科学院成都地理所(即中国科学院成都山地灾害与环境研究所)与当地政府及有关部门在80年代对八步里沟泥石流进行了综合治理。工程竣工至今其治理效果非常显著,近20年来再未发生泥石流灾害事件,有效地保护了县城逾万群众的生命财产安全。但是鉴于工程设计使用年限即将到期,加之后期缺乏妥善管理,工程的防灾减灾能力已逐步减弱。同时因工程发挥的防灾效益较好,致使当地民众的防灾减灾意识比较淡薄,一遇特大暴雨引发新的泥石流有可能引起较大灾害。因此对八步里沟进行进一步治理迫在眉睫。     

基于雨强计算的泥石流发生预测预报

由于泥石流危害的严重性,加上泥石流灾害的成因及影响因子又比较复杂,目前尚难以完全治理,无法抑制泥石流灾害的发生。勘测评估沟谷形态、地质条件等泥石流特征指标,可分析泥石流发生的成因与机理,在预测预报上,还应充分重视与分析泥石流发生时作为最重要外因条件的雨强。提出了用雨强指标分析泥石流的发生概率,在泥石流发生预测预报技术上根据计算概率划分泥石流紧急程度。     

台湾土石流监测及警戒系统之综述

台湾因降雨量大、地形坡度陡峻、地质构造脆弱、地震规模大,因此在坡面及河道上常有大量松散土石堆积,加上山坡地土地的大量开发,造成许多山坡地成为崩塌及土石流发生的敏感地区.针对台湾土石流监测及警戒系统的发展作一综合性的介绍.     

四川省会理地区糯乍沟泥石流特点及其防治

四川省会理地区"8.30"地震震源浅,强度大,诱发了大量滑坡、泥石流等次生山地灾害,潜在危险性大。糯乍沟位于会理县最南端,为金沙江一级支流,由于地震产生大量崩塌、滑坡和岩土体松动,为泥石流暴发提供了丰富的松散固体物质;右支沟流域汇水面积大,为泥石流提供了充足的水源及动力条件。通过文献分析和野外勘查,结果表明,金沙江强烈的深切作用传导进入糯乍沟,进一步加剧沟床下切及溯源侵蚀,使沟内滑坡失去前沿阻力,失稳概率大增;对该沟的危险性及发展趋势进行了评估,建议在上游崩塌滑坡等隐患点修建谷坊、拦砂坝等土木工程,左支沟坡面侵蚀严重区种植水保林,两者有机结合,可有效控制该沟泥石流的发生。     

GF-1遥感大数据自动化正射校正系统设计与实现

近年来随着遥感数据的爆炸性增长,快速、稳定的自动化影像正射校正成为遥感大数据处理的重要环节。该文在分析GF-1遥感大数据组织方式与元数据特征的基础上,将有理多项式模型正反变换与数字高程数据提取结合,设计实现自动化正射校正系统,并以提高正射校正计算效率与稳定性为目标,研究待校正影像对应数字高程数据快速提取方法,待校正影像分块读取策略等关键问题。在此基础上针对20景覆盖不同地形区域GF-1 8 m多光谱正射校正影像选择均匀分布的检查点,以Google Earth影像中同名点坐标为真值,分析校正误差及收敛情况,试验结果 X(纬线方向)方向和Y(经线方向)方向最大误差均小于16.863 m,距离误差小于23 m,并且92.25%的检查点误差小于16 m(2个像元)。该文提出的自动化正射校正方案在山地地形与平原地形均表现出良好的校正精度与稳定性。     

基于有理多项式模型区域网平差的GF-1影像几何校正

2013年4月成功发射的GF-1卫星是中国高分系列卫星的首发星,影像在中国农情遥感监测业务中得到了广泛应用,已成为大宗农作物种植面积遥感监测的主要数据源之一。高精度几何位置的配准是卫星农情定量化应用的基础与前提,该文提出了一种基于区域网平差方法修正GF-1卫星WFV(wide field view,WFV)影像RPC(rational polynomial coefficients,RPC)参数,获取更高几何定位精度的校正方法,形成了模式化的业务处理流程,为该影像在农情遥感监测中的应用奠定了基础。算法流程包括2个部分,首先是基于像面间仿射变换关系及有理多项式RFM(rational function model,RFM)模型构建轨道间的区域网平差数学模型,其次是根据影像连接点及少量控制点输入求解所有参与平差的卫星影像定向参数,获取亚像元级的校正结果。平差参数的解算是通过两步求解完成的,初始平差参数是根据连接点及对应的DEM高程值进行平差迭代至收敛,结果平差参数是将初始平差参数作为初始值代入区域网平差模型,并以逐点消元方式约化法方程,解算出各影像的仿射变换参数。该文在求解平差参数过程中,直接使用DEM(digital elevation model)上获取的高程值作为约束条件,消除了平面坐标与高程的相关性,保证了区域网平差模型能够解算。混合地形、平原、山区3种情况下区域网平差结果表明,全连接点平差结果具有较高的相对定位精度,其行方向的中误差分别为0.3046、0.4674、0.3365像元,列方向的中误差分别为0.3677、0.2849、0.2889像元;而结合少量控制点的区域网平差则同时具有很高的绝对定位精度,其行方向的中误差分别为0.3648、0.5041、0.3605像元,列方向的中误差分别为0.4954、0.4039、0.6323像元,整体达到了亚像素级。最后,在农业应用基础控制底图的支持下,分别对原始影像、RPC校正影像、区域网平差后的影像进行几何配准,分析不同输入影像条件下的几何校正精度,仅有区域网平差后的影像达到了亚像元的校正精度,混合地形、平原、山区3种情况下行方向的中误差分别为0.6857、0.6664、1.0646像元,列方向的均方差分别为0.4342、0.4696、0.5609像元,但与几何校正前精度相比没有明显改善,说明本文提出的研究方法可以实现少量控制点条件下的几何精校正。不同DEM校正结果表明,对于山区,更高分辨率的DEM可以获得更好的定位精度。上述研究充分表明,该方法对GF-1/WFV数据的处理有效且可行,并在农业部中国农情遥感业务工作中得到了初步应用。     

海螺沟景区典型泥石流流域地貌特征及灾害防治

海螺沟景区泥石流对当地居民和外来游客的生命安全、景区公路和旅游设施以及景区生态环境构成严重威胁,严重影响到景区旅游业的发展.在查明景区内泥石流沟分布的基础上,对景区内泥石流流域地貌特征进行初步分析,探讨景区内泥石流流域地貌的演化模式,采用面积-高程分析方法对泥石流流域地貌所处的发育阶段进行判别,发现景区内泥石流沟主沟长度和流域面积之间呈现出明显的幂函数关系,并且所有泥石流沟现正处于壮年期或壮年偏幼期发育阶段;最后提出了景区泥石流的防治措施.