基于双向地形阴影法的黄土侵蚀沟自动提取技术

沟蚀严重危害着土地资源和生态环境,研究高分辨率数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）的侵蚀沟自动提取技术进行侵蚀沟动态监测,以期望能替代目视解译提取。双向地形阴影法是一种兼顾提取精度和效率的侵蚀沟提取方法,但仅针对黄土台/塬地貌,在其他地貌下其提取结果会产生较多误提区和漏提区。为使其适应不同地貌,该研究以陕西吴堡县3.2 m DEM为试验数据,综合沟谷线缓冲区填充法、膨胀腐蚀法以及面积阈值法消除误提区和漏提区,并通过模块化编程及数据分块计算,实现侵蚀沟自动提取,最后在全县范围内均匀选取10个小流域为样本,使用0.65 m影像目视解译的结果进行精度验证。结果表明：1）实现了误提区和漏提区的自动消除,得到了吴堡县侵蚀沟分布图;2）在10个验证小流域中,该研究方法提取侵蚀沟的精度为81.1%～86.3%,平均精度为83.8%。该研究综合应用沟谷线缓冲区填充法、膨胀腐蚀法和面积阈值法消除误提区和漏提区,使该方法能适应非黄土台/塬地貌,并在此基础上研发了能实现大区域侵蚀沟提取的算法及软件。     

大蒜收获机限深挖掘装置的设计与试验分析

针对我国大蒜平作种植收获过程中存在的人工挖掘效率低、生产成本高及传统挖掘机具因挖掘深度不均匀导致的伤蒜问题,创新设计一种适用平作大蒜种植的大蒜收获机限深挖掘装置。主要介绍了大蒜收获机限深挖掘装置的整体结构和工作原理。建立了仿地形限深挖掘数理模型,阐述了仿地形限深的条件。通过对装置的田间试验和数据采集,得出了大蒜收获机限深挖掘装置的作业参数。试验表明,当挖掘深度为11.99 cm,入土倾角为24.5°时,试验指标挖掘阻力最小,为3 163.9 N,满足了大蒜挖掘收获要求。      

农田地形测绘无人机增稳系统设计与实现

获取高精度的农田地形数据是进行精准平整地作业的必要条件。多旋翼无人机具有自动化程度高、方便操作等特点,被广泛应用在航空摄影与遥感测绘作业中。然而,无人机飞行时机体倾角在机械振动与气流横风等因素的作用下大幅度动态变化,影响负载设备的工作性能。针对地形测绘无人机设计了一种增稳系统,用以抵消无人机倾角变化对地形测绘精度的影响。该系统基于STM32单片机,采用MPU6050加速度传感器实时采集测绘无人机的倾角数据,并利用步进电机输出相应的角位移,驱动曲柄连杆机构对无人机的机体倾角进行动态补偿,最终使激光测距仪始终处于竖直姿态,提高地形测绘数据的精度。试验数据表明,当地形测绘无人机倾角＞15°改变姿态时,增稳系统补偿后的调平盘倾角变化＜3°,试验证明增稳系统的动态调平效果显著。      

节水农业背景条件分析

综述了气候、地形、水文过程和土壤水分状况在节水农业研究与应用中的作用。干旱指标法被广泛采用以分析干旱情况，但它不能很好地反映季节性干旱；地形对节水农业的影响主要是通过影响降水和水土流失情况来影响水资源利用率和节水配置；对水文过程的分析从流域尺度出发主要采用TOPMODEL、SWAT、MODFLOPW、FEFLOW、MIKE－SHE等模型，从局地尺度出发主要采用TOPMODEL、WEPP等模型，从农田尺度出发，研究主要集中在农田蒸发、蒸散和作物水分生产函数方面；土壤水分状况受土壤类型、土壤性质、土地利用方式、地表覆盖物、气候因素、以及人为作用的影响，利用这些因素对土壤水影响的规律培育“土壤水库”和对作物进行非充分灌溉或者调亏灌溉能够有效地节约灌溉用水。     

沙漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆—丘间地系统土壤粒度分异规律

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲西部过渡带为研究区,从风沙地貌的角度详细研究了柽柳灌丛沙堆—丘间地系统土壤粒度空间异质性变化规律。结果表明,研究区以极细沙为主,其次为粉沙和细沙,属于风力有效搬运的粒径范围。随着植被总盖度从30%→15%~20%→10%→5%降低,0~10 cm土层平均粒径从74.41→77.28→86.29→92.71 μm变化,并伴随着黏粒消失和粗沙出现。相同植被条件下,以灌丛下土壤平均粒径最小、沙堆边缘和风影区次之、丘间地最大,分选性则以丘间地最好而灌丛下最差。过渡带植被可截获相当部分远程输送的悬移质,使表土物质组成细化;灌丛沙堆明显的细粒富集效应及丘间地土粒相对粗化与风力分选和沙物质原地再分配密切相关;随着植被总盖度降低到5%以下,灌丛沙堆及丘间地普遍发生风蚀,表土粒度组成粗化,“资源岛”效应消失。至少要维持大于10%的植被覆盖是过渡带灌丛沙堆科学保育的前提。      

基于卫星影像数据快速构建水动力水质模型研究

研究提出了一种基于Google Earth遥感影像获取河道水下地形数据,并通过克里金插值法生成地形数据的方法,用于无实测地形资料地区河道水动力水质模拟。采用二维水动力水质模型分析长江干流九江河段排污口对水质的影响,将提出的方法与九江水文局2017年1∶1000实测水下地形生成的数据的计算结果进行对比:水位最大误差由0.1 m增至0.2 m,流量最大相对误差由10%增至20%,水质模拟最大相对误差由17%增至接近30%。影像数据方法误差较大,在做精细化的环境质量分析是不合适的,但在缺乏实测地形资料又需要了解水质演变趋势的快速分析中,仍可作为一种技术方法加以推广。     

北方半干旱地区梯田土壤有机碳密度影响因素研究

针对北方半干旱地区小流域内旱地梯田的地形因子以及农作物类型对土壤有机碳密度的影响进行了研究,为合理地保障农作物生产和维持小流域的生态安全提供理论依据。试验地点在敖汉旗大五家流域,在流域内选取样地25块,共计125个土壤剖面,主要针对地形因子和农作物类型来分析其对土壤有机碳密度的影响,并得出以下结论:(1)玉米、高粱、谷子和绿豆4种作物的土壤有机碳密度随土壤深度的增加呈先下降再上升的趋势,在50~100 cm深度时土壤有机碳密度最大;(2)玉米、高粱、谷子和绿豆4种作物的土壤有机碳密度在不同的海拔高度表现不同,海拔为400~500 m时土壤碳密度最大,其次为海拔≥600 m的区域,海拔为500~600 m的区域最小;(3)玉米、高粱、谷子和绿豆4种作物的土壤有机碳密度随坡度的增大均呈现先下降后升高的趋势,坡度≤2°时土壤有机碳密度最小,在坡度为2~6°时最大;(4)在p0.05水平下,玉米、高粱、谷子和绿豆4种作物的土壤有机碳密度在不同坡向表现不同,谷子和玉米为南坡北坡西坡东坡,而高粱和绿豆则为北坡南坡西坡东坡;(5)玉米、高粱、谷子和绿豆4种作物中,绿豆的有机碳密度高于其他3种作物,平均土壤有机碳密度为0.81 g·cm-2。     

望谟河流域植被类型的地形分异分析

以ArcGIS为平台,以望谟河流域内不同类型植被为研究对象,分析流域不同植被类型在地形上的分异特点,以及造成望谟河流域水土流失的原因.结果表明,流域海拔高差大,山高谷深,平坡和险坡较少,大部分属陡急坡,坡向以阴坡和阳坡为主,平地少,地表径流的冲刷能力较强,水土流失强度大.研究区内各种植被类型的面积大小排序:阔叶林＞混交林＞针叶林＞水田＞灌木林＞旱地＞经果林＞草地,阔叶林是研究区的主要植被,占流域总面积的45.64％,混交林占流域总面积的14.29％,针叶林占流域总面积的13.57％;其次是水田、灌木林和旱地,分别占流域总面积的7.61％、6.95％和5.12％;草地和经果林在研究区内分布很少,只有1.12％和3.24％.各种植被在各高程梯度、各坡度梯度以及各坡向上均有分布,只是分布的面积大小不一样,其中有56.89％的水田和74.87％旱地分布在坡度＞15°以上的区域.该区域不属于农业生产的最佳区域,人为的陡坡开荒破坏了土壤的稳定性,使陡急坡地段的土壤变得松弛,容易被坡面径流冲刷带走,加剧了水土流失.     

基于GIS的高原植被空间格局与地形因子相关关系研究

以青海省境内黄河上游茨哈峡为例,运用GIS空间分析方法,对该地区的地形因子(高程、坡度和坡向)进行提取,并与植被类型图进行叠加,运用多样性指数、均匀度等植被指数分析该区植被空间分布格局与地形因子的关系,研究了植被指数随地形的变化趋势。结果表明,植被空间分布与地形因子关系密切,亚高山暗针叶林最优生长区间为海拔3290~3880 m,坡度25°~45°的阴坡;山地圆柏林则适宜生长在同样坡度,海拔3880~4470 m的阳坡;针阔混交林、高山落叶阔叶林最优生长区间分别为15°~25°,2700~3290 m的阴坡和2995~3290 m的(半)阴坡;高寒灌丛和高寒草原在各坡度和坡向分布范围都比较广。