生态研究数据库系统的设计与开发

列表类型数据是生态研究中最为常见的数据形式。在分析列表类型数据特征及其与元数据关系,数据安全和共享策略等问题基础上,提出了生态研究列表类数据管理系统设计和开发方案。研究认为数据集的元数据不仅是对数据集实体的说明,而且一定程度上决定着数据集实体的内容和数量,以及数据集实体之间的内在联系,这种联系正是进行列表类型数据管理依据所在。     

水土流失区农民对子女高等教育费用的承受能力分析

高等教育费用的高低直接关系到农民负担的轻重，关系到高等教育和农业的可持续发展，从农民的收入水平、储蓄状况、融资能力等方面入手，利用定量和定性分析相结合的方法，提出了农民对子女大学费用经济承受能力的概念，用“经济承受能力指数”来衡量农民对子女大学费用承受能力的强弱，得出了目前大学费用超出了农民经济承受能力的结论。     

全国土壤侵蚀地形因子提取与初步分析

在第四次全国土壤侵蚀普查中,地形因子是基于全国25 m分辨率Hc-DEM提取的。介绍了提取的方法和提取内容,并分析了全国及典型地貌类型区地形因子宏观地理分布特征与中微观格局,以期满足大区域土壤侵蚀普查的需要,促进侵蚀地形分析和侵蚀地貌学研究。     

中国主要水蚀典型区侵蚀地形特征分析

地形是影响地表水文和土壤侵蚀的主要环境因素,坡度、坡长和LS因子是土壤侵蚀模型的重要参数。该文以第四次全国土壤侵蚀普查项目为依托,在ANUDEM软件环境中建立25m分辨率文地貌关系正确的DEM(Hydrologically Correct Digital Elevation Model,Hc-DEM),提取了坡度、坡长并计算了LS因子,对中国主要水蚀地区的土壤侵蚀地形因子的空间及统计特征进行了分析,并将该数据与目前应用较为广泛的2种遥感高程数据进行了对比。结果表明,25m分辨率Hc-DEM可用以表达各典型样区地形特征,其上提取的坡度和坡长,符合一般地貌学原理和常规认识;坡度在东北地区最为平缓(0.8°),而在黄土丘陵区最陡(22.3°);坡长则在东北地区最长而黄土丘陵区最短(479m和69m);在地势比较低的河谷和地势较高的分水地带坡度比较平缓,而在分水岭到河谷冲积平原之间坡度较陡;在地形起伏较大的陡坡丘陵或坡度平缓的丘陵,坡长均比较大;LS因子的空间分布格局与坡度基本一致;该文得到的数据与ASTER和SRTM遥感高程数据对比具有明显优势,全国土壤侵蚀普查项目建立的DEM,在全国、省区和大流域尺度上的土壤侵蚀评价制图中具有不可替代性。该文阐明了中国主要水蚀区的侵蚀地形特征,为土壤侵蚀学、水文学中地形因子的提取提供了参考。     

地球科学研究数据的分类与组织研究

科学数据是重要的科技资源,科学数据的共享管理日益成为学术界和政府关注的前沿领域.地球科学门类众多.研究对象复杂且往往时空尺度大,在此过程中产生了大量数据结构形式各异的数据,诸如图型数据、表格数据、文本数据、影像数据等等.在数据库系统环境下如何对这些异构的数据进行存储、发布、显示是科学数据管理必须首先面对的问题.在分析研究地球科学数据特征的基础上,结合黄土高原数据中心的建设实践,以科学数据共享管理为目标,对地球科学研究数据的分类和组织进行了研究.阐述了地球科学研究数据的异构性、密集性、复合性等基本属性和特征,提出了关系类型、空间类型、文件类型等3种基本类型的数据集分类和组织方式,并提出了整编数据集的基本原则和方法以及科学数据分级、保护、共享的方式.实践表明:该数据分类与组织技术方案符合地球科学研究数据的特点,并将科学数据管理与计算机网络技术、信息技术有机结合,具有思路与技术的先进性和广泛的应用场合.     

径流泥沙实时自动监测仪的研制

针对径流泥沙过程监测仪缺乏和监测误差大的状况,研制了一种具有野外复杂条件下普遍适用的径流泥沙高精度实时自动监测仪,并建立了数据/站点管理云平台。该仪器从径流泥沙过程中提取驱动仪器运转的物理量并将其转换为测控信号,实现径流泥沙过程的实时自动监测;通过对仪器总体结构及各功能部件的优化设计,消减泥沙粘附和沉积,提高监测精度。通过标准泥沙样品验证了该仪器的适用性,结果表明该仪器监测的含沙量相对误差均值为3.67%,决定系数为0.997。土槽试验获取了径流过程中变幅较宽的径流量和含沙量的动态过程曲线。可见,该仪器不仅可以准确地监测径流泥沙过程,而且创新了水土流失监测技术和方法,推动了水土流失监测的自动化和信息化。     

雨滴物理特性的粒子成像测量技术研究

雨滴形状、直径、降落速度等是表征雨滴特性的重要物理量。为了获取雨滴物理特性参数,基于粒子成像的瞬态测量可视化技术,研制了降雨环境下拍摄雨滴影像的光路系统和成像系统,开发了雨滴影像的识别、提取、量测等软件系统,设计了一种基于面阵电荷耦合元件的自然降雨成像测量系统。钢珠洒落实验发现该技术观测误差小。外场观测实验发现本次降雨主要以中等粒子为主,雨滴直径和降落速度均值分别为2.00 mm和3.52 m/s。雨滴降落速度可由雨滴直径的线性回归方程表达,且该方程的预测准确度和精度较高。可见,该测量技术可以准确地获取雨滴物理特性参数,为降雨特征和土壤侵蚀研究开辟了新途径。     

西藏中南部侵蚀沟形态无人机航测与传统地面测量的对比分析

[目的]分析无人机和传统地面方法测量侵蚀沟形态的差异,研究无人机影像提取西藏地区侵蚀沟形态的适宜性,以期准确、快速获取西藏地区沟蚀参数,为该地侵蚀沟快速调查与防治提供基础资料。[方法]选取6个研究地点20条侵蚀沟,对实地测量与无人机正射影像提取的沟长、沟宽进行对比分析。[结果]与实地测量相比,影像提取侵蚀沟沟长的平均偏差集中在2%～5%;沟宽的平均偏差集中在0～40%,其中实测沟宽范围在400～1 000 cm时,提取值和实测值的偏离程度最低。在6个研究地点中,影像提取值的偏离程度和侵蚀沟所处位置没有明显的关系。沟缘土质、沟缘线附近的植被及放牧对沟缘的踩踏是影响侵蚀沟形态提取的主要因素。[结论]无人机遥感可为西藏地区沟蚀监测提供便捷、可靠的数据源。     

全自动称重式雨量计的研制及性能分析

为了精准刻画降雨过程特征,研制了一种具有野外复杂条件下普遍适用的全自动称重式雨量计,该仪器以STM32单片机为核心,利用A/D转换芯片对称重传感器的电压信号进行放大处理,获取分辨率为0.01 mm的分钟级别的降雨数据。试验结果表明,该雨量计测量标准差为0.02 mm/min,测量准确度最高为98.67%,说明该仪器监测精度高且适用范围广。称重式雨量计分辨率高,对微小雨滴反应灵敏,使得其监测结果较翻斗式雨量计大。此外,利用称重式雨量计在王东沟小流域进行野外自然降雨观测,发现该小流域自然降雨集中在5-9月,主要以次降雨量≤5 mm的降雨为主,而次降雨量为＞10~25 mm的降雨对降雨总量贡献最大。该仪器可以实时准确地监测降雨全过程,可为提高降雨监测技术的精准化和自动化水平提供参考。     

径流泥沙监测方法研究现状与展望

径流泥沙监测是土壤侵蚀过程和机理研究的难点,也是水土流失动态评估和防治的基础。针对径流泥沙组成复杂、监测现场变异性大、监测技术和方法不统一、测量结果可比性差等研究现状,从测量原理出发,综述了几十年来国内外径流泥沙监测技术和方法的研究进展,分析了径流泥沙不同监测方法的适用环境、测量精度及局限性,并且针对目前径流泥沙监测方法存在的问题和水土保持学科发展需求,提出了径流泥沙监测自动化、精准化和信息化的发展方向。