近50年来王茂沟流域侵蚀沟变化及其影响因素

基于1968年、2004年和2018年3期高分遥感影像,以王茂沟流域为典型研究区,提取了3个时间点的沟沿线、土地利用、水土保持措施、植被覆盖度和LS因子,对近50年侵蚀沟时空变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)用遥感方法采集的信息,可基本满足侵蚀沟中长期变化分析;(2)50年来王茂沟流域侵蚀沟一直处于变化中,时间上变化速度逐渐减缓,前期和后期沟头年均前进速率分别为0.30,0.27m/a,沟壁年均扩张速率分别为0.009,0.004 m/a;空间上2个时期年均侵蚀沟变化密度大于200 m/(km^2·a)的值分别占比26.89%,7.07%,且多分布在流域中下游;(3)1968—2004年侵蚀沟变化主要受到土地利用变化和水土保持措施增加的影响,2005—2018年,侵蚀沟变化主要受到植被覆盖度进一步提高和土地利用多样性的影响。研究有助于量化分析多年治理过程中侵蚀沟的变化及其影响因素,能对退耕还林还草工程实施前后侵蚀沟治理的生态效益评价提供重要参考。     

黄河中游中等流域切沟空间分异规律研究

水土流失综合治理是黄河中游地区在高质量发展中面临的重要挑战,其中切沟侵蚀是产沙量最大的土壤侵蚀类型之一,严重破坏耕地土壤肥力,对农业生产危害极大。本研究针对黄土高原中等流域切沟空间分布问题,以陕北岔巴沟流域为例,基于2020年高分辨率无人机影像,选取32个小流域,结合野外实测,对切沟空间分布规律进行研究。结果表明：岔巴沟流域中游切沟最多,切沟长度密度主要集中在7~11 km·km²,切沟长度主要在50 m以内,切沟面积主要在500 m²以内;古代沟谷长度密度与切沟长度密度无显著相关性;切沟密度与坡面坡度、流域坡度、流域坡长等呈显著正相关,与正负地形面积比和流域海拔呈显著负相关,切沟在阴坡的分布密度略大于阳坡。研究结果可明确黄土高原中等流域尺度切沟形态特征及其分布规律,为切沟侵蚀治理及耕地保护提供理论依据。     

重采样方法对DEM数据质量的影响

[目的]针对在数字地形分析的实际应用问题,利用重采样方法得到的DEM数据精度,旨在分析不同的重采样方法对所获得的DEM数据质量的影响。[方法]从数据误差的角度,以陕西省绥德县窑家湾沟流域的以全数字摄影测量得到的DEM数据为基准,计算并比较利用重采样方法得到的DEM的数据误差。[结果]无论采用何种重采样方法,得到DEM数据质量均未得到提高,其高程误差的空间分布与重采样方法相关,地形变化剧烈的地方,误差较大;中误差的大小则取决于重采样方法与原始格网尺寸。[结论]最近邻法得到的重采样DEM数据的中误差最高,三次立方卷积法的最小,双线性内插法则略高于三次立方卷积法。     

宜春烟区土壤肥力状况评价

为江西宜春烟区烤烟的合理施肥提供依据,进行了宜春烟区151个土壤样品的肥力测定分析。结果表明:宜春烟区土壤碱解氮、速效磷和有机质含量较高,分别为121.00 mg/kg、25.80 mg/kg和25.54g/kg;而速效钾含量在适宜范围的下限,为87.00mg/kg;土壤养分含量丰富,部分植烟土壤pH偏酸性。宜春烟区烤烟生产中应合理控制施氮量,补足钾肥及调节土壤pH。     

无人机RGB影像在高寒草地狼毒入侵监测及盖度估算中的应用

有毒植物入侵对草地生态系统和生物多样性的影响日益严重,无人机遥感为毒草防治提供了快速高效的监测方法。以青藏高原危害最严重的有毒植物狼毒为研究对象,探讨基于无人机影像的高精度狼毒遥感识别及盖度估算方法。在盛花期获取典型狼毒入侵草甸的无人机RGB正射影像,结合植被指数、色彩变换和纹理滤波方法提取狼毒识别特征,通过ReliefF-VIF/Pearson二次降维筛选出6项最优特征,基于RF、SVM和ANN三种机器学习算法构建狼毒识别模型。结果表明,与原始RGB波段相比,优选特征使狼毒识别精度有效提高4%～7%。三种分类方法的分类总精度和狼毒分类精度均大于81%,基于优选特征的RF和SVM模型的分类总精度和狼毒分类精度达到91%以上,狼毒识别效果最佳。随着统计单元的增大,利用无人机RGB影像分类结果估算狼毒盖度的精度明显下降但稳定性逐渐增加,斑块尺度50～60 cm是狼毒盖度估算的最优尺度。     

退化高寒草甸狼毒群落分类特征及其环境影响因子

狼毒的入侵扩散对青藏高原高寒草甸生态系统的影响和当地畜牧业健康发展的制约日益严重。基于祁连山中段典型样地的群落调查、土壤采样和高精度地形测量数据,采用双向指示种分析（TWINSPAN）、除趋势对应分析（DCA）和冗余分析（RDA）在微观尺度上探讨了退化高寒草甸狼毒群落的分类特征及其对环境因子的响应关系。结果表明：1）TWINSPAN分类将退化草甸狼毒群落划分为3种群丛类型,即Ⅰ）狼毒+紫花针茅+线叶嵩草+披针叶黄华群丛;Ⅱ）狼毒+紫花针茅+委陵菜+美丽风毛菊群丛;Ⅲ）紫花针茅+草玉梅+狼毒+早熟禾群丛。2）RDA分析显示土壤全磷、全钾含量是影响退化草甸狼毒群落分布的主要环境因子,其次是坡向。土壤养分对于狼毒群落空间格局的形成发挥着重要作用,覆盖度高的狼毒群丛对低磷、低钾的土壤环境更敏感。3）随着入侵程度加重,狼毒群丛Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ的物种优势度发生明显更替,禾本科植物（早熟禾、紫花针茅）重要值减小（4.10、3.12、2.10）,豆科植物（异叶米口袋、花苜蓿）重要值先增后减（0.28、0.57、0.25）,莎草科植物（线叶嵩草、矮生嵩草）重要值增加（0.23、1.18、2.19）、毒杂草（狼毒、草玉梅、披针叶黄华、乳白香青、青海刺参等）重要值明显上升（6.10、5.14、10.08）,群落Ⅰ和Ⅱ中狼毒替代紫花针茅成为最重要的建群种,狼毒覆盖度呈规律地梯度增加（5.5%、11.0%、29.7%）。本研究反映了狼毒型退化草甸逆向演替过程中的群落构成和环境因子变化特征,可为草地资源管理、退化草甸修复及狼毒综合治理提供参考和依据。     

高程梯度性质和算法不确定性的初步分析

高程梯度指高程在平面坐标中x和y两个方向上的变化率。在坡度算法θ=（p²+q²）/2中分别用p和q表示,因为高程梯度p和q算法的不同而衍生出多种坡度算法,因此对p,q算法性质和精度的研究是坡度算法精度评价的基础。选取陕西省绥德县、秦岭、黑龙江省拜泉县的三个样区,基于7种不同算法计算了高程梯度（p和q）,并对其统计分布特征、空间结构特征、p和q相互关系、算法稳定性与不确定性等进行了分析。结果表明:（1）p和q均值为零,相互独立,方差相等,呈正态分布;（2）各种算法均能表现局地结构和样区之间的差异;（3）从算法稳定性、精度等方面看,Evans-Young算法,特别是经过Shary改进的Evans-Young算法的效果最佳。     

基于全数字摄影测量数据建立DEM时分辨率的确定

分辨率是栅格DEM的基本参数之一,其大小直接影响到DEM的数据质量和地形分析的精度。采用多大的分辨率是建立和应用DEM时需解决的基本问题。利用全数字航空摄影测量方法,获取了位于陕北丘陵沟壑区的实验样区的高精度地形特征点、线数据,在此基础上,生成了9种不同数据密度的点数据集。然后利用ANUDEM和TIN方法,建立具有不同格网尺寸的2种DEM数据系列,并提取坡度均方差,平均坡度和高程中误差。根据坡度均方差、平均坡度和高程中误差随格网尺寸变化的规律,确定了建立DEM时合适的分辨率大小。研究结果表明,在利用全数字摄影测量方法建立1:10000比例尺的DEM时,应采用的分辨率约为2.5m。     

黄土高原丘陵沟壑区浅沟对切沟发生和发育的影响

浅沟和切沟是侵蚀沟的重要组成部分,二者之间是否存在较为明显的关联性,成为新时期黄土高原沟道侵蚀治理的关键问题之一。为探究黄土高原切沟沟头上方浅沟对其下方连通的切沟发生、发育的影响,该研究在陕西子洲岔巴沟流域上、中、下游各选1个典型小流域为研究区,基于厘米级无人机航摄和高精度野外实测,系统分析黄土高原丘陵沟壑区浅沟与切沟连通性现状及这一连通性对切沟在极端暴雨情景下新成和之后3 a时间尺度发育的影响。结果表明:1)在极端暴雨情景下,有浅沟的坡面更有利于切沟的发生,3个小流域在陕北2017年“7.26”极端暴雨中共发生43条新成切沟,其中67.44%与浅沟连通。2)切沟沟头上方是否存在浅沟对切沟形态特征具有重要影响,和浅沟连通的切沟长度显著大于和浅沟不连通的切沟,在切沟宽度上这一影响不显著。3)切沟沟头上方浅沟对其下方连通的切沟发育也有显著的影响。在2017年“7.26”暴雨后3 a时间尺度上,相比与浅沟不连通的切沟,与浅沟连通的切沟在后续发展过程更加活跃。有浅沟连通条件下沟头发育的新成切沟和原有切沟的占比分别是无浅沟连通的1.67倍和3.11倍,沟头前进速率分别是其1.80倍和2.17倍。...     

基于无人机航摄的坡形对浅沟发育的影响

为探究坡形对浅沟发育的影响,以陕西省靖边县狼儿子沟无人机航摄影像为基础数据,通过目视解译得到浅沟（指瓦背状地形底部）225条,统计了浅沟条数、浅沟长度、沟头到分水岭的距离及浅沟密度等指标。利用浅沟地形分水线上的高程点进行插值得到原始坡面数字高程模型（digital elevation model,DEM）,以此DEM提取地形曲率以表征坡形,进而分析坡形与浅沟指标的关系。结果表明：（1）以浅沟地形分水线上的高程点插值后的DEM对浅沟进行了综合,能较好地表达浅沟发育之前原始坡面的地形特征。（2）从单一坡形来看,横向凹形坡的浅沟密度最大,纵向凹形坡的浅沟沟头到分水岭的平均距离最大;纵向凸形坡的浅沟条数以及浅沟平均长度均最大;从组合坡形来看,双凸形坡和凸凹形坡上的浅沟平均长度与沟头到分水岭的平均距离均大于双凸形坡和凹凸形坡。双凹形坡的浅沟长度与双凸形坡和凸凹形坡的浅沟长度具有显著性差异（p<0.05）;凹凸形坡的浅沟长度与双凸形坡和凸凹形坡的浅沟长度具有显著性差异（p<0.05）。凹凸形坡的浅沟沟头到分水岭的距离与凸凹形坡的浅沟沟头到分水岭的距离具有显著性差异（p<0.1）。（3）不同形态坡面浅沟发育的地形曲率分布特征具有明显差异。