激光微地貌扫描仪的开发研制及在坡面侵蚀研究应用初步

利用光线的反射与聚焦成象原理，将地表高程转换成不同物象点位置的电信号，再经计算机处理成数字高程模型，即形成用于获取地表糙度数字高程模型的激光激地貌扫描仪。实验测量得到；在相同初始条件下，不同坡度土槽放水和降雨实验后地表形态的数字地形模型。通过侵蚀地表形态的分析，得出坡度对坡面侵蚀及沟蚀影响的某些初步规律。     

砒砂岩区坡面微地貌变化与侵蚀产沙的响应关系

为了定量描述坡面微地貌变化与侵蚀的响应关系,通过三维激光扫描仪,以严重侵蚀的砒砂岩区裸露坡面为研究对象,在自然降雨条件下进行野外原位监测,试验分析了两个雨季13次有效降雨下坡面微地貌与坡面侵蚀的空间变化特征。结果表明:(1)13次降雨中,重度侵蚀3次、中度侵蚀5次、轻度侵蚀3次、微度侵蚀2次,且均与降雨强度密切相关。(2)各地形因子均在R₄降雨时达到变化峰值,且其变化规律因坡位不同而有所差异,其中坡中与坡下变化规律基本一致,而上坡部地形因子波动起伏较为明显。(3)各地形因子间均存在一定的相关性,且坡位不同与产流产沙关系也不尽相同,其中产流量与微坡度相关性显著,随着坡位越靠下相关性越强。产沙量则在坡上及坡中与地表粗糙度表现为极显著相关,在下坡部与地表起伏度呈现出极显著相关。综上,坡面微地貌的变化一定程度上可以反映坡面侵蚀强度。     

基于激光雷达的农业耕作微地貌测量装置设计与试验

针对现有地表微地貌测量装置难以兼顾农业耕种作业后地表微地貌测量的精度和效率、部分测量装置单次测量覆盖区域不能满足统计要求的问题,设计了一套由激光雷达、直线导轨、便携式计算机和支架等构成的非接触式地表微地貌测量装置,开发了以STM32单片机为核心的步进电机驱动控制器,并与上位机软件形成整套采集系统,可实现激光雷达精确定位并快速获取地表三维坐标。该装置典型分辨率在激光雷达扫描方向为3. 8～10 mm,垂直扫描方向可在毫米精度范围内任意设置,测距分辨率为1 mm;测量区域覆盖面积典型值为6. 8 m~2,垂直扫描方向分辨率为10 mm时,单次测量时间低于2. 5 min。通过分析测量误差来源,建立了系统误差补偿模型,在15次均值滤波的条件下,该装置测量最大绝对误差为2. 7 mm,最大平均绝对误差为0. 9 mm。油菜机械直播后地表微地貌测量试验结果表明:利用Matlab生成的地表三维模型可以精确地重构原有地表微地貌特征,测量结果与实际地表高度变化吻合度较高;测量数据统计结果表明,固定区域内均方根高度和相关长度测量值需分别在16次和64次的等距采样下达到稳定均值,而畦沟相关评价参数也需要多组样本计算才具有统计意义。     

基于格网的河北省精细化暴雨洪涝灾害风险区划

基于IPCC最新风险评估理论模型,以高精度地理信息数据、长序列均一化气象资料和2010基准年社会经济数据等资料为基础,运用统计建模方法,从气象致灾因子危险性、暴露度和脆弱性3个方面对河北地区暴雨洪涝灾害进行精细化风险评估与区划,并根据区划结果提出防御措施。结果显示：滦河流域下游以及沿海诸河流域的暴雨洪涝风险最高;平原地区的暴雨洪涝灾害风险普遍高于山区,流域下游风险高于上游,河道周边风险高于远离河流的区域。     

喀斯特坡耕地微地貌土壤养分空间变异性研究

为评价喀斯特坡耕地不同微地貌的土壤质量和土地生产力,指导科学耕作施肥,预测水土流失趋势,研究水土流失机理,在喀斯特坡耕地微地貌分类及特征研究的基础上,运用地统计学方法对西南喀斯特坡耕地区域不同微地貌类型中7种土壤养分含量的变化范围、最佳理论拟合模型、平均变异程度、空间相关性大小等进行了分析比较。结果表明:不同微地貌类型中,土面土壤有机质、氮、磷、钾的含量最高,其次是土槽土壤,再次是土窝土壤,土被土壤最低;生境条件越严酷,变异程度越大,空间相关性最小。     

砒砂岩区水力侵蚀下坡面微地貌变化特征及过程研究

解决砒砂岩区坡面的产流产沙问题对黄河流域生态安全具有重要意义,选取砒砂岩裸露坡面为研究对象,在自然降雨条件下采用野外径流小区实测结合三维激光扫描技术,分析13次有效降雨过程砒砂岩坡面微地貌的变化过程及产流产沙特征.结果表明,径流小区内坡面土壤平均侵蚀深度为26 mm,侵蚀区占径流小区总面积的95.27％,单位面积上侵蚀...     

近代黄河三角洲的微地貌对土壤形成和农业利用的影响

本文以近代黄河三角洲的微地貌-土壤-农业利用为主线，定量说明沉积环境、微地貌特点对土壤形成及分布的影响，总体评价其盐渍化土壤环境对种植业的适宜性。并有针对性地提出土壤保护利用方向。     

农田耕后地表微地貌自走遥控测量装置设计与试验

针对油菜精量联合直播机作业后,田间作业厢面微地貌形状特征参数测量困难、传统测量方法存在测量效率和误差难以兼顾、现有测量装置操作便捷性不够的问题,设计了一种自走遥控地表微地貌测量装置。该装置主要由行走部件和微地貌测量系统组成,装置可以通过遥控操作到达指定测量区域并通过手机APP控制激光雷达扫描作业高度和扫描作业速度及实时显示测量装置测量状态信息,实现农田耕后地表微地貌特征高效测量。对装置行走部件悬挂避振机构和驱动机构行走驱动力进行了设计和分析,确定了弹簧避振器中圆柱螺旋压缩弹簧参数和驱动机构驱动电机参数;对微地貌测量系统控制单元硬件和软件进行了设计,确定了控制单元硬件电路和软件工作流程;对装置倾斜误差和系统误差进行了分析,消除了装置倾斜误差和系统误差。开展了装置田间测量试验,对地表厢面微地貌特征及畦沟沟型进行了测量,结果表明：相较于传统针板法测量方式,所开发的微地貌测量装置测量油菜直播机作业后的地表微地貌特征,获得的厢面平整度特征参数高度均方根、表面相关长度、畦沟平均沟宽、沟宽稳定性系数、平均沟深和沟深稳定性系数误差分别为4.01%、4.81%、3.70%、1.34%、2.09%和2.8...     

近代黄河三角洲的微地貌对土壤形成和农业利用的影响

对长江中游防浪林的主要树种进行力学测定，为防浪林营造最佳树种的选择提供了科学理论依据。     

干旱砾漠区不同微地貌单元土壤性状及真菌群落变化特征

探明干旱砾漠区不同微地貌单元土壤性状、真菌群落组成特征及其变化驱动因素,对于该区土壤真菌群落构建机制的理论研究和针对性生态损伤修复策略制定的实践指导具有重要意义。本文首先对比了干旱砾漠区4种微地貌单元（风蚀残丘、砾漠戈壁、河谷和风沙地）土壤理化性质、真菌α多样性及群落组成的变化特征,再结合不同微地貌单元植物群落特性和微气象因子测定,探究了各微地貌单元影响土壤真菌群落的主要生态因子。结果表明：（1）干旱砾漠区土壤均为砂质土壤,其中风沙地砂粒含量最大且黏粒含量最小,而河谷土壤粒径组成则相反;河谷和砾漠戈壁之间土壤容重和有机质含量无显著差异但显著高于其他两种微地貌单元;河谷土壤可溶性盐含量显著低于其他微地貌单元21.4%,但土壤含水量显著高出39.3%;速效养分中除砾漠戈壁的速效氮与速效钾、风蚀残丘的速效磷含量显著较低外,其他微地貌单元速效养分并未表现出显著性差异。（2）土壤真菌α多样性中,ShannonWiener指数、Pieloue指数和Simpson指数均表现为在风沙地显著降低而其他微地貌单元差异不明显,但Chao1多样性指数没有显著差异;真菌群落组成在门水平上,不同微地貌单元都以子囊...