基于HYDRO1K、SRTM3和ASTER GDEM的韩江流域水文地形信息对比

基于HYDRO1K、SRTM3和ASTER GDEM 3种DEM数据,对BTOPMC地形子模型提取的韩江流域地形信息进行了对比分析。结果表明:SRTM3最能精微地反映流域地形特征和土壤水分空间分布格局,ASTER GDEM次之,低分辨率的HYDRO1K则过度坦化了流域地形,使得基于地形指数的流域土壤水分分布趋于均匀,在产流表现上易于饱和,从水文意义上达不到刻画像韩江这一尺度流域的山地、丘陵地形。当水平分辨率达到一定精度时,与水平分辨率相比,DEM的垂直精度对提取地形信息的真实性起控制作用。ASTER GDEM的水平分辨率虽最高,但垂直精度不如SRTM3,所以提取的地形信息不如SRTM3精确。地形信息提取精度与DEM的填洼算法和流向算法有关。BTOPMC采用随区域地貌倾斜度而变化的小高程增量逐步填洼,填洼过程对区域地形信息的扰动较小。在采用D8单流向算法确定栅格水流方向时,沿最陡坡度流向比沿最大落差流向更容易产生水平和垂直流向。但由于HYDRO1K DEM生成时融合了DCW河网信息,2种流向算法对地形指数的影响只限于那些不具有河网信息的源头区域。     

DEM超分辨率重构对梯田坡度提取的影响研究

坡度对地表水文、土壤侵蚀、土地利用规划有着重要的影响,区域尺度上的坡度通常基于数字高程模型(DEM)提取。区域尺度上,高分辨率坡度数据由于DEM获取途径、方式等原因,较难获得,通常通过超分辨率重构(又称降尺度变换)得到。以黄土高原地区水平梯田地形为研究对象,基于无人机摄影测量技术,生成不同分辨率的DEM数据并提取坡度,设计并给出了基于稀疏混合估计对DEM数据进行超分辨率重构的方法及流程,并与最近邻法、双线性插值法、三次卷积插值法比较,结果表明所提方法在空间分布和误差方面上均优于其他方法。     

安徽省土壤侵蚀区域分布研究

选用SLEMSA土壤侵蚀修正模型,在安徽省选择129个代表站点,分别计算了土壤流失比率、裸地土壤流失量、地形因子,得出安徽省土壤侵蚀量为7 683万t/a。分析发现,安徽省每年63.2%的土壤侵蚀分布在大别山区(占全省年土壤侵蚀总量的30.2%)和皖南山区(33%),提出这2个区域应作为安徽省水土保持综合防治工作的重点。     

浅论区域水土流失模型设计及参数采集方法

在已有区域试验研究和观测数据、水土流失因子研究成果基础上,基于坡面土壤侵蚀机理对区域水土流失过程进行分析,基于结合GIS空间分析功能,进行了区域尺度上水土流失模型设计的初步尝试,并提出了模型所需参数的提取方法及精度要求,本模型在延河流域试运算结果反映了接近现实的土壤侵蚀时空分布趋势和分异。     

基于无人机DEM的灌区渠系提取方法

大范围灌区渠系的制图对于现代节水灌溉技术以及合理配水、安全输水具有重要意义。但目前所获得的灌区遥感影像分辨率不高,渠系提取较难。本文以无人机航空摄影测量获得的数字高程模型(DEM)为基础,根据渠系特征,使用灌区坡度数据,采用改进的霍夫变换方法,实现了对灌区渠系网络的提取。与面向对象、监督分类方法和手绘结果进行对比,该方法提取的渠系连续、提取完整度可达85.61%。误差主要集中在无衬渠系中土壤沉积较多(坡度变化不明显)的位置以及相交渠系处理时保留渠堤位置而造成。该方法根据灌区地形特征,基于高精度高程数据进行渠系提取,是数字地形分析结合图像处理在精细农业中的一次有益探索。     

基于数字高程模型的淤地坝地区河网提取方法

淤地坝作为黄土高原水土流失严重地区重要而独特的治沟工程，具有滞洪、拦淤、蓄水等作用，但在该地区利用数字高程模型(DEM)进行流域水系分析时，提取的河网会受淤地坝的干扰出现河网偏移、错位问题。本文提出一种通过对淤地坝进行检测并修正DEM的自动化方法来实现河网的有效提取。该方法先利用区域生长和形态学算法提取河道中心线，以缩小淤地坝检测范围，再基于改进的直线段检测(LSD)算法以及角度滤波确定淤地坝候选轮廓直线，然后构建十字模型定位淤地坝，最后对淤地坝所在栅格高程进行修正以提取河网。该方法在黄土高原两个典型样区中检测淤地坝的F1值分别为86.67%和86.95%,相比于仅使用填充、裂开的两种河网提取方法，本文方法能有效解决河网偏移问题。结果表明，本文方法提取的河网结果更符合真实地形，可为黄土高原淤地坝地区的流域数字地形分析技术提供有益补充与支持。     

基于GIS的坡耕地数字高程模型的建立与应用

微地形是描述地表起伏状态的重要指标,也是地表径流和土壤侵蚀过程的重要影响因子。在微尺度上建立了不同耕作措施下黄土坡耕地的数字高程模型（DEM）,并对其空间特征进行了分析。结果表明,利用反距离加权插值法建立的微DEM模型能正确地再现坡耕地地表形态,利用其派生的微坡度、微坡向数据可作为研究土壤侵蚀空间差异的重要因子;微坡度分布特征与耕作措施密切相关,对于人工锄耕（CH）和人工掏挖（TW）措施,微坡度栅格统计数随着微坡度的增大呈先增大,后减小的变化趋势,而等高耕作（DG）措施下微坡度栅格统计数随着微坡度的增大而     

基于地形单元的土壤有机质空间变异研究

为克服传统地形分类方法中仅依据单一指标(如高程)的缺点,以钟祥市土壤有机质空间分布为例,综合由30 m精度数字高程模型生成的地形因子,依据其在不同地形条件下的层次组合规律构建地形分类规则,精确地划分为13种典型地形单元,并运用普通克里金法对不同地形单元内的土壤样本插值,获得相应区域的土壤有机质空间分布。通过组合各地形范围下的结果,以获取蕴含地形因素影响的有机质空间分布。研究发现,地形起伏较大的地形单元的预测精度与全局预测结果精度相似度达0.75,而地势平缓区域内的预测精度大幅度提升,比全局预测结果精度提升了16.39%,因此基于地形单元的空间预测可以精确有效地获取土壤有机质空间特征。利用地形分区获取较高精度的有机质空间分布,进一步探讨了有机质地统计学研究中地形的协同影响。     

基于多源遥感数据的居延泽地区土壤盐分估算模型

针对土壤盐分遥感反演中众多盐分指示变量在反演效率与相互比较优势方面存在的不确定性和易混淆性问题,以内蒙古额济纳旗的居延泽为例,基于Sentinel-2、Radarsat-2、Landsat-8和SRTM DEM数据提取波段反射率、植被指数、盐分指数、极化雷达参数以及地表温度和地形因子共6类变量,采用变量优选策略筛选各类变量及其组合的最优变量,构建土壤盐分随机森林(Random forest, RF)与支持向量机(Support vector machine, SVM)预测模型,并选择最优模型实现居延泽地区土壤盐分预测,为干旱区土壤盐分监测提供参考。结果表明,短波红外波段(B₁₁)、冠层盐度响应植被指数(CRSI)、扩展比值植被指数(ERVI)、红边盐分指数(S2re3)、单次散射(F_Odd)、地表温度(LST)与汇水面积(CA)等变量对土壤盐分监测具有较强的普适性;单一变量模型的盐分预测精度从高到低依次为地形因子、极化雷达参数、地表温度、盐分指数、植被指数和波段反射率;多变量联合可有效提升模型精度与稳定性,随着环境变量的加入,当6类变量均参与...     

基于GS的南方水库灌区塘堰蓄水

探讨了基于GIS技术建立塘堰蓄水能力与地形因子关系的方法。提出用稻田塘堰容积率指标来描述塘堰的相对供水能力。用GIS 的空间分析功能，从 DEM获得了研究区域的坡度、高程及河网密度等地形因子。基于实地调查数据，在分析稻田塘堰容积率与单个地形因子关系的基础上，建立了稻田塘堰容积率与地形因子的综合方程。为精确快速的估算区域塘堰供水能力提供了简易的途径，它也可为指导灌区水资源优化管理和灌区改造中新建塘堰容量及位置的确定提供决策依据。     

公路长大下坡路段对驾驶员心理的影响研究

以驾驶员心率变化与长大下坡线形指标的关系为研究对象,应用数理统计和数学建模等方面的理论方法为基础,建立了驾驶员心率路段线形指标间的回归模型,分析了长大下坡线形指标对驾驶员心理影响,为长大下坡路段的线形设计和现有危险长大下坡路段的改造提供参考。     

不同截排水布置方式下坡耕地坡面产流产沙的模拟研究

为了改善坡面水系分段拦蓄径流泥沙的调控效益,采用室内人工模拟降雨试验,探讨l坡面集中汇流(T1)和"燕型"分流(T2)2种不同的控制排水措施下的坡面产沙产流过程。结果表明,与无措施坡面(CK)对比,2种不同排水布置方式均能显著延长径流急剧增加的历时,降低产流率增速,减少产流深46.61%~56.40%,使产流率与径流历时的对数拟合系数均达到0.85以上,且T2处理坡面产流率较T1处理变化更平稳,产流率和产流总量在各坡度均表现为T2处理T1处理CK;在5°、10°坡面,不同排水措施对径流挟沙调控效应表现为T1处理T2处理,在15°坡面则相反。而坡面径流含沙量与坡面累计产沙量变化并没有显著的对应关系;T1处理有利于削弱坡度对侵蚀量的影响,而T2处理对减少产流受坡度因子影响的效果更显著。     

基于神经网络和粒子群算法产流量模型构建

为了研究坡面产流量与各影响因子间定量关系,分析野外多尺度人工径流小区实测数据,采用人工神经网络及粒子群算法,建立了坡面产流量预测模型,产流量与坡长、坡宽、坡度、前期土壤含水量间可采用二次抛物线关系进行描述,与植被覆盖度、降雨量间分别采用幂函数和线性函数进行描述.另外采用加权相对差距和法确定了产流量BP神经网络模型最优拓扑结构及网络参数,建立了产流量BP神经网络模型,该模型模拟值与实测相对误差在±20%以内,预测精度较高.同时基于产流量与各单因子定量关系,建立了产流量经验模型,采用粒子群算法推求了模型未知参数,该经验模型相对误差主要在±30%以内,其精度略逊于BP神经网络模型.     

单一土层边坡抗滑稳定的影响因素分析

针对单一土层边坡,选取了边坡体坡度、土体材料的天然容重、凝聚力和内摩擦角四个主要影响因素,采用了Bishop的边坡稳定分析计算方法探讨了边坡的抗滑稳定安全系数在临水坡有水和无水状态下与每个因素之间的响应关系。研究结果表明:边坡抗滑安全系数与边坡系数、凝聚力和内摩擦角基本成正相关,而与土体容重成反比关系;四个因素中,边坡系数对安全系数影响最大,临水坡水位的高低对边坡稳定亦有较大的影响。该研究结果对实际工程具有现实的指导意义。     

考虑土体结构性的库岸滑坡成因机制和力学特征分析

滑坡的成因机制和力学特征是指导滑坡防治策略的重要依据,在当前库岸滑坡仿真模拟中存在滑带土强度弱化假设不能反映土体的结构性损伤特征及未考虑变形参数同步弱化的问题,因而揭示的滑坡成因机制和力学特征失真。提出以应力水平代替塑性剪应变表征结构性损伤程度构建新的强度折减法,基于此分析了不同类型滑坡的渐进破坏过程、应力位移特征及稳定性衰减规律,揭示不同类型滑坡的成因机制,所得主要结论有:(1)推移式滑坡中部首先发生滑移导致上部土体失去支撑随之滑移并与之一起挤压下部土体,使下部土体剪切力增大明显进而产生较大剪切变形,最终形成整体剪切破坏面;因而推移式滑坡的主滑段在中部,牵引段在滑坡上部,抗滑段在滑坡下部;(2)牵引式滑坡中下部抗剪力不足以平衡剪切力率先滑移,使临近土体失去支撑抗滑力降低随之滑移,并依次迅速引发滑坡的"多米诺骨牌"式破坏,因而牵引式滑坡的主滑段在中下部,其上土体均为牵引段,其破坏面为剪切-拉剪-张拉复合型破坏面;(3)当发生一定剪切变形后,牵引式滑坡位移增长迅速并呈不可控态势,并由稳定迅速降低至失稳状态;而推移式滑坡则在发生较大剪切变形后长时间处于欠稳定状态,破坏前有较长的缓冲时间;(4)从灾害防治角度,推移式滑坡应注重"强腰",牵引式滑坡应注重"固脚"。     

自动挡车辆避免换挡循环的方法

通过车辆换挡过程的动力学分析,提出了换挡循环坡度范围的概念,指出了在特定换挡规律下产生换挡循环的必然性,最后结合动力学分析提出了一种避免换挡循环的方法。实践应用中证明,这种方法是可行的、可靠的。     

地面坡度对滴灌水分入渗过程的影响

通过土箱模拟滴灌实验,研究了不同地面坡度下滴灌水分运移规律。结果表明,地面各方向湿润半径、滴头下湿润深度和最大湿润深度均与时间呈显著的幂函数关系;随着地面坡度的增大,地面顺坡方向湿润锋推进加快,逆坡方向及滴头处横坡方向湿润锋推进减缓,横坡方向最大湿润宽度也随着坡度的增大而减小;在纵剖面上随着地面坡度的增大,滴头下入渗深度逐渐减小,而最大入渗深度则逐渐增加,最大入渗深度的位置也距滴头越远;地表和纵剖面湿润范围的变化表明,与水平地面相比,整个湿润体随着地面坡度的增大明显向下坡方向偏移,且坡度越大,偏移距离越大,湿润体形状由对称的半椭球形向下坡大而上坡小的梨形变化。     

基于GPS的农田坡面平整技术与试验

设计了一种基于GPS的农田土地坡面平整系统,该系统由自主差分GPS接收设备、车载式工控机、控制转换器、液压系统、铲运装备等几部分硬件组成,以Visual C++60为系统软件开发环境;系统可对农田进行动态地势测量及坡面平整作业．首先,将GPS接收设备安置在铲运设备上,利用拖拉机牵引铲运设备对农田进行动态蛇形测量,并通过相应的校正算法对测得的GPS数据进行误差校正;然后,根据校正后的数据,对农田进行三维地形成图及坡面建模,得到农田坡面期望高程;最后,将实时接收的农田实际高程与坡面期望高程进行比较,通过控制转换器输出液压控制信号驱动铲运设备进行挖填土方的平地作业．在田间试验条件下,根据农业工作者要求对纵向长度为180 m的地块进行1／1 000纵向坡降的平地试验,结果表明,平地后标准偏差值在5 cm左右,坡低的平均相对高程约为4062 m,坡顶的平均相对高程约为4078 m,坡面高差为16 cm,其理论坡面高差为18 cm,有效改善了农田坡面地形．     

修正的Hoek-Brown准则在岩质边坡中的应用

通过在特定的应力水平上,利用Roclab软件,将非线性的Hoek-Brown强度包线转化为与之相匹配的Mo-hr-Coulomb强度的等效粘聚力和内摩擦角,然后采用有限差分软件对一均质岩性边坡算例进行分析,并与传统的极限平衡法相比较,结果表明:非线性的Hoek-Brown强度准则能有效地应用于工程岩体的数值模拟。     

巴东一中预应力锚索抗拔破坏试验

由于地质情况复杂，存在很多不确定因素，地质勘察资料不足以提供全部地层信息，而高边坡预应力锚索防护工程设计的可靠性直接影响到高边坡的安全和稳定，因而，为了达到设计的合理性，应结合地质勘察资料进行预应力锚索基本试验以确定最优的设计方案，达到安全、经济的目的。从预应力锚索基本试验着手，对如何进行试验准备，如何设定加卸荷载进行了深入讨论，并对试验结果进行了分析评价，确定了最优的锚索方案。