用数字高程模型和遗传算法确定土地平整设计高程的初步研究

土地平整中设计高程的确定和土方量计算是土地整理项目规划设计的重要内容之一,对开展规划设计、控制总投资及分配资金具有重要意义。该文以数字高程模型为基础,充分发挥遗传算法的全局优化能力,应用遗传算法来进行土地平整设计高程的确定和土方量计算;通过对水平的、有一定坡度的和调入一定土方量这三种平整情况的计算结果,证明该研究方法是有效和可行的。     

西藏农田土地平整工程规划

为指导西藏农田土地平整工程建设的规范开展,根据西藏地形地貌、气候水文、土壤类型、农业耕作制度、土地利用限制因素等特性,采用典型案例分析法和实地调研法对西藏已规划实施的土地开发整理项目进行分析和归纳,并对有关西藏耕地的文献资料进行整理、消化和吸收,进而提出适合西藏土地平整工程建设的耕作田块修筑标准、土壤改良措施和工程量测算方法。该研究对西藏土地开发整理项目的成本控制和规范开展具有实际意义。     

数字高程模型DEM的建立与应用

文章对ＤＥＭ的建立方法进行了探讨,并在开发的ＤＥＭ系统上自动生成坡度图,绘制透视立体图,完成土地利用分析和土方量计算方面的应用研究。     

基于数字高程模型的树木三维体积测量

为了实现对树木高精度无损的三维体积测量,该文以三维激光扫描系统采集树木点云数据为依据,并运用数字化测绘成图软件对树木的点云数据建立数字高程模型,通过立体三角网的建立,利用成图软件的土方计算功能计算出树木的体积,并详细介绍了系统的计算原理。本文以试验区选定的20棵树为研究对象,采用该系统对20棵不同高度和体积的油松进行了10次重复试验,并将测量结果与人工测量结果进行了对比分析,试验结果表明与人工测量结果相一致,(标准误差δx=3.54,绝对误差限△=7.002,相对误差限E/%=3.15%,精度可达96.852%,)能够运用于树木体积的测量。     

用数字高程模型进行地表径流模拟中的几个问题

用数字高程模型进行地表径流模拟时,由于网络精度和高程精度的限制,使得在某些局部的模拟结果不理想。针对其中几个关键的技术问题,提出了相应的解决办法。伪负地形填充法可以区别真正的负地形和由于ＤＥＭ误差造成的假象,并对伪负地形行填充。水系图与ＤＥＭ结合的方法可消除径流模拟结果与现有水系不吻合的现象,有效提高径流模拟精度。在地势平坦地区,采取在原ＤＥＭ上加微小修正值的办法,可以得到理想的模拟结果。     

不同比例尺数字高程模型在水土保持信息提取中的应用分析

在ARCGIS软件支持下 ,基于不同比例尺的DEM提取坡度信息 ,与土地利用类型、植被覆盖度和土壤侵蚀强度等专题信息叠置 ,提取水土保持专题信息 ,并对提取结果进行应用分析。研究结果表明 ,1∶1万比例尺的DEM可在小流域规划设计、水土流失监测、信息系统建设等工作中应用 ,1∶5万比例尺的DEM可用在重点支流、重点治理区 (片 )等尺度上的三维可视化系统建立、水土保持规划等 ,1∶2 5万比例尺的DEM只能在较大区域中进行宏观信息提取时使用。     

不同比例尺数字高程模型对土壤侵蚀强度分级的影响

基于1∶5万和1∶50万2种不同比例尺的数字高程模型(DEM),结合土地利用类型、植被覆盖度等指标,对试验区土壤侵蚀强度进行了分级,并对不同比例尺DEM求算的坡度差异及其对土壤侵蚀强度分级的影响进行了分析。结果表明:1∶50万DEM较1∶5万DEM综合了大量信息,求算的坡度整体上偏小而使分级结果多集中在微度侵蚀区;不同地貌单元受DEM信息综合的影响不同,地形平坦的山前岗地区受影响最大,而地形复杂的中山区受影响相对较小。     

数字高程模型精度与地表拟合方法对坡度计算的影响

 以数字地图为基础,以日本早池峰山地域为研究对象,研究不同地表拟合方法及DEM精度对坡度计算的影响:1)最小曲面法、逆距离法和剖面法3种不同的地表拟合方法对基于DEM计算的坡度影响很小。2)DEM精度对基于其计算的坡度有相当大的影响,随着DEM精度的降低,计算出的平均坡度变小。3)DEM精度对不同坡度级别有着不同的影响。这种影响按坡度大致可以分为3种类型:当坡度为0°～10°时,采用低精度的DEM将低估测面坡度,使这一坡度级面积增加;当坡度为10°～35°时,采用低精度的DEM将过高地估侧地面坡度,使这一坡度级面积减少;当坡度大于35°时,DEM精度对坡度的影响很小,坡度的频率分布随着DEM精度变化基本维持不变。     

基于DEM计算平田整地土方量的新方法

应用Arcview软件中数字高程模型（DEM）原理,对农业灌溉项目中平田整地的土方量进行计算,在灌溉工程的规划设计、控制总投资及分配资金等方面具有重要意义.     

数字高程模型和多时相MODIS数据复合的水稻种植面积遥感估算方法研究

随着搭载在TERRA卫星上的中分辨率成像光谱仪(MODIS)的出现,它以数据丰富、时间分辨率高和覆盖范围广等特点,为水稻遥感估产提供了较好的数据源。该文利用水稻种植易受坡度影响的特性,从数字高程模型(Digital Elevation Models简称DEM)中提取坡度信息,考虑到MODIS能提供多时相及丰富的数据,采用DEM产生的坡度和两个时相MODIS影像数据及植被指数复合提取水稻种植面积,经过比较试验证明,在南方丘陵山区的复杂地形区域,多源信息复合相对于单纯利用单景影像数据可以明显提高水稻种植面积估算的精度。     

基于全球导航卫星系统的智能化精细平地系统优化与试验

农田土地精细平整是中国现代地面精细灌溉的重要基础,能提高农田灌溉均匀度,改良土壤水盐分布,控制杂草,达到节水增产的效果。应用GNSS(global navigation satellite system,全球导航卫星系统)技术进行土地精细平整具有不受天气影响、测量速度快、工作效率高等优点,具有广泛应用前景。该文结合中国土地平整的实际情况和前期的研究成果,开发了适合国内应用的GNSS控制平地系统,降低了研发的设备成本,优化完善了平地系统的功能。为减少分立设备数量,提高系统集成度,设计了集成控制终端,集成GNSS接收模块、差分电台模块、核心处理平台和阀控制模块,并设计了集成控制终端的外壳,通过可旋转调整支架固定在拖拉机驾驶室内,具有良好的防尘、降温和牢固等优点;为完善地形测量功能,增加了测量轨迹的实时显示,以及农田面积等地势信息的计算,便于指导后续平整作业;优化了基准设计,建立了坡面平整的数学模型,实现了任意坡度坡面平整。优化后的系统主要由集成控制终端、自主差分GNSS接收设备、液压系统以及平地铲运设备几部分构成;以Visual Studio2008为系统软件开发环境,GNSS精细平整集成软件能够实现农田地势测量、基准设计及平整作业等功能。该智能平地系统在中国农业大学上庄试验站进行了长时间平整实验,平面平整后最大高程差从20.9降到10.5 cm,高程标准差从10.6降到5.5 cm,平地误差小于5 cm的测点累积百分比从77%上升到90%左右,平整效果良好。坡面平整的坡度从0.239%降到0.120%,符合设计要求。结果表明,系统工作稳定可靠,作业精度满足土地精细平整要求,适用于在中国推广应用。     

基于Logistic模型的中国城镇化演进对耕地影响前景预测及分析

为揭示中国城镇化演进对耕地影响,该文基于Logistic模型对此进行了探索。运用SPSS软件及1978-2011年中国城镇化水平数据,采用曲线回归的拟合优度最大估算方法,对中国城镇化水平饱和值进行了估算,并构建了刻画中国城镇化演进的Logistic模型,据此模型对中国城镇化未来发展水平进行了预测;运用STRIPAT(stochastic impacts by regression on population,affluence and technology)模型及1996-2011年中国经济社会发展相关数据,借助SPSS软件,采用偏最小二乘回归方法,揭示了城镇化进程及人口、经济发展水平、技术因素对耕地变化的边际贡献;依据中国未来城镇化演进趋势及城镇化对耕地边际影响,测算了中国未来城镇化演进对耕地影响,结果表明:中国城镇化水平饱和值为83%;2020年、2030年中国城镇化水平将分别达到57.68%、65.73%,2020年前,城镇化年平均增速为0.97个百分点,2020-2030年,年平均增速为0.81个百分点;城镇化对耕地变化的边际弹性系数为-0.007391,人口、经济发展水平、技术因素对耕地变化的边际弹性系数分别为-0.007133、-0.009343、-0.002952;2012-2020年,城镇化演进将导致耕地面积净减少13.81万hm2,年均减少1.53万hm2,2020-2030年,净减少10.87万hm2,年均减少1.09万hm2。基于研究结果,适度把握城镇化发展速度,注重城镇化发展质量;科学编制分年度土地供应计划,采取差别化土地供应策略;摒弃土地财政错误理念,严格执行国家耕地保护的各项政策,严控房地产及低水平或重复生产项目用地;严肃查处土地利用违规行为,强化土地监管等方面提出了政策建议。研究结果可为管理层把握城镇化适度发展速度、节奏,科学编制土地供应计划及制定耕地保护政策提供参考,也可为省域尺度的同类研究提供方法借鉴。     

基于实证数学规划模型的农业水价政策效应模拟

水价政策的合理制定对水资源高效利用意义重大。水价政策的决策过程往往主观性过强,缺乏水价政策效应的量化研究方法。针对多水源多灌溉方式下的农业灌区,基于实证数学规划方法构建农业水价政策效应模拟方法。将建立的方法应用于甘肃省民勤县进行实证研究,分别模拟了3种水价政策下用水效益、灌溉用水量、种植占地和节水灌溉工程面积等对水价上涨的响应机制,分析了不同政策下的水价上涨阈值和不同水价水平下的适宜政策。结果表明:在单一水价和两部制水价政策下,民勤县农业水价宜处于0.24～2.10元/m~3之间;在差别水价政策下,水价宜处于0.24～1.50元/m~3之间;当计量部分水价低于2.10元/m~3或高于6元/m~3时,差别水价政策的综合效益最高;当计量部分水价在2.10～6元/m~3之间时,单一水价政策最为理想;实行差别水价政策且计量部分水价为1.50元/m~3时取得的单方水效益最高。该文证实了民勤县目前实行的差别水价政策是适宜的,水价的稳步上涨不会降低用水的综合效益,但应在水价上调的同时考虑当地实际情况,且注意加大对节水灌溉工程的投入和建立配套的农户收入补贴政策。该文建立的农业水价政策效应模拟方法具有较广泛的适用性。     

基于区间优化模型的土地利用结构弹性区间测算

土地利用规划忽视未来不确定性,而令规划束缚过紧,导致规划失效。虽然目前规划编制规程与规划理论界较重视规划弹性研究,而对弹性空间大小一直未有科学测算,于是该文基于区间优化模型计量土地利用结构弹性区间,以为土地规划中弹性空间大小划定提供参考借鉴。该文首先介绍区间优化模型的一般概况与用到的标准形式,以及模型中区间数大小确定的根据;其次以江苏扬州为例计算最好最优值与最差最优值对应的土地利用结构区间,以该区间为基础用计算机程序求取当区间中有效向量的密度达一定要求时的土地利用结构弹性区间。结果表明,2020年扬州土地利用最好最优值是1.72×108万元,最差最优值是6.77×107万元。不同土地类型中,对不确定性承纳贡献最大的是水域、林地、交通水利用地,而最小是未利用地。不同用地中对不确定因素变化敏感性最大的是林地、交通水利用地,而敏感性最小是耕地。该研究成果为土地利用规划中不同用地弹性空间大小划定提供了理论支撑与科学方法。     

基于空间聚类的平原旱作农区土地平整单元区划分方法

平整工程是土地整治项目的重要组成部分,其工程量和投资都占整个项目的很大比例,平整过程中通过合理规划土地平整单元区可以有效降低工程投资,并最大限度地满足农业生产需求。该文提出通过空间聚类划分平整单元区的方法,并基于工程量、平整度和单元区斑块规则度构建了用于确定最佳分区数及其平整单元区分布的目标函数。采用该方法对研究区进行平整单元区划分并计算相应评价参数,结果表明:随着分区数的增加工程量逐渐降低、分区间高程差升高,平整度下降、分区形状指数减小规则度升高,目标函数值随分区数增加呈现先降低后升高的趋势,根据目标函数的低谷可确定最优分区数目;相对于经验法,空间聚类法的工程量下降24%,高程极差下降11%,对于平整后项目区的平整工程量和平整度有较大地改善,但分区斑块形状指数增大11%,分区规则性降低,因此在实践中可将空间聚类法划分结果作为基础,再依靠专家经验对方案进行调整,以充分发挥2种方法各自的优势。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

基于线性规划运输模型的农地整理权属调整

农地整理中的权属调整是缓解耕地破碎化最有效的工具之一,对农民意愿的忽视以及调整方法的不合理却阻碍着权属调整的推广。该研究以江西省黄玲乡农地整理项目为例,采用线性规划运输模型,以满足农户意愿为目标,进行权属调整,并将其与传统调整方法进行了比较。结果显示,基于线性规划运输模型的权属调整能够使地块数量减少71.71%,使地块与农居点距离减小7.16%,使75.04%的农民调整后的地块保留在调整前集中所在的田块,并在以上3方面以及调整精度上均优于传统方法;但是在减小地块分散程度上劣于传统方法;在调整效率上则与传统方法在不同阶段各有优劣。研究认为,基于线性规划运输模型的权属调整能够在缓解耕地破碎化的同时,最大程度地满足农民的意愿,具有良好的应用价值。目前,丰富权属调整方法体系,根据项目条件和农民偏好选择合适的方法,是促进权属调整大规模推广的有效途径。