西藏古乡沟堆积扇泥石流输沙特征

通过室内模型试验研究 ,对不同规模的水石流、稀性泥石流、黏性泥石流在堆积扇上输沙特征进行了研究。试验结果表明 ,不同类型泥石流在堆积扇上表现出不同输移、冲淤、含沙量演变特征 ,在堆积扇不同部位泥石流输沙特征也有差异。     

河床泥沙堆积发生泥石流时的形态

为研究泥石流发生、流动和堆积结构机理,常规采用水文模型试验。而研究泥石流发生时河床堆积泥沙的形状与时间和空间变化关系的相对甚少。2009年日本学者池田晓彦等进行了模拟自然河流的缓慢河道坡度,发生泥石流的试验,结果表明:当坡度为30°~27,°明显在前峰形成流动层,相对流动速度大。在24°~21°流动层停止时形成沙堆。在18°~12°区流动速度慢。相对于陡坡区间形成流动层是表面流或渗透流,在河床堆积的泥沙为饱和状态流动;相对于缓坡区间形成沙堆的表面流与渗透流,河床堆积泥沙是饱和状态。表面流具有越过沙堆肩胛流动的趋势。在坡度变化点等泥沙有大量堆积的现象。有关泥石流发生条件有待于深入研究。     

晋西黄土区蔡家川小流域切沟的空间分布及形态特征

为了掌握切沟的空间分布及发育特点,实现小流域综合治理中切沟治理措施的精准对位配置,该研究以晋西黄土区吉县蔡家川小流域为对象,利用Quickbird影像和数字高程模型（DEM）对流域内370条切沟的形态特征和空间分布进行了提取和解译,并对其中40条切沟进行实地调查验证,采用核密度指标探讨切沟在小流域内的空间分布特征,分析坡度、坡向、高程等地形因子对切沟空间分异特征的影响。结果表明：1）蔡家川小流域内农地、果园的主要分布区（东北部和东南部）是切沟的高聚集区,而在人工林为主的中上游区属于中密集区;2）切沟数量、密度、频度和规模均随坡度增加呈现先增大后减小的趋势,坡度阈值为25°。 5°～25°的坡面切沟广泛发育,数量占研究区的71.5%,密度、频度也远高于其他坡度的坡面;3）切沟密度和频度的坡向分异与流域走向有关。切沟密度北坡最大（3.03 km/km2）,东坡最小（0.86 km/km2）,切沟频度西北坡最大（12.7条/km2）,东坡最小（6.1条/ km2）。南北向的切沟规模明显大于东西向;4）切沟数量、密度、频度随海拔增加呈现先增大后减小的趋势,在海拔为1 000～1 200 m的坡面上切沟数量占77%,海拔为1 100～1 200 m的坡面上切沟密度最大（2.17 km/km2）,海拔为1 000～1 100 m的坡面上切沟频度最高（15.5条/ km2）。随海拔升高切沟逐渐向大型化发展,沟道越发平缓,下切侵蚀逐渐减弱。研究结果可揭示流域切沟发育的重点地形以及在地形上的共性特点,为黄土区小流域切沟治理提供依据,可为科学认知切沟空间分布提供参考。     

低丘红壤区小流域土壤肥力性质空间分布特征

利用GIS软件的空间分析功能,以土地利用类型区为分析单元,分析评价了亚热带典型小流域土壤肥力性质的空间和剖面分布特征。研究结果表明:小流域土壤酸化明显,旱地酸度高于水田;土壤保肥力处于中等水平以上;42.6%的土壤表层有机质处于中度缺乏状态;94.3%的表层土壤全P和97.3%的土壤全K处于中度缺乏状态。不同土地利用方式下土壤性质分异明显,综合评价结果表明水田肥力高于旱地。     

基于GIS的山东寿光蔬菜产地土壤重金属空间分布特征

以山东省寿光市蔬菜种植基地为研究区,通过数理统计与地统计学空间分析的方法,研究了寿光市表层土壤中的重金属质量分数及其空间分布特征,并在地理信息系统支持下绘制土壤重金属的空间分布图。结果表明：寿光市表层土壤中重金属质量分数平均值低于食用农产品产地环境质量标准（HJ332-2006）。除Zn、Pb和As 3种元素外,其他5种重金属元素（Cu、Cd、Cr、Hg、Nr）呈现出正偏态的分布特征,所有重金属元素分布峰的顶点均超出正态分布的最高点。空间分析结果表明,8种重金属元素在寿光市表层土壤中的质量分数呈中等程度的空间相关性。土壤中各重金属的分布呈现出中部、南部、东南部质量分数较高,北部、东北部与西南部质量分数较低的空间分布特征。寿光表层土壤中的重金属质量分数受到自然因素与人为因素的双重影响。     

基于GIS的亚热带典型地区土壤有机碳空间分布预测

Spatial distribution of organic carbon in soils is difficult to estimate because of inherent spatial variability and insufficient data. A soil-landscape model for a region, based on 151 samples for parent material and topographic factors, was established using a GIS spatial analysis technique and a digital elevation model (DEM) to reveal spatial distribution characteristics of soil organic carbon (SOC). Correlations between organic carbon and topographic factors were analyzed and a regression model was established to predict SOC content. Results for surface soils (0-20 cm) showed that the average SOC content was 12.8 g kg^-1, with the SOC content between 6 and 12 g kg^-1 occupying the largest area and SOC over 24 g kg^-1 the smallest. Also, soils derived from phyllite were the highest in the SOC content and area, while soils developed on purple shale the lowest. Although parent material, elevation, and slope exposure were all significant topographic variables (P < 0.01), slope exposure had the highest correlation to SOC content (r = 0.66). Using a multiple regression model (R² = 0.611) and DEM (with a 30 m × 30 m grid), spatial distribution of SOC could be forecasted.     

基于RS和GIS的雅鲁藏布江林芝-加查段沿线泥石流源地物源分析

为研究泥石流灾害对西藏雅鲁藏布江林芝—加查段沿线的影响与危害,利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)开展了该段沿线泥石流源地物源提取及其分布特征的分析。研究结果表明,林芝—加查段沿线泥石流源地物源分布不均匀,物源分布受地层岩性、海拔高程及地形坡度影响。这些泥石流源地物源在冰川融水及冰川型泥石流过后更加发育,积累的松散物质更加丰富,使泥石流源地物源进一步复活并产生大量新物源,从而使沿线泥石流发生频率增高,规模增大。     

基于GIS的接坝山地太阳直接辐射空间分布规律研究

基于ViewGIS下的太阳直接辐射模拟计算功能,以河北省丰宁满族自治县小坝子乡为例,对该地区太阳直接辐射空间分布规律进行了研究,以期为当地的区域规划和生态环境建设提供基础资料和科学依据。通过DEM模拟计算太阳直接辐射的方法和原理,结合ViewGIS系统建立的数据库进行统计分析。结果表明,地貌对太阳直接辐射分布的影响比较明显,太阳直接辐射随海拔高度升高而增大;太阳直接辐射随坡度的增加逐渐递减;一年中各月份太阳直接辐射随坡向的变化规律为：阳坡〉半阳坡〉半阴坡〉阴坡。     

基于房屋基面数据的安徽省金寨县居民点空间分布特征分析

[目的]对安徽省金寨县居民点空间分布特征进行研究,为统筹规划山区农村聚落建设、城镇化建设和居民点优化布局提供科学依据。[方法]通过目视解译高分遥感图像建立金寨县居民点房屋基面数据,以地形数据作为本底数据,借助GIS空间分析技术提取金寨县地形属性特征,并将水系、道路、地形等要素同房屋基面数据进行空间关联分析。[结果]金寨县59.8%的房屋布局在水系附近500m的范围内,60.5%的房屋布局在道路附近100m的范围内;居民点在海拔400m,坡度20°和起伏度200m以下的地区呈现较高的聚集特征,东南、正东和正南3个坡向分布了45.8%的房屋,朝南的房屋数量是所有朝向中最多的。[结论]水系、道路、地形因子和采光条件是影响金寨县居民点布局的重要因素,居民点在水系与道路附近、海拔低、坡度低、起伏度低和采光条件好的地区呈现明显的聚集特征。     

基于SPOT/VGT NDVI的大区域农作物空间分布

随着遥感技术在农业上的广泛应用,及时准确掌握小区域农作物长势和分布的方法相对成熟,但对于省级以上的大区域而言,进行作物遥感测量涉及数据、耗费时间和经费等问题,而中国的农业普查制度又存在时效性的问题。以江苏省为研究区,利用SPOT/VGT NDVI长时间序列数据作为农作物分布研究的底图,分别与研究区农业普查数据和野外调查样方数据进行农作物空间分布的统计回归分析和对比,结果表明：对于大区域而言,SPOT/VGT NDVI长时间序列数据对农业作物生长期特征监测有较好地反应,其逐旬的时间分辨率可以弥补空间分辨率的不足,可有效地对农作物长势进行动态监测;农业普查数据、野外调查样方与SPOT/VGT NDVI时间序列分类结果结合进行回归分析,基本可以满足空间分布情况的调查研究,相对于遥感分类法和传统抽样调查等方式,该方法可以高效率低成本地掌握大区域农作物空间分布情况。     

泥石流频发区土壤有机质空间变异特征

利用GPS定位技术在泥石流频发区——云南东川蒋家沟流域采集土样99个,研究土壤有机质空间变异特征.结果表明：1）流域土壤有机质的平均质量分数（2.21 g/kg）较低;2）土壤有机质在空间分布上有明显的各向异性,空间变异特征主要反映在东北-西南方位,空间展布呈条带状;3）土壤有机质的空间变异存在中等程度的空间相关性,是由结构性因素和随机性因素共同作用引起的,受土壤质地、坡度、高程、土地利用方式和人类生产活动等因素的影响;4）同一因素不同级别下,土壤有机质质量分数差异极显著.研究结果可以为泥石流流域碳储量的估算提供依据,为土壤侵蚀退化地的生态恢复与重建提供参考.     

基于三种空间预测方法的安庆市耕地土壤速效钾空间分布预测

以安徽省安庆市为研究区,选取环境变量因子(空间位置变量因子、地形变量因子、土壤变量因子、气候变量因子)作为变量因素,通过构建随机森林(Random Forest,RF)模型对研究区耕地土壤速效钾含量进行预测,并与普通克里金(Ordinary Kriging,OK)和反距离权重(Inverse Distance Weig...     

基于SMOTE和多粒度级联森林的泥石流易发性评价

准确的泥石流易发性评价结果对山区泥石流灾害防治具有重要意义。该研究将合成少数类过采样技术（Synthetic Minority Oversampling Technique,SMOTE）和多粒度级联森林（multi-Grained Cascade Forest,gcForest）运用于泥石流易发性评价,以提高泥石流易发性评价精度。以泥石流多发地东川区为例,在解译泥石流点的基础上,以流域单元为评价单元,基于地质、地形和降水等多源数据,初步选取了15个泥石流孕灾因子,并对初选因子进行贡献率分析和多重共线性检验,筛选出共13个因子构建孕灾因子体系;然后采用SMOTE技术对泥石流与非泥石流样本比例不平衡问题进行处理,构建训练数据集;最后构建gcForest模型对研究区泥石流易发性进行定量分析,计算出各个流域单元的泥石流易发性指数,使用自然断点法将其划分为极低易发区、低易发区、中易发区、高易发区和极高易发区5个等级,并与BP神经网络（Back Propagation neural network,BPNN）和随机森林（Random Forest,RF）模型的预测性能进行对比。结果表明,泥石流极低和低易发区主要集中于研究区东部和西部,极高和高易发区主要集中分布于研究区小江河谷两岸和金沙江南岸,该地区地质环境脆弱,危险性较高;结合流域单元建立的山区泥石流易发性评价模型具有很好的准确性和稳定性,其中多粒度级联森林（gcForest）的受试者工作特征曲线（Receiver-Operating Characteristic,ROC）下面积AUC（Area Under Curve）值和准确度（Accuracy,ACC）分别达到91.76%和81.25%,均高于BP神经网络和RF模型的AUC值和ACC值,表明该模型是一种高性能的泥石流易发性评价方法。利用该方法能更精准地对泥石流进行易发性评价,可为山区泥石流防灾减灾提供科学依据。     

基于两点机器学习方法的土壤有机质空间分布预测

准确预测土壤有机质（Soil Organic Matter,SOM）空间分布对精细农业、耕地质量建设、生态环境保护以及固碳减排等均具有重要的意义。该研究探讨了基于两点机器学习方法（Two-point Machine Learning,TPML）提高SOM空间分布预测的可行性。以黑龙江省海伦市为研究区,以气候、地形地貌、社会经济和空间位置信息等因素作为辅助变量,充分利用空间位置信息和属性相似关系,有效处理SOM空间分布异质性及其与辅助变量间关系异质性,以提高TPML方法进行SOM空间分布预测的精度。采用随机森林、基于随机森林的回归克里格、反距离权重法和普通克里格（Ordinary Kriging,OK）方法作为对比,以平均绝对误差（Mean Absolute Error,MAE）、均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）、预测值与真实值相关系数（r）和决定系数（R2）作为评价指标,进行不同样本量下的多组对比试验,评价不同方法的预测精度。结果表明：1）研究区SOM含量在1.775～7.188 g/kg之间,平均值为3.179 g/kg,空间分布不均匀,呈东高西低的分布趋势。2）在不同样本量条件下,与其他模型相比,TPML的预测精度均最高,其MAE（0.088～0.097 g/kg）和RMSE（0.116～0.139 g/kg）均为最小,r（0.992～0.996）和R2（0.971～0.985）均为最高。3）预测值的误差标准差（理论误差）与实际误差具有相似的空间模式,说明TPML可以为预测结果提供合理的不确定性估计。综上,TPML模型可以通过同时利用空间自相关性和属性相似性来提高预测精度,该模型适用于预测具有一定空间自相关性且具有可用辅助数据的资源环境变量。     

基于时间序列NDVI的灌溉耕地空间分布提取

灌溉耕地空间分布地图是农业和粮食政策制定、水资源管理和环境变化研究的基础数据,及时、准确和适用性强是区域尺度灌溉耕地分布提取方法的重要要求。相比于非遥感数据融合和遥感影像分类方法,利用遥感参量对统计数据进行空间重建的方法具备少受样本限制、运算速度快、与统计数据匹配水平高和产品分辨率适宜的优势,但目前该方面的研究较为薄弱。该文以中国为研究区域,应用国外提出的基于时间序列NDVI的灌溉面积统计数据空间化方法,研制中国2010年、空间分辨率250 m的灌溉耕地空间分布地图,深入分析了该方法的应用效果及其影响精度的主要原因。结果表明,利用该方法获得的灌溉耕地空间分布数据的空间位置精度与同类遥感产品相当,在数量精度上具有明显优势,不同区域的制图效果具有差异性。全国总体精度64.20%,各省精度极差为48.35%。制图误差主要来源为耕地底图、方法假设和分类参量,未来方法的优化应重点加强耕地分布制图、改进方法假设、进行不同类别和时间点的特征参量的筛选和利用。     

泥石流灾害对策分析——以甘肃舟曲“8·7”特大山洪泥石流灾害为例

 我国是一个山地灾害多发的国家,尤其是近年来频发的山地灾害,给国家和人民造成了巨大的损失。通过对2010年8月7日甘肃省甘南州舟曲特大山洪泥石流灾害状况、自然和人为因素的分析,详细阐述目前我国在应对突发性山地灾害预警及管理中存在的问题:排查精度低、灾害预警技术低、信息不畅、灾害应对体系不完善。针对各问题提出提高排查精度、开展以流域为单元的地质灾害详细调查和危险区区划、建立和管理灾害信息共享平台、完善灾害应对体系等建议,可为今后泥石流灾害预警预报提供科学依据。     

基于环境相关法和地统计学的土壤属性空间分布预测

土壤属性是土壤质量的重要决定因素,并强烈影响土地利用和生态过程。正确理解并充分考虑土壤空间变异,对于在景观尺度上建立生态、环境过程模型是必不可少的。在黄土高原横山县采集了254个样点,应用数字地形与遥感影像分析技术,获取相关地形因子与遥感指数,分析土壤属性（土壤容重、有机质和全磷）与环境因子相互关系,并利用环境变量进行空间预测。结果表明,土壤容重、有机质与地形因子和遥感指数之间存在较好相关性,而全磷与地形因子相关性不大;多元线性逐步回归模型对于土壤容重和有机质拟合较好,而对于全磷,预测结果较差;回归－克里格预测有效地减小了残差,消除了平滑效应,与实测值较为接近。     

基于LIDAR技术的喷雾量三维空间分布测试方法

为解决喷雾量分布测试中耗时长、工序繁琐、无法进行实时动态三维空间分布测量的问题,该研究开发了一种基于激光雷达探测技术的喷雾量三维空间分布的测试方法。针对植保作业过程中常用的空心圆锥雾、防飘空心圆锥雾、扇形雾和防飘扇形雾4类共7种喷头,采用喷雾量实测方法对距离喷头50 cm处雾流区截面的雾量分布进行测试;利用十六线激光雷达对雾流区进行三维探测,实时获取喷雾量点云数据信息,通过数据包解析、仿射矩阵空间转换、坐标系解算获取点云坐标及密度,并利用神经网络将喷雾量实测结果与激光雷达测试结果进行拟合。结果显示,7种喷头训练集拟合相关系数r≥0.995,验证集r≥0.935,测试集r≥0.877,扇形雾喷头总体拟合相关系数r≥0.990,证明激光雷达探测是一种可行且准确的喷雾量分布测试方法;进一步对各喷头喷雾量点云数据进行分层网格化计算得到雾流区三维空间雾滴分布特征,结果表明3种圆锥雾喷头空心段长度大小依次为ITR、TR和HCI喷头,IDK喷头等距离喷雾截面积均大于LU喷头。该方法可准确地完成三维空间喷雾量化分析,同时也可为喷雾设备雾化质量检测、室内和田间雾滴飘移测量、植保机械田间快速调校及作业质量在线监测提供一种新思路。     

基于物质流和能量流分析的循环农业园产业链优化

通过物质流和能量流分析产业链运行状况和存在问题,优化资源配置方案,促进农业园区生态保护和资源环境的永续利用。该文通过物质流和能量流分析方法,以天水国家农业科技园区为例,基于适当的指标体系评价园区循环发展状况,提出园区产业链的调整思路。结果表明:1)园区资源产出率为0.54万元/t,能源产出率为2.60万元/t,资源综合利用效率偏低,资源配置不合理,产业耦合程度较低,经济发展与生态保护难以兼顾。2)引进食品加工业,推进光伏发电、生物天然气工程和生物质成型燃料加工工程,使园区的资源产出率提高为0.67万元/t,能源产出率提高为3.35万元/t,促进了园区循环经济的发展。3)从供给侧调整,用市场需求决定经济导向,加强园区科技创新力度,做好示范和推广。这一方法对国内其他产业园区循环经济的发展、规划和评价有一定的借鉴意义。     

西南典型岩溶区土壤硒空间分布预测

土壤硒精准预测和制图是富硒土壤资源开发利用和环境规划管理的基础。该文以西南典型岩溶区桂林永福百寿河流域为例,在分析影响土壤硒化学行为因子的基础上,通过野外样品采集和室内化学分析以及Arc GIS空间分析,获取了研究区相关地理环境因子和土壤属性因子数据。利用逐步回归方法选择土壤硒空间分布预测的辅助变量,使用协同克里格模型对非连续分布的辅助变量进行插值。在此基础上利用地理加权回归模型对土壤硒空间分布进行预测,同时以普通克里格插值结果作为参照。研究结果表明:使用地理环境因子和影响土壤硒化学行为的土壤属性因子可以提高土壤硒预测精度;协同克里格插值解决了辅助变量数据连续分布的问题;土壤硒的空间分布与地形和影响土壤硒化学行为的因子有关。