基于SRTM的地形因子提取方法研究

地形是影响土壤侵蚀的重要因子,在侵蚀估算模型中常用坡度和坡长(LS)来衡量,在大区域上常基于数字高程模型(DEM)提取.SRTM作为大区域尺度上质量高、易获取的高程数据,在全球土壤侵蚀评价中得到广泛应用.但现有地形因子提取算法要求高程和栅格单元的单位(通常为m)一致,需对SRTM进行坐标变换才能使用.针对大区域上SRT...     

DEM分辨率对数字河网水系提取的

基于栅格型DEM数据的数字河网水系提取技术为分布式水文模型的建立并应用提供了保障和基础。DEM水平分辨率不仅影响数字河网水系提取的结果,而且直接关系到水文模型计算单元的尺度。采用具有自主知识产权的数字河网水系提取软件DigitalHydro,以淮河史灌河流域黄泥庄站以上为研究对象,分析不同分辨率DEM数据对提取的流域特征的影响的变化趋势。研究表明,随着DEM分辨率的降低,流域地形被坦化,径流汇水长度变小,流域面积有增大的趋势。     

DEM栅格分辨率对丘陵山地区定量土壤-景观模型的影响

基于数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）的定量土壤-景观模型的精度依赖于DEM栅格分辨率,而DEM栅格分辨率如何影响土壤-景观模型及其预测精度目前研究较少。以西南丘陵山地区一典型汇水盆地为研究对象,以该区2.5、5、10、20和30 m DEM为基础,利用逐步线性回归方法建立起研究区不同分辨率下的定量土壤-景观模型,并应用这些模型预测研究区内土壤表层碱解氮含量的空间分布,进而比较DEM不同分辨率下土壤-景观模型及其预测精度。结果表明,随着DEM栅格分辨率的降低,比汇水面积、地形湿度指数的均值逐渐增加;平均坡度逐渐降低;曲率变化的范围逐渐减小。地形指数的这一变化规律对土壤-景观模型及其预测结果产生显著影响,模型的校正决定系数、平均绝对误差和均方根误差都以5 m栅格分辨率为转折点,分辨率低于5 m,模型的校正决定系数显著减小,平均绝对误差和均方根误差显著增加。     

基于影像与坡度数据融合的梯田田块分割方法

梯田在很大程度上开发了坡耕地的农业生长潜力,具有蓄水、保土作用。由于梯田数量、面积等分布信息较难准确获得,使其定量研究难以深入展开。随着无人机技术的不断发展,高精度梯田地形信息的获取成为可能。本文基于无人机正射影像并结合坡度数据,通过Canny边缘检测算子对梯田的粗轮廓进行提取,结合梯田的结构特性,对梯田中的伪边缘进行剔除;再通过对梯田边缘强度叠加和边缘连接;最后利用区域生长算法对梯田进行分割。该方法有效解决了梯田形状不规则、田面堆积物干扰、图像光谱特征复杂等问题。与手工标注的梯田样区田块数据的对比结果表明,本文算法对梯田区的提取总精度可达84.9%,可为梯田区的快速制图提供解决方案。     

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。     

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。     

DEM分辨率对数字河网水系提取的影响趋势分析

基于栅格型DEM数据的数字河网水系提取技术为分布式水文模型的建立并应用提供了保障和基础.DEM水平分辨率不仅影响数字河网水系提取的结果,而且直接关系到水文模型计算单元的尺度.采用具有自主知识产权的数字河网水系提取软件DigitalHydro,以淮河史灌河流域黄泥庄站以上为研究对象,分析不同分辨率DEM数据对提取的流域特征的影响的变化趋势.研究表明,随着DEM分辨率的降低,流域地形被坦化,径流汇水长度变小,流域面积有增大的趋势.     

基于深层残差网络的山区DEM超分辨率重构

针对大区域高分辨率数字高程模型(DEM)数据较难获取、超分辨率重构(降尺度)较低分辨率的DEM精度不高、难以满足实际需要的问题,提出一种对起伏特征较明显的山区DEM超分辨率重构的方法.利用较深层的神经网络充分学习高低分辨率DEM之间的非线性映射关系;为了降低训练难度,结合残差学习的方法进行数据训练.将双立方插值法、稀疏...     

结合影像光谱与地形因子的森林蓄积量估测模型

以资源三号卫星遥感图像为数据源,以内蒙古旺业甸林场为研究区域,通过外业调查获取的样地蓄积量真实值,对资源三号影像进行处理,获得对应样地的波段光谱值、光谱组合值及地形因子信息,应用多元回归分析,分别建立阔叶林和针叶林蓄积量估测模型。实验结果表明:蓄积量估测模型相关系数阔叶林为0.815,针叶林为0.761,说明资源三号卫星影像的光谱值、光谱组合值及地形因子与蓄积量具有较强的相关性,同时利用检验数据,得出模型的预估精度,其中阔叶林为85.3%,针叶林为91.9%,预估精度较高,研究表明利用资源三号卫星影像进行森林蓄积量估测具有很好的应用前景。     

基于DEM的土石方工程量计算研究

土石方工程是水利水电工程的重要组成部分，如何进行快速而精确的方量计算在水利水电工程设计和施工中具有重要的意义。结合数字高程模型的特点，对土石方工程量格网法计算方法进行改进。研究了DEM建模过程中二维图形的三维矢量化、参考点的快速搜索、二次曲面的插值算法、插值结果的检测与粗差剔除等内容，以实现土石方量计算电算化。详细介绍基于DEM的大范围土石方量快速、准确计算，并通过渣场容量计算体现方法的实用性。     

基于DEM的作物需水量估算方法

以ARCG IS8.3为技术平台,以“全国灌溉试验数据库”为主要数据源,以DEM为基础,通过ARCG IS的空间分析工具获取经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向和遮蔽度等主要地形因子。在分析山东省冬小麦需水量与主要地形因子之间关系的基础上,利用趋势面分析方法建立了冬小麦需水量空间分布的数学模型,生成了山东省冬小麦需水量栅格图,所得结果与当地冬小麦实际用水分布状况较为吻合。     

秦巴山区地埂植物篱水土保持效应研究

依托国家＂十一五＂科技支撑课题＂秦巴山区坡耕地整治和高效生态农业技术集成与示范研究＂,通过研究地埂植物篱的抗冲、抗蚀性,地埂植物篱临界坡长等,揭示地埂植物篱水土保持效应。研究发现人工建植的土坎抗冲、抗蚀性最强,裸露土坎抗冲、抗蚀性最差。临界坡长与坡度呈很好的线性相关关系,相同的坡度下,不同模式临界坡长由大到小依次为：人工建植土坎、自然恢复土坎、人工建植土石坎、裸露土坎。相同治理模式下,随着坡度的增大,临界坡长逐渐减小。该研究为秦巴山区坡耕地水土流失防治和坡地生态农业提供必要的技术支撑。     

湿粘水稻土深松过程离散元分析

湿粘水稻土的深耕松对作业机具设计与作业参数的要求不同于旱作制,为探究水稻土条件下土壤深松扰动过程及其内在相互作用机理,本文结合田间实测土壤物理参数,借助离散元EDEM软件,建立适用于粘性水稻土的深松耕作离散元模型。利用粘性水稻土模型对水稻土的机械深松耕作过程进行离散元模拟仿真,并结合田间试验结果对机具耕作阻力、土壤宏观扰动进行对比验证,进一步从仿真的角度揭示深松土壤扰动的微观过程、土壤失效破碎的微观机理。结果表明,该模型下深松耕作阻力平均误差为6.63%,土壤扰动的起垄宽度平均误差为4.39%,起垄高度平均误差为19.22%;DEM仿真对土壤的微观扰动过程分析进一步论证了宏观试验测试结果及假说的正确,并且能够从土颗粒接触力学层面表达土壤扰动的边界生成、土体内部破碎等过程;结合DEM仿真角度提出的反映土体破碎程度指标——断裂系数,与传统试验的指标参数碎土系数对比两者误差为3.46%,该指标更有利于对土壤破碎过程微观机理的表达。     

基于离散元法的种子玉米剥皮过程籽粒损失分析与试验

种子玉米在剥皮过程中存在大量的籽粒破碎、脱落等损失问题,严重影响种子玉米的单产与经济效益。因此,本研究采用理论分析、离散元仿真与正交试验相结合的方法,探究种子玉米果穗与剥皮机构的互作机理,确定剥皮机构的最优工作参数组合以优化种子玉米剥皮过程。首先,对种子玉米果穗在剥皮机构中的受力及运动进行了理论分析,探究了在剥皮过程中剥皮机构-种子玉米的相互作用关系,并确定了影响剥皮性能的主要因素。其次,基于DEM建立种子玉米果穗-剥皮机构相互作用仿真模型,通过对玉米果穗籽粒损伤及脱落分析,确定了剥皮辊转速、剥皮辊倾角和摆杆摆幅的较优工作范围。最后,根据Box-Behnken设计方法,设计了三因素三水平的正交试验,通过方差分析和响应面分析,筛选出种子玉米剥皮机构的最佳工作参数组合：剥皮辊转速为300r/min,剥皮辊倾角为10°,摆杆摆动幅度为5°,此时苞叶剥离率为94.13%,籽粒脱落率为1.564%,籽粒破碎率为1.292%。试验获得的剥皮装置的最优工作参数组合,明显提高了种子玉米的剥皮效果。     

基于离散元的土壤模型参数标定方法

离散元法(EDEM)建立土壤模型过程中部分土壤颗粒参数直接测量难度较大,若基于间接测量的土壤参数值建立离散元土壤模型进行仿真,导致仿真结果误差较大。本文结合代理模型基本理论,提出一种离散元土壤模型的参数标定及优化方法,步骤如下:根据基本试验测定的参数建立离散元土壤模型;结合堆积角及剪切试验,利用模型仿真进行模型参数敏感性分析;以敏感性参数为变量,以真实试验测量值为目标值构造代理模型;通过高斯-牛顿迭代法进行参数优化。由敏感性分析结果知,代理模型自变量为土壤颗粒半径、颗粒间静摩擦因数及滚动摩擦因数,目标量为土壤堆积角、黏聚力、内摩擦角。以涿州保护性耕作试验站土壤(砂壤土)为原型,经优化建立的土壤模型变量参数值分别为:颗粒半径5.7 mm,颗粒间静摩擦因数0.45,滚动摩擦因数0.21。将建立的离散元土壤模型进行轮胎-土壤相互作用仿真模拟,分析轮胎-土壤接触面最大应力、平均应力,并通过田间试验进行验证,将接触面最大应力值、平均应力的仿真值与实际测量值进行比较,结果表明:虚拟仿真与实测值之间数值差异在5.1%以内,标定优化后的土壤模型能够近似代替真实土壤进行仿真。     

基于文献计量的哈尼梯田研究知识图谱与热点分析

哈尼梯田作为世界文化遗产之一,其研究领域因突出的农耕文化和生态系统而备受关注。为揭示哈尼梯田研究主题的发展脉络及热点内容,本文以CNKI中国知网全文数据库为基础,筛选出2000-2021年间发表的368篇论文,应用文献计量法从论文数量、学科分布、核心作者、研究机构和研究热点进行可视化分析统计。结果表明：从整体发展上看,哈尼梯田领域的相关研究已经步入稳定发展阶段,发文数量趋于平稳下降,研究主要集中在农业工程、旅游、文化学科中,研究作者主要分为三大团体,研究机构之间缺乏合作;从研究内容上看,研究内容丰富、层次多元,主要关键词有“农业文化遗产”、“文化景观”、“可持续发展”、“农耕文化”、“保护与发展”等,按照发展脉络可将哈尼梯田研究领域划分为三个阶段：第一阶段是萌芽期(2000年-2005年)、第二阶段是发展期(2006年-2016年)、第三阶段是稳定期(2017年至今);从研究趋势上来看,国内关于哈尼梯田的研究热点集中在梯田文化、自然地理特征、灌区、水利、文化景观、生态旅游等内容,并向旅游影响、传统村落、遗产保护的领域扩展。     

坡改梯对水源区坡面产汇流过程的影响研究综述

概括了坡耕地水土流失现状、危害,提出坡耕地水土流失治理是保护生态环境和维系水土资源可持续利用的迫切要求,通过综合分析坡耕地水土流失治理各项措施及实施效果,指出坡改梯是25°以下坡耕地水土流失治理的主要水土保持措施。针对坡改梯蓄水保土和减少坡面径流并影响水源区水量这一现实问题,从坡面尺度总结分析了前人在坡耕地改梯田对土壤水分特征、产汇流过程及水量平衡的影响方面所做的研究工作,指出应加强坡改梯土壤水分特征曲线、产流特征及水资源量的影响方面的研究,以期为水源区水土资源综合利用提供技术支撑。     

阿拉尔灌区参考作物潜在腾发量的变化特征及相关分析

利用Penman-Monteith公式,根据阿克苏水平衡试验站1989～1996年逐日气象资料,计算了逐日参考作物潜在腾发量,分析了其变化特征,建立了其与其它气象要素、20cm蒸发皿蒸发量的相关关系。利用这些相关关系进行参考作物潜在腾发量的估算,方法简单,精度较高。     

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