基于深度学习理论的山地城市水土保持卫星影像变化图斑提取实践

随着卫星遥感技术的不断发展,遥感监测已成为及时精准发现人为水土流失违法违规行为的有效手段。重庆高山环绕、丘陵广布且常年云雾,影像采集困难,图斑破碎,是典型的山地城市,传统的遥感人工目视解译需要耗费大量的人力物力,难以满足大区域山地城市的变化图斑提取需求。为提升重庆市水土保持遥感监测效率,将深度学习理论应用到对不同时期影像的变化检测分析中,采用基于语义信息的变化图斑提取和基于端到端深度网络的变化图斑提取方法,能够自动发现疑似水土保持扰动变化图斑,大大提高了水土保持监测监管的工作效率。     

水土流失综合治理优先小流域识别的空间尺度效应

[目的]探讨水土流失综合治理优先小流域识别的空间尺度效应,为小流域水土流失综合治理规划与实施提供科学依据。[方法]以重庆市合川区为例,利用小流域水土流失面积比例,不同土地利用类型比例和流域平均坡度计算了综合指标,用以识别5种流域空间尺度[Ⅰ(流域面积范围50～300 km~2),Ⅱ(10～50 km~2),Ⅲ(1～10 km~2),Ⅳ(0.1～1 km~2)和Ⅴ级(0.01～0.1 km~2)]的水土流失综合治理优先小流域。[结果]流域空间尺度对优先小流域的识别有显著影响。基于Ⅳ和Ⅴ级流域确定的优先小流域在空间分布上与基于栅格土壤侵蚀强度图得到的区域水土流失面积空间分布更为吻合。[结论]综合考虑优先小流域的条数,基于Ⅳ级流域得到的优先小流域条数更少,更便于进行水土保持综合治理规划和管理,是识别优先小流域的最优流域尺度。     

重庆市坡耕地植被覆盖与管理因子C值计算与分析

植被覆盖与管理因子C值是评价植被因素抵抗土壤侵蚀能力及准确估算土壤侵蚀模数的重要参数,利用天然降雨径流小区径流泥沙观测资料,对重庆市坡耕地不同土地利用方式植被覆盖与管理因子C值变化及影响因素进行研究。结果表明:(1)在相同降雨侵蚀力条件下,坡耕地不同土地利用方式的水土保持效应差异很大,表现为:横坡植物篱耕地横坡耕地顺坡耕地清耕休闲地,坡耕地表层植被盖度最差且降雨侵蚀力较大的时段为土壤侵蚀危险期,在该时段内采取相应的保护措施可有效控制水土流失。(2)基于实测侵蚀量的C值估算方法最为适宜重庆市坡耕地不同土地利用方式的C值计算,重庆地区小麦年C值为0.434 5,甘薯年C值为0.386 4,小麦/甘薯年C值为0.403 7,C值不同表明不同农作物对耕地土壤的防护作用不同,合理选择农作物种类对防治水土流失有明显的作用。(3)基于重庆市坡耕地不同土地利用方式植被盖度与C值的年内变化特征,该地区坡耕地水土流失防治应从提高地表植被覆盖度出发,优化种植模式,兼顾水土保持措施布置,实现坡耕地可持续利用。     

紫色丘陵区土壤可蚀性因子研究

土壤可蚀性是标准小区上单位降雨侵蚀力所引起的土壤流失量,具有明确的物理意义和简便的测定方法,是确定土壤流失量的重要指标,也是土壤预测预报模型的重要参数[1]。美国的《农业手册》(No·282,537和703)总结并提出了土壤侵蚀预报模型USLE和RUSLE[2-4]各个参数的计算方法。我国学者对土壤可蚀性进行了大量的研究,朱显谟[5]将土壤抗侵蚀性能分为抗冲性和抗蚀性,学者们[6-7]分别对土壤抗冲性和抗蚀性进行了研究。人工模拟降雨研究土壤可蚀性有效率高、可控性好的特点得到了广泛的运用。史学正等[8]用人工模拟降雨仪研究了亚热带土壤的可蚀性,于东升等[9]用不同人工模拟降雨方式研究了土壤可蚀性     

紫色土丘陵区坡耕地坡面侵蚀响应特征研究

采用人工模拟降雨法,分析了紫色土丘陵区坡耕地坡面侵蚀过程地表石砾化、土层厚度变化及影响因素,利用建立的流失土层厚度计算方程对重庆地区不同土地利用类型流失土层厚度进行了分析。研究表明:(1)在降雨前、3次降雨后、6次降雨后,小区地表石砾覆盖度分别为1.5%,2.4%和12.2%,地表石砾覆盖度与累积产沙量正相关,在相同产沙量条件下,后期降雨侵蚀产沙造成的石砾化程度更为显著;(2)在模拟降雨前期,随着降雨量增大坡面流失土层厚度增加很快,4场降雨后降雨量增大导致的流失土层厚度增长率减少;不同地形因子组合下,累积雨量与流失土层厚度间存在较好的线性关系;(3)重庆地区无措施裸露坡耕地年均流失土层厚度为4.479 mm,大于年均成土厚度,作物覆盖顺坡耕地、作物覆盖横坡耕地、植物篱坡耕地、作物覆盖水平梯地、林地和荒草地年均流失土层厚度分别为1.931,0.728,0.533,0.041,0.001,0.079 mm,均小于年均成土厚度;重庆地区流失土层厚度大小为:渝东南地区>渝中部区>渝东北区>主城区>渝西地区,研究可为重庆市水土保持分区防治提供理论指导。     

紫色土坡耕地耕层质量影响因素及其敏感性分析

坡耕地耕层质量变化特征由降雨侵蚀、耕作活动交互作用影响。该文以紫色土坡耕地为研究对象,结合主成分分析与评价模型对耕层质量特征进行分析,并解析了海拔、坡度、有效土层厚度和坡位4个地形因子对坡耕地耕层质量的影响及敏感性。结果表明:1)小流域坡耕地耕层厚度、土壤有机质、土壤容重均处于适宜性区间内,各土壤养分指标总体处于中低水平;土壤容重(变异系数CV为7.97%)和总孔隙度(CV为8.36%)变异系数相对较低,处于弱分异(CV<10%)水平,其余土壤指标均属中等分异水平。2)紫色土坡耕地耕层质量评价最小数据集由容重、贯入阻力、有机质、土壤黏粒含量、耕层厚度、抗剪强度、饱和导水率和有效磷8个指标组成。基于MDS评价表明,紫色土坡耕地不同坡位耕层质量指数为下坡(0.458)>中坡(0.443)>上坡(0.417),下坡较中坡和上坡分别提升3.39%和9.83%。3)紫色土坡耕地耕层质量影响因素可分为4类,Ⅰ类坡度限制型、Ⅱ类坡位限制型、Ⅲ类有效土层厚度限制型、Ⅳ类海拔限制型,4种耕层类型的样本数分占坡耕地耕层样本总数的38.89%、22.22%、14.81%和24.08%,主要影响因素是坡度。4)坡耕地耕层质量与有效土层厚度、坡位为正相关,与海拔、坡度表现为负相关,地形因子对耕层质量敏感程度为海拔(-0.399)>坡位(0.192)>坡度(-0.112)>有效土层厚度(0.110),海拔敏感程度为有效土层厚度的3.56倍。研究结果可为紫色土坡耕地耕层质量评价及有效调控提供理论依据,有利于紫色土坡耕地资源可持续利用。     

岩溶区煤矿工程堆积体边坡细沟发育及其水沙关系研究

重力作用对坡面径流泥沙和细沟发育具有重要影响。以煤矿工程堆积体为研究对象,采用野外实地放水冲刷法研究不同坡度条件下,重力作用对工程堆积体边坡产流产沙细沟发育形态的影响。结果表明:(1)工程堆积体坡面侵蚀过程分为面蚀(产流3 min内)和细沟侵蚀阶段,其中细沟侵蚀存在扩张(产流3～24 min)、过渡(产流24～30 min)和稳定(产流30 min后)3个发展过程,细沟最快出现为4s、最慢为97s,二者出现时间约相差24倍。(2)重力作用是影响工程堆积体边坡产流产沙及其波动性变化的重要原因,对工程堆积体边坡总产沙量贡献在17.41%以上,最高可达99.60%;初步判定,重力作用对边坡细沟发育影响作用明显的临界径流条件为20 L·min~(-1),临界坡度条件为35°。(3)重力作用造成工程堆积体边坡细沟由短向长、由浅向深、由窄向宽发展,坡面细沟沟宽在7.89～19.73 cm之间,沟深在2.17～6.73 cm之间,宽深比在2.12～4.36之间,细沟密度在1.35～3.00m·m~(-2)之间;径流作用主导细沟深度发育,而重力作用主导细沟宽度发育;边坡细沟密度随放水流量及坡度增加呈先增大后减小的趋势。研究结果对于正确认识煤矿工程堆积体边坡产流产沙特征、影响因素及土壤侵蚀量测算具有重要参考意义。     

重庆市不同弃土弃渣下垫面侵蚀产沙模拟试验研究

采用野外放水冲刷法研究了紫色土与黄沙壤弃渣下垫面产流产沙规律。结果表明:1不同下垫面累积径流量随冲刷时间线性增加,放水流量为10、15L/min时,累积径流量增长速率最大均为Ⅲ小区,分别为3.735和8.579。2不同下垫面径流量与产沙量均呈正相关关系,且水沙关系增长速率大小依次为Ⅱ小区(0.356)Ⅲ小区(0.233)Ⅰ小区(0.111)Ⅳ小区(0.056)。3不同下垫面的产流量与产沙量均随放水流量的增大而增大,在各种下垫面中Ⅳ小区径流量增长率最大,而Ⅰ小区的径流量增长率最小,分别为41.58、16.33。     

土壤侵蚀对紫色土坡耕地耕层物理及力学特性的影响

【目的】紫色土坡耕地是南方丘陵区农业生产重要的耕地资源,其耕层土壤退化主要为物理退化。为了探讨土壤侵蚀对紫色土坡耕地耕层物理特性及力学特性退化的影响,在耕层土壤退化分级的基础上,定量分析了不同侵蚀程度下紫色土坡耕地耕层物理、力学特性及土壤退化指数的变化特征。【方法】采用铲土侵蚀模拟试验方法,以未侵蚀地块为对照组(CK),对比分析了侵蚀5 cm(S-5)、10 cm(S-10)、15 cm(S-15)、20 cm(S-20)条件下紫色土坡耕地耕层土壤渗透性、土壤力学特性及土壤退化指数变化特征,对坡耕地耕层物理、力学特性的退化程度进行了定量分析。【结果】(1)紫色土坡耕地不同侵蚀程度下耕层土壤渗透性为CK>S-5>S-10>S-15>S-20,土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率、饱和导水率随着侵蚀程度加剧而降低,S-20土壤渗透性能最差;不同侵蚀程度下紫色土坡耕地均表现为0—20 cm土层的土壤渗透性指标高于20—40 cm土层的。(2)紫色土坡耕地不同侵蚀程度耕层土壤力学性质为CK相似文献   

2种果草模式根系生态学特征研究

以退耕自然生草地为对照,研究了2种果草模式的地下生物量和根系空间分布特征,重点分不同级径对与土壤抗蚀性密切相关的有效根密度、根系总生物量、根系总长度以及根系总表面积进行了较系统的研究,结果表明果草模式下植物根系形成网络状空间分布格局,促进了土壤的抗冲性土体构型形成,紫花苜蓿是值得推广的果园间作牧草.