基于地统计学的微地形坡地探索性空间数据分析

为探究微地形在降雨各个阶段的变化规律,进而为坡耕地农业生产和水土保持提供分析依据和帮助。笔者研究基于黄土高原坡耕地室内人工模拟降雨实验,通过三维激光扫描器获取降雨过程不同阶段地面高程数据,以地统计学和地理信息系统为平台,采用探索性空间数据分析方法对降雨过程中坡度为15°的微地形进行趋势性、各向异性和空间自相关分析。结果表明:降雨前后相同方向上微地形起伏趋势变化不显著,不能在Arc GIS中体现;降雨不同阶段各个方向存在各向异性和各向同性,其中雨前阶段0°和135°、45°和90°两组方向表现为各向同性,而两组之间的方向组合都表现为明显的各向异性,其中0°和135°的变异性要明显大于45°和90°;微地形的空间自相关性与采样间距密切相关。研究结果为认识坡面产流产沙规律提供了技术支持,以期为坡耕地农业生产提供帮助。     

黄土坡耕地径流水力学参数与侵蚀产沙的模拟

为了明确连续降雨条件下黄土坡耕地微地形的径流产沙及水力学特征,基于4种坡度(5°,10°,15°,25°)、4种耕作方式(直线坡、人工锄耕、人工掏挖、等高耕作)和2种雨强(60mm/h,120mm/h)的组合,通过室内模拟连续90min降雨试验,对不同坡面的径流泥沙特征和水力学参数进行了定量分析和计算。结果表明:4种耕作措施的径流量和产沙量均遵循一致的规律,从大到小均为直线坡人工锄耕人工掏挖等高耕作,直线坡的径流量和产沙量分别是等高耕作坡面的2倍和2.3倍,其水土保持效应依次增强;相同耕作方式下,与60mm/h雨强相比,120mm/h雨强下的径流量由1.04kg/min增大到3.02kg/min,雨强对径流量的影响显著;径流量和泥沙量随时间均呈现对数变化趋势;相同降雨历时下,坡面流随雨强和坡度的增大,从层流和缓流向紊流和急流发展,加剧了水土流失。耕作方式、雨强和坡度是影响黄土坡耕地侵蚀产沙过程及水力学特征的重要因素。因此,通过实施有效的保护性耕作、削弱坡度效应将有助于黄土坡耕地的水土保持。     

微地形空间离散化水文响应单元确定方法

空间离散化是分布式水文模型构建的充要条件。在90 mm/h雨强人工降雨试验、三维激光扫描构建微地形数字高程模型(M-DEM)的基础上,基于元胞自动机(CA)模型研究了人工掏挖微地形在5种不同坡度条件下侵蚀发育过程中不同大小格网/元胞的水沙汇集和传递关系,进而提出空间离散化水文响应单元(HRU)的确定方法。结果表明:基于CA模型所确定的5°,10°,15°,20°和25°坡在溅蚀阶段的最佳HRU大小为6 mm,5 mm,6 mm,5 mm,8 mm; 片蚀阶段的最佳HRU大小为6 mm,4 mm,6 mm,5 mm,5 mm,细沟侵蚀阶段的最佳HRU大小为4 mm,7 mm,5 mm,6 mm,6 mm,纳什效率系数均接近于1; 综合以上,90 mm/h雨强下人工掏挖微地形水蚀模拟最佳HRU应为6 mm。研究提出了一种微地形空间离散化的方法,为微地形尺度水蚀定量化研究提供了一定的技术支撑。     

基于元胞自动机的小流域侵蚀产沙模型研究

动态模拟和预测土壤侵蚀的发育及演化过程具有十分重要的意义.传统土壤侵蚀模型从本质上来说是一种稳态模型,缺乏对土壤侵蚀发生、发展及演化过程的动态模拟能力.元胞自动机(cellular automata,简称CA)是一种"自下而上"的动态模拟建模框架,具有模拟复杂地理系统时空演化过程的能力.利用元胞自动机理论和方法,提出了将CA应用于土壤侵蚀过程模拟的基本思想.以黄土高原丘陵沟壑区小流域为例,构建了基于元胞自动机的小流域侵蚀产沙过程模型.     

黄土耕作坡面微地形面积高程积分计算及特征研究

面积高程积分(Hypsometric Integral,HI)是定量表征地形发育阶段及侵蚀趋势的重要指标.通过90mm/h雨强下4个典型坡度的人工模拟分段降雨试验,在三维激光扫描的基础上,利用点云数据生成DEM,对微地形坡面HI值的3种计算方法及其变化特征进行了分析,并根据细沟河网格网的HI值进行了验证.结果 表明:1...     

西北旱区生态服务价值时空动态研究

为探明西北旱区生态服务价值的时空差异性,以2004—2012年相关数据为基础,对其生态服务价值进行计算。结果表明:(1)2012年西北旱区的生态服务价值较2004年增加了166.1×109元,而人均生态服务价值却减少了8元,说明人口的增速比生态服务价值的增速大,应适当控制人口增长;(2)西北旱区各省区生态服务价值变化大小依次为甘肃陕西中北部新疆内蒙古中西部青海宁夏,其中宁夏和青海为负变化;(3)2004—2012年间西北旱区生态经济协调度为0.33,表明生态环境和经济发展处于轻度协调状态;(4)敏感性指数小于1,说明西北旱区生态服务价值对生态价值系数弹性较弱,本文研究结果真实可信。研究期内的土地利用变化取得了较明显的生态效益,为西北旱区的经济建设和社会发展提供了良好的环境平台。     

基于“双评价”约束和PLUS模型的三重城镇开发边界划定

为解决城镇快速发展带来的用地矛盾和建设用地无序蔓延等问题,该研究以咸阳市为例,基于 “双评价”技术方法划定城镇建设适宜区与不适宜区作为约束条件,在此基础上,引入PLUS模型模拟咸阳市2040年土地利用变化情况,最终划定并修正相对应的三重城镇开发边界。结果表明：1）咸阳市南部以城镇发展和农业生产为主,北部以生态保护为主,城镇建设适宜区面积为1 368.98 km²,不适宜区面积为3853.04 km²。2）PLUS模型模拟得到2040年城镇建设用地面积为133.86 km²,与未加约束的自然发展情景相比,未利用地面积明显减少,耕地、林地、建设用地等面积均有增加,有利于实现土地的高效利用。3）划定除城镇建设不适宜区外的底线城镇开发边界、由城镇建设适宜区构成的备用城镇开发边界、以及将2040年城镇建设用地作为范围的优先城镇开发边界面积分别为3863.39、852.28和134.84 km²。该方法划定的城镇开发边界能够满足城镇动态发展的需要,有利于解决城镇发展、耕地保护、生态保护之间的矛盾,并为规划实践提供方法参考和决策依据。     

五指山猪(WZSP)近交系生长曲线分析与拟合研究

本文先后对WZSP近交系F158窝共58头个体进行了为期180d的观测试验。依据对近交第15代WZSP 1-180日龄的体重及体长、体高、胸围、管围4项体尺性状数据,我们进行了生长曲线分析和非线性曲线拟合研究,对指数模型、Logistic模型和Gompertz模型分别进行拟合,结果表明Logistic模型拟合效果较好。据3种拟合曲线的拟合度可知,Logistic曲线能较好地拟合WZSP的生长曲线（公猪和母猪体重、体长、体高、胸围和管围的拟合度R^2分别为0．9854、0．9277、0．9691、0．9521、0．9651和0．9914、0．9544、0．9823、0．9061、0．9636）,拟合曲线模型中代表极限体重的参数K值母猪明显高于公猪,其他参数也略有差异。研究结果表明,Logistic曲线模型适用于描述WZSP近交系的体重及体尺生长发育规律。