消费级无人机倾斜摄影测量监测弃土场的精度评估

无人机摄影测量技术在弃土场监测中发挥重要作用,消费级无人机具有低门槛、低成本的显著优势,但利用消费级无人机进行摄影测量的精度分析研究较少,特别是2021年发布的最新《低空数字航空摄影测量内业规范》中对测量精度有更高的要求。本文以公路建设项目弃土场为研究对象,根据地面布设的像控点评估应用消费级无人机对其进行倾斜摄影测量的精度,并与传统正射摄影测量方式进行对比分析。试验结果表明,消费级无人机通过倾斜摄影测量精度能提高25.19%~90.68%,在高程上更为显著,同时能够消减因地形落差大对测量精度的影响,使其达到厘米级,符合规范中1∶500比例尺的成图要求,证实了消费级无人机在弃土场监测中的可靠性与可行性。

极端降雨对晋西黄土区不同土地利用方式下的浅层滑坡形态特征和空间分布影响

【目的】探究极端降雨对不同土地利用方式下浅层滑坡形态特征和空间分布的影响。【方法】以山西吉县蔡家川农地、次生林、人工林3种土地利用方式的小流域为对象,在2021年10月3日至6日的极端暴雨后采用无人机摄影测量调查浅层滑坡的形态特征和空间分布。【结果】(1)极端降雨在3个小流域内共诱发425处浅层滑坡,总体积为82000 m^(3)。其中农地小流域179处,体积为43138 m^(3),人工林小流域196处,体积为33489 m^(3),次生林小流域50处,体积为5373 m^(3)。(2)核密度分析表明农地小流域浅层滑坡密集程度最高,核密度峰值达到714处/km^(2),且多位于侵蚀沟坡和农地间的斜坡上,次生林小流域的浅层滑坡多沿沟谷分布,人工林小流域浅层滑坡整体沿西北-东南走向的山脊线呈带状分布。(3)农地小流域浅层滑坡主要集中在20°~50°坡度范围和以正东、东南为主的阳坡;次生林小流域滑坡主要分布在40°~50°坡度范围,且受到坡向的影响较小;人工林小流域滑坡集中分布在50°~60°坡度和以正东、正西为主的坡向。【结论】本次调查发现在小流域尺度上植被能够有效减少极端暴雨造成的浅层滑坡,尤其次生林防治浅层滑坡的效果更佳。因此,在全球气候变化背景下,黄土高原大力营造仿拟自然植被,对提高植被的水土保持功能具有重要意义。

基于MaxEnt模型的北方抗旱造林树种适宜区分布

【目的】樟子松、油松、山桃和山杏作为中国北方半干旱半湿润气候区的常用造林树种,具备抗旱耐寒特性和保持水土的功能,研究其适宜空间分布对中国北方植被恢复具有指导作用。【方法】以半干旱半湿润气候区的樟子松、油松、山桃和山杏为研究对象,获取树种地理分布点位数据和与树种生态学相关的24个环境因子(地形、土壤和气象),基于协同克里金插值法,将限制因子叠加法与最大熵模型(MaxEnt)相结合,研究4类树种适宜区分布。【结果】(1)4类树种MaxEnt模型预测精度达到准确水平(AUC>0.90)。(2)影响樟子松分布的主导因子依次为土壤类型、最冷月均温和最冷月平均风速;油松的主导因子依次为高程、年均气温标准差、土壤类型、年降水量;山桃的主导因子依次为最暖月均温、高程、年极端最低气温、年均降水量标准差、坡度、土壤类型;山杏的主导因子依次为高程、土壤类型、最暖月平均降水量、湿润系数、最暖月均温。(3)樟子松中高适宜区主要分布于内蒙古、黑龙江、吉林等地,油松、山桃和山杏主要分布在山西、陕西、甘肃、河北、内蒙古等地。【结论】MaxEnt模型模拟结果,可准确反映4类树种的适宜区分布情况,结果可为我国半干旱半湿润区绿化造林提供适地适树的科学指导。

不同植被模式下张宣铁尾矿生态恢复效果评价

【目的】探讨不同植被模式对铁尾矿库生态恢复效果的影响,筛选出适宜张宣矿区的植被模式,以解决铁尾矿废弃地土壤养分低下、植物生长困难和水土流失严重等问题。【方法】以该区铁尾矿库的14种植被模式为研究对象,从植物生长特征、植被群落特征、土壤养分情况等方面选取指标对其恢复效果进行评价。【结果】各模式植被盖度普遍处于中上水平,油松、沙棘、芦苇和野艾蒿分别为研究区内乔木、灌木、草本植物的优势种;乔木、乔灌等模式多样性指数普遍高于灌木、灌草等恢复模式,但丰富度指数普遍较差。不同植被模式、不同土壤深度对土壤养分均影响显著,该区土壤富含速效钾,但缺乏氮、磷和有机质。经CRITIC-GRA法得分排序,油松、油松+洋白蜡、沙棘+胡枝子为研究区内得分排名前3的模式,评价等级为“优”,所有恢复措施中仅自然恢复措施评价等级为“差”。【结论】建议当地采用覆土整地植苗恢复措施,植物种选择上优先考虑油松+沙棘或胡枝子+野艾蒿或草木犀,另外可施用适量氮磷肥或有机肥,以加快铁尾矿库土壤养分改良。

晋西黄土区极端降雨后浅层滑坡调查及影响因素分析

极端降雨引发的浅层滑坡,造成了严重的环境破坏与社会经济损失。为探究极端降雨条件下土地利用、植被类型和地形因素对浅层滑坡的影响,通过对山西省吉县蔡家川流域2021年10月3—6日极端降雨引发的浅层滑坡进行实地调查,分析了极端降雨的特征与过程,不同土地利用和植被状况条件下、不同地形条件下浅层滑坡的数量与破损面积。结果表明:(1)极端降雨降雨量为年平均降雨量的31.2%,达到了161.3 mm,降雨历时84 h,峰值降雨强度7 mm/h,平均降雨强度2.1 mm/h,发生该种程度降雨的频率为0.16%,为625年一遇的极端降雨。(2)蔡家川流域内的农地小流域、人工林小流域和次生林小流域共计发生浅层滑坡479处,破损面积达183881 m^(2),90%的浅层滑坡面积小于885 m^(2)。(3)单位面积上浅层滑坡的数量与破损面积均表现为农地小流域(214个/km^(2),109241 m^(2)/km^(2))>人工林小流域(163个/km^(2),48779 m^(2)/km^(2))>次生林小流域(42个/km^(2),17176 m^(2)/km^(2)),在小流域尺度上森林植被对浅层滑坡的防治作用显著高于农地,且次生林地预防浅层滑坡的作用优于人工林地。(4)浅层滑坡发生的坡面坡度为10°~80°,浅层滑坡数量与破损面积均随着坡度的增大而增大,在40°~50°达到峰值,坡度>50°后,浅层滑坡数量与破损面积随坡度增大而减少,坡度是影响浅层滑坡的主导因素。(5)浅层滑坡发生在坡向为22.5°~337.5°的坡面上,浅层滑坡数量和破损面积随坡向变化并未表现出明显的规律性,坡向对浅层滑坡的影响不大。

低碳背景下露天煤矿土地利用结构优化——以乌海市骆驼山矿区为例

人类对全球碳循环的影响主要来自于土地利用活动,随着露天煤矿开采进程加快,矿区内碳排放量增加、生态系统功能下降等问题显著,亟需探索低碳下生态效益最佳的土地利用优化结构,为西北干旱荒漠矿区土地利用结构优化调整提供理论支持。本研究以乌海市骆驼山矿区为研究对象,在矿区土地利用碳排放量核算的基础上,利用多目标线性规划模型以低碳排放和高生态系统服务价值为目标,探究矿区土地利用最优结构。研究结果:优化后的草地和水域面积有所增加,采矿用地和未利用地面积有所减少;与2021年相比,优化后方案碳排放量降低了19045.93tC,生态系统服务价值提升了5338.14万元。研究结果表明,以土地利用碳排放最小化、生态系统服务价值最大化为目标的矿区土地利用结构优化方案可以在低碳减排下,实现土地利用生态效益的提升,以期为西北干旱荒漠区矿山土地利用结构优化和生态修复工作提供科学指导。

基于生态位适宜度的西北干旱荒漠区东部露天煤矿排土场复垦适宜性评价

土地复垦适宜性评价是确定矿区受损土地再利用的重要前提,为充分利用矿区土地资源、修复受损土地,本研究以西北干旱荒漠区东部4个排土场为研究对象,以排土场平台和边坡为评价单元,以生态用地为复垦利用方向,从地形、土壤条件、区位条件、灌排设施、环境风险5个方面选取影响排土场再利用的指标,构建基于生态位适宜度的土地复垦适宜性评价指标体系,引入障碍度进行排土场障碍因子诊断。结果表明:(1)研究区各单元生态位适宜度指数在0.339-0.751之间,复垦为生态用地的适宜性等级整体偏低。同一排土场平台的适宜度指数(0.511-0.751)普遍比边坡(0.339-0.628)高。(2)各因子对不同单元的障碍度反应不尽相同。影响边坡的主要障碍因子为坡度、砾石含量和排水条件;影响平台的主要障碍因子为土壤条件、排水条件,土壤条件中主要以砾石含量和土壤容重为限制因素。上述方法能够有效用于矿区土地复垦适宜性评价,研究结果可为西北干旱荒漠区露天煤矿排土场复垦和生态重建提供科学决策依据。

内蒙古草原区植被覆盖度时空演变及其驱动力

内蒙古草原具有丰富的自然植被和矿产资源。本研究基于Landsat5/7/8 NDVI数据,采用像元二分模型反演植被覆盖度,通过Sen+MK和Hurst指数对内蒙古草原区植被覆盖度的稳定性、空间分布和未来演变趋势进行研究,并使用最优参数地理探测器分析植被覆盖度空间分异的驱动因素。结果表明:从植被覆盖特征来看,2006—2020年内蒙古草原区植被覆盖度呈增长趋势,整体呈现东高西低的空间格局,以高波动为主,植被具有轻微或明显改善特征的区域(64.8%)远多于轻微或严重退化特征的区域(23.2%)。与过去15年相比,未来植被退化区域的面积占比预计将增加至36.6%,中部草原区的锡林郭勒盟和乌兰察布中部、东部草原区呼伦贝尔的西部和鄂尔多斯市的西部以及西部草原区乌海都有退化风险,应重点关注。从驱动因素来看,降水是内蒙古草原区空间分异性的主导因素,其与土壤类型、土地利用和气温3个因子的协同作用最显著。

草原区露天煤矿排土场立地类型划分及生态修复技术筛选

为研究矿区立地类型与生态修复技术的对位配置,本文选取了内蒙古西部草原矿区生态修复多年的露天煤矿排土场,对其坡体防护效果、植被恢复效果、土壤改良效果和工程技术成本进行了综合评价,以期建立露天煤矿排土场的立地类型分类体系及其对位生态修复技术,为内蒙古西部草原矿区生态修复提供理论指导和技术支撑。研究结果如下:(1)覆土厚度、坡度和坡向是影响排土场立地条件的主导因子,据此将排土场划分为9种立地类型。(2)厚层陡半阴半阳坡优先推荐“植物网格护坡+植苗+撒播+喷灌”,次推荐“六棱砖护坡+浆砌石截排水沟+撒播+喷灌”;中层陡半阴半阳坡优先推荐“浆砌石骨架护坡+浆砌石截排水沟+撒播+喷灌”,次推荐“撒播+植被毯覆盖+喷灌”;薄层陡半阴半阳坡推荐“砾石压盖+浆砌石截排水沟”;厚层陡阳坡优先推荐“生态袋拦挡+植苗+撒播+植被毯覆盖+喷灌”,次推荐“生态袋拦挡+撒播+稻草帘覆盖+喷灌”;厚层急阳坡推荐“植物网格护坡+浆砌石挡墙+撒播+喷灌”;厚层陡阴坡优先推荐“生态袋拦挡+植苗+撒播+植被毯覆盖+喷灌”,次推荐“植生袋覆盖+浆砌石挡墙+喷灌”;中层陡阴坡推荐“生态袋拦挡+波纹管排水+植苗+撒播+植被毯覆盖+喷灌”;中层急阴坡优先推荐“生态袋拦挡+撒播+稻草帘覆盖+喷灌”,次推荐“生态袋拦挡+波纹管排水+撒播+植被毯覆盖+喷灌”;厚层平台推荐“植苗+撒播+喷灌”。研究成果为内蒙古西部草原煤矿区排土场的生态修复技术选择提供了科学依据,同时,在生境相对脆弱的半干旱草原矿区,该研究对于提高矿区绿化效益、改善矿区及周边生态环境具有重要的借鉴意义。