土壤侵蚀监测新方法和新技术

土壤侵蚀监测为土壤侵蚀评价和科学研究提供定量表达的手段,为水土流失防治规划、措施设计、效益评价和监督执法提供指导。土壤侵蚀监测经历1个多世纪的发展,监测方法由传统的径流小区观测到现代多学科交叉结合的技术,监测结果也由定性提升到半定量和定量。现代土壤侵蚀监测技术提升了土壤侵蚀监测为科学研究和实践服务的能力:基于土壤侵蚀地形演变的现代地形测量提供各种时空尺度高精度的监测数据;核素示踪成本较低、操作简单,能提供多年土壤侵蚀平均值;沉积泥沙反演根据侵蚀泥沙的沉积特性反推流域土壤侵蚀,成为回溯流域土壤侵蚀历史的有用手段;现代原位监测是基于传感器和无线数据传输等现代技术的土壤侵蚀监测新理念,是满足土壤侵蚀监测快速化、自动化和系统化发展的重要方向。通过介绍土壤侵蚀监测领域出现的新方法和新技术,以期促进其推广和应用。

基于GIS和RS的土壤侵蚀监测研究——以青海省乐都县为例

以青海省乐都县为例,应用GIS、RS技术,提取监测区坡度、土地利用类型和植被覆盖度因子信息,同时对监测区域进行矢量网格化处理,生成fishnet网格,运用区域统计分析功能将坡度、土地利用类型和植被覆盖度因子信息赋到对应的空间网格上,最后结合土壤侵蚀强度分级标准进行叠加分析,得到监测区域土壤侵蚀强度图。研究表明,乐都县土壤侵蚀强度,强烈以上所占比例达37.2%,中度以上所占比例达67.7%,侵蚀程度已很严重,急需加强综合治理。

基于CSLE的淮河流域沂源县土壤侵蚀监测调查研究

沂源县位于淮河流域最北部,地处沂蒙山区,地形以山地为主,土壤侵蚀严重.笔者以GIS为工具,以RS为主要数据来源,利用中国土壤流失方程（CSLE）,对淮河流域沂源县的土壤侵蚀情况做出估算,得出沂源县土壤侵蚀总量及其分布规律,为今后的土壤侵蚀动态监测及水土保持工作提供依据.

中巴地球资源卫星在土壤侵蚀监测中的应用研究

土壤侵蚀造成一系列的危害,己成为威胁生态安全的头号问题。采用中巴地球资源卫星02星的遥感资料,选取适合的波段,结合实地考察收集的信息,采用了第二次全国土壤侵蚀遥感调查中的多因素综合法,提取了对土壤侵蚀起主导作用的植被覆盖度、土地利用类型,借助数字高程模型提取地形坡度,依据《土壤侵蚀分类分级标准》建立了土壤侵蚀分析模型,将上述几个因子进行交叉分析,得到了研究区的不同土壤侵蚀强度的分布、面积情况,为中巴地球资源卫星在生态环境监测中的应用提供了经验。

探讨以沙量平衡计算方法辅助土壤侵蚀监测

在简要阐明沙量平衡计算概念的基础上,提出以沙量平衡计算辅助土壤侵蚀监测之方法。分析了沙量平衡计算各组成部分与土壤侵蚀监测之间的关系,对沙量平衡计算框架下沙源监测、沉积泥沙存蓄变化监测及泥沙输出监测的应用方法及其可行性进行了探讨,明晰了以此方法辅助土壤侵蚀监测的时空问题。

不同监测方法对土壤侵蚀监测结果的影响——以江西省潋水河流域为例

分析土壤侵蚀监测的尺度大小问题,认为在南方红壤区,区域尺度面积范围在500 km2以上较为合理,属于土壤侵蚀宏观监测范畴。将人机交互目视解译法、RUSLE模型法和流域卡口站观测法3种方法应用于江西省兴国县潋水河中尺度流域内,进行土壤侵蚀监测及对比。结果表明:用人机交互目视解译法监测的2000年土壤侵蚀量最大,约是流域卡口站观测结果的6.2倍,约是模型法监测结果的1.9倍,差异很大。其主要原因是流域卡口站观测法只观测了悬移质输沙量,推移质输沙量无法观测。此外,利用模型法,不同比例尺DEM对监测结果影响很大,其差异主要体现在土壤侵蚀强度为轻度和微度级别上。在分析不同监测方法对土壤侵蚀监测结果差异的基础上,对我国今后土壤侵蚀宏观监测工作提出了建议。

沂蒙山区土壤侵蚀监测与建议

通过应用3S技术和USLE土壤侵蚀模型,方便、快捷地获取了沂蒙山区的土壤侵蚀数据,分析计算出了各县(市)的土壤侵蚀量和土壤侵蚀比例,并对计算结果进行了分析。

机载LiDAR和模糊推理系统在黄土高原土壤侵蚀监测中的应用

黄土高原是我国乃至全球土壤侵蚀最严重的地区之一,受限于监测技术,黄土高原土壤侵蚀的研究多集中于径流小区尺度,大规模的侵蚀研究和野外观测仍相对缺乏。机载激光雷达(LiDAR)技术的革新为高精度、大规模土壤侵蚀研究提供了新的可能。然而,该技术受复杂地形的影响会产生高程不确定性误差,导致其监测土壤侵蚀的能力缺乏深入研究。基于此,本文以我国黄土高原丘陵沟壑区典型小流域桥沟流域为研究对象,联合机载Li-DAR测量和模糊推理系统(FIS),定量分析了两期DEM求差(DoD)不确定性的空间分布,研究小流域土壤侵蚀与沉积的空间分布特征。结果表明:(1)地形形态、点云密度等对插值生成的DEM误差影响较大,地形平坦区域的DoD不确定性明显小于地形陡峭区域的DoD不确定性;(2)FIS算法通过将已知的误差源整合到一个稳定的误差模型中,减少了主观干预和人为误差,避免了在复杂的DEM表面对误差进行错误估计,提高了计算结果的准确性;(3)梁峁坡地区侵蚀产沙体积为9.21m^(3),占坡沟系统产沙体积的15.89%;沟谷坡地区侵蚀严重,侵蚀产沙体积为48.76m^(3),占坡沟系统产沙体积的84.11%,在坡沟系统的产沙中起主导作用。沟床地区主要以沉积为主,梁峁坡和沟谷坡对侵蚀产沙贡献较大,而沟床则主要为产沙沉积区。研究成果不仅为黄土高原小流域的土壤侵蚀监测技术的拓展提供了新的视角,也为实施有效的水土保持措施提供了理论依据和参考。

机载LiDAR监测黄土高原土壤侵蚀的能力评估

黄土高原土壤侵蚀严重、地形破碎复杂。受限于监测技术,以往侵蚀研究多基于径流小区开展,流域尺度的土壤侵蚀定量研究较少。机载激光雷达(LiDAR)技术为黄土高原流域尺度的土壤侵蚀高效监测提供了可能,然而其监测复杂地形变化的不确定性有待考究,导致其监测土壤侵蚀的能力缺乏深入研究。鉴于此,本文以黄土高塬沟壑区董庄沟流域内典型坡沟系统为研究区,连续获取地形无变化时段内4架次无人机LiDAR点云并生成DEM。在此基础上,定量评估了不同架次DEM求差(DoD)不确定性的空间分布特征;对比分析了DoD不确定性量级(即DoD不确定性绝对值,DoD_(ua))与文献中不同类型土壤侵蚀所致地形变化量,初步确定机载LiDAR监测土壤侵蚀的能力。结果表明:①不同架次间DoD不确定性差异不显著,且整体空间分布和量级相近,仅局部存在明显差异;②梁峁坡区域DoD_(ua)为0.023~0.034 m,明显小于沟谷坡区域的0.057~0.077 m,切沟DoD不确定性的极值大多位于切沟的陡峭沟壁。DoD_(ua)越大,面积占比越小,其中0.05 m以下占比超40%,大于0.3 m占比小于7%;③基于无人机LiDAR点云,采用DoD方法可监测场次暴雨引起的切沟和冲沟侵蚀、浅层滑坡和中/深层滑坡,有可能监测到浅沟侵蚀,但不适合用于监测细沟侵蚀。结果可为复杂地形区域流域尺度土壤侵蚀高效监测和机理研究提供参考。

开发建设项目水保监测中土壤侵蚀模数监测方法探讨——以“东深供水改造工程水土保持监测”项目为例

以“东深供水改造工程水土保持监测”为例,探讨了土壤侵蚀模数的监测方法。针对项目施工期动土量大,地形、地貌变化迅速、剧烈,扰动地表类型多样的特点,因地制宜地采用了标桩法、径流小区法、侵蚀沟量测法、人工模拟降雨法四种监测方法进行了各种不同地表扰动类型的土壤侵蚀模数监测。结果表明,四种方法基本可以囊括工程所有地表扰动类型的土壤侵蚀模数的监测,数据的准确性和可靠性较高,监测效果较为理想。可为类似项目的土壤侵蚀模数监测提供借鉴和参考。

适用于测钎法的土壤侵蚀最低模数阈值探讨

测钎法具有布设简单、实施灵活、选材方便、成本低廉的优点,在土壤侵蚀监测,特别是生产建设项目土壤侵蚀监测工作中应用广泛,但在实际使用中具有局限性。根据测纤法可测量的精度及其测定原理,从理论上推算适用测钎法的土壤侵蚀模数最低阈值,对提高土壤侵蚀监测精度具有现实意义。结果表明:使用测纤法进行土壤侵蚀监测,月度、季度和年度的监测值可适用的土壤侵蚀模数最低阈值分别为1 452、484和121 t/(km^2·a),低于该阈值,监测数据精度不能保证。根据研究结果,建议在土壤侵蚀监测中,土壤侵蚀强度低于此阈值的地区或时段,宜采用其他监测方法,以确保土壤侵蚀监测结果的精确性。

土壤侵蚀速率近景摄影测量法(CRPE)的野外试验研究

在北京市延庆县水土保持科技示范区内,对土壤侵蚀速率近景摄影测量法(CRPE)进行了野外初步试验应用研究。结果表明:与径流小区观测结果相比,CRPE法土壤侵蚀速率解算精度可达到90%左右;侵蚀针应采取行列式均匀布设方式布设,布设密度对监测精度具有较大影响,最大间距不宜超过1 m,且每行不应少于5根。

基于GIS和RS的惠东县土壤侵蚀评价研究

将研究区域分成30m×30m的网格，依据土壤侵蚀监测模型，利用遥感和地理信息系统获取土壤侵蚀方程中的各侵蚀因子栅格专题图，进而计算出惠州市的土壤侵蚀总量，通过对惠州市土壤侵蚀的定量实验研究．实现对惠州市土壤侵蚀强度分级评价，为惠州市水土保持提供科学依据。

长治市开发建设项目土壤侵蚀模数实地监测研究

开发建设项目的水土流失预测方法和结果,直接影响着项目区生态环境破坏评估、水土保持重点防治区域划分、工程及植物措施布设等。针对目前开发建设项目水土流失量预测中,缺少实地监测资料作为技术支持和数据参考,通过对长治市不同地貌类型区的不同开发建设项目土壤侵蚀量实地监测,取得了大量数据,可为相似类型区的同类项目提供水土流失预测参考。

北方土石山区土壤侵蚀对典型地形因子的响应——以北京市房山区为例

为了定量评估土壤侵蚀分布格局与动态特征,分析北京市房山区土壤侵蚀对地形因子的响应,并为土壤侵蚀防治的重点布局决策提供参考,基于通用土壤流失方程USLE,将遥感反演与GIS空间叠加分析技术结合,对2013—2018年北京市房山区土壤水力侵蚀进行模拟和计算,分析研究区域不同高程带、不同坡度的土壤侵蚀量以及土壤侵蚀状况特征和变化趋势。结果表明:1)研究区土壤侵蚀量随年际变化整体呈现减小的趋势;2)研究区土壤侵蚀主要为微度侵蚀和轻度侵蚀;3)[400,800)m高程带的土壤侵蚀模数为各高程带中最高,且土壤侵蚀量最大;4)[15°,25°)的坡度对应的土壤侵蚀模数为各坡度等级最高,但土壤侵蚀量主要产生在[0°,5°)的微坡等级。因此,房山区总体土壤侵蚀程度较轻,今后土壤侵蚀防治的重点为[400,800)m高程带及[15°,25°)坡度带的区域。

嘉陵江中下游典型流域土壤侵蚀与泥沙输移遥感监测

应用美国陆地卫星TM影像和法国SPOT卫星影像数据,提取土壤侵蚀相关信息,采取多因素综合法,对嘉陵江中下游典型流域李子溪治理前(1986年和治理后(1999年)土壤侵蚀进行监测通过监测两个年份土壤侵蚀的强度和面积的变化,计算流域土壤侵蚀量的变化,分析河流泥沙的变化.研究表明,李子溪流域治理后(1999年)较治理前(1986年)侵蚀面积减少,特别是中度以上侵蚀面积减少,侵蚀强度下降,侵蚀量降低;该流域治理后泥沙输移比显著下降,由原来的0.27下降到0.11.该研究可为流域水土保持工作提供科学依据和决策支持,也可为流域土壤侵蚀监测、评价以及预测提供参考.

《中国水土保持科学》征稿简则

1《中国水土保持科学》是中国科学技术协会主管、中围水士保持学会主办的综合性学术刊物2003年创刊,双月刊,公开发行。主编;+:礼先教授2004年进入中国科技核心期刊,2011年入选《中国科学引文数据库》本刊主要刊登水上保持科学理论和技术方面的研究成果,包括上壤水蚀、风蚀、重力侵蚀以及山洪泥石流侵蚀规律,土壤侵蚀监测4预报,防治水土流失的农业、林业与丁程借施及小流域综合治现技术,

内蒙古水利基础数字图开发

基于地理信息系统技术 ,应用 TM遥感影像为信息源 ,采用人机交互判读的方法 ,先后 2次开展了自治区土壤侵蚀遥感监测 ,并进行了水利基础数字图开发研究。通过本研究 ,为自治区土壤侵蚀动态监测、土壤侵蚀调查技术发展以及数字水利。

顾及DEM误差空间自相关的地形变化检测方法

传统的地形变化检测方法忽略了DEM误差的空间自相关性,针对此问题,本文提出了顾及DEM误差空间自相关的地形变化检测方法。首先,通过2期DEM相减得到差值DEM(DoD),并通过蒙特卡罗方法评估DEM的误差空间分布;其次,基于DEM误差空间分布图,通过误差传播公式计算DoD误差,并使用半变异函数分析其空间自相关程度;最后,在误差空间自相关分析和显著性检测的基础上计算地形变化量(体积)和对应的误差限。本文在4个黄土小流域进行了实验,结果表明:无人机摄影测量DEM的高程误差存在一定程度的空间自相关,通过光束平差蒙特卡罗方法可以模拟无人机摄影测量DEM的误差空间分布;在进行地形变化检测时,使用误差空间分布代替中误差进行地形变化检测有效降低了检测结果对显著性阈值的敏感性;显著性阈值从68%提高到95%时,使用误差空间分布的检测结果损失的观测值比使用中误差低5.39%~6.75%。顾及空间自相关的地形变化检测方法能够更加科学、精确地量化地形变化特征,也可有效地应用于地表变形监测、流域侵蚀监测、输沙量评估等领域。