干旱砾漠区不同微地貌单元土壤性状及真菌群落变化特征

探明干旱砾漠区不同微地貌单元土壤性状、真菌群落组成特征及其变化驱动因素,对于该区土壤真菌群落构建机制的理论研究和针对性生态损伤修复策略制定的实践指导具有重要意义。本文首先对比了干旱砾漠区4种微地貌单元(风蚀残丘、砾漠戈壁、河谷和风沙地)土壤理化性质、真菌α多样性及群落组成的变化特征,再结合不同微地貌单元植物群落特性和微气象因子测定,探究了各微地貌单元影响土壤真菌群落的主要生态因子。结果表明:(1)干旱砾漠区土壤均为砂质土壤,其中风沙地砂粒含量最大且黏粒含量最小,而河谷土壤粒径组成则相反;河谷和砾漠戈壁之间土壤容重和有机质含量无显著差异但显著高于其他两种微地貌单元;河谷土壤可溶性盐含量显著低于其他微地貌单元21.4%,但土壤含水量显著高出39.3%;速效养分中除砾漠戈壁的速效氮与速效钾、风蚀残丘的速效磷含量显著较低外,其他微地貌单元速效养分并未表现出显著性差异。(2)土壤真菌α多样性中,Shannon-Wiener指数、Pieloue指数和Simpson指数均表现为在风沙地显著降低而其他微地貌单元差异不明显,但Chao1多样性指数没有显著差异;真菌群落组成在门水平上,不同微地貌单元都以子囊菌门和担子菌门为优势菌门,其中子囊菌门在砾漠戈壁和风蚀残丘优势度最大,担子菌门在河谷占比最大;在属水平上,风蚀残丘的新凸轮孢菌属、暗茎草属,砾漠戈壁的新凸轮孢菌属、光黑壳,河谷的曲霉属、链格孢属,风沙地的金银花属、新凸轮孢菌属分别为各地貌单元土壤真菌群落优势属。(3)土壤含水量、有机质、速效氮、可溶性盐是影响干旱砾漠区不同微地貌单元土壤真菌群落结构变化的共同关键因子,风沙地的土壤机械组成、风蚀残丘的地表温度、光辐射强度、砾漠戈壁的地表风速和河谷的地表植被生物量分别为各自地貌单元影响土壤真菌群落的差异化生态因子。

基于微地貌形态学特征的地形特征线提取研究

地形特征线是地形地貌和地质灾害研究中重要的区域分界线,通常使用ArcGIS软件进行提取。针对传统方法提取的地形特征线后续处理过于烦琐,算法适用性较窄等问题,以图像处理技术为手段,提出了一种以高分辨率格网数字高程模型(DEM)为基础数据提取地形特征线的新方法。该算法结合形态学特征,参考地形特征线的几何形态,把线段从微地貌的角度分解成多种构型,并应用到提取过程中,同时优化已有方法,能够快速提取出特征线。结果表明,提取的特征线基本吻合实际地形特征线,还可提取水库边缘和大型宽谷等平坦地形边缘。相较于其他算法,该方法提取效率得到提升,在解决传统方法出现的问题上提出了新的方向。

农田耕后地表微地貌自走遥控测量装置设计与试验

针对油菜精量联合直播机作业后,田间作业厢面微地貌形状特征参数测量困难、传统测量方法存在测量效率和误差难以兼顾、现有测量装置操作便捷性不够的问题,设计了一种自走遥控地表微地貌测量装置。该装置主要由行走部件和微地貌测量系统组成,装置可以通过遥控操作到达指定测量区域并通过手机APP控制激光雷达扫描作业高度和扫描作业速度及实时显示测量装置测量状态信息,实现农田耕后地表微地貌特征高效测量。对装置行走部件悬挂避振机构和驱动机构行走驱动力进行了设计和分析,确定了弹簧避振器中圆柱螺旋压缩弹簧参数和驱动机构驱动电机参数;对微地貌测量系统控制单元硬件和软件进行了设计,确定了控制单元硬件电路和软件工作流程;对装置倾斜误差和系统误差进行了分析,消除了装置倾斜误差和系统误差。开展了装置田间测量试验,对地表厢面微地貌特征及畦沟沟型进行了测量,结果表明:相较于传统针板法测量方式,所开发的微地貌测量装置测量油菜直播机作业后的地表微地貌特征,获得的厢面平整度特征参数高度均方根、表面相关长度、畦沟平均沟宽、沟宽稳定性系数、平均沟深和沟深稳定性系数误差分别为4.01%、4.81%、3.70%、1.34%、2.09%和2.89%。研究为油菜精量联合直播机等机具农田作业后厢面地表微地貌特征测量提供参考。

底栖生物影响下的潮滩微地貌演化数值模拟

潮滩是海岸带湿地的主要类型之一,其中分布的底栖生物对生态环境具有重要的调节作用。潮滩底栖微藻、泥沙与水动力之间存在相互作用,影响潮滩微地貌形态,明晰底栖生物对潮滩微地貌的演化机制至关重要。以黄河三角洲潮滩湿地为研究区,通过构建潮滩微地貌动力模型,探究底栖生物对微地貌格局演化的作用机制,分析底栖生物对微地貌系统稳定性的影响。结果表明(1)底栖微藻生长与泥沙扩散、水流再分配过程交互作用驱动下,潮滩上可形成底栖微藻覆盖的高丘与积水洼地交替分布的规则性微地貌斑图;(2)微地貌斑图的形成提高了潮滩生态系统初级生产力和泥沙淤积高度;(3)底栖微藻与泥沙、水流的交互作用使得潮滩微地貌系统对侵蚀扰动呈现非线性响应行为,系统存在临界点,且在一定侵蚀率范围内存在双稳态;(4)黄河口泥螺入侵使得微地貌系统抵抗侵蚀扰动能力减小,且系统稳定性随泥螺生物量的增加而降低。

地面激光扫描技术用于滇中复杂山区微地貌形态主要参数测量分析

传统测量方式对于微地貌形态的测量有着效率低,难以快速获取大范围高精度的地形等缺点。目前,随着激光雷达扫描技术的出现,在微地貌地形的精细测量和定量分析等方面提供了新的方法和技术。本文以恐龙谷环状构造的北坑缘微地貌为例,利用地面激光扫描仪获取得到具有高空间分辨率的点云数据后,通过将离散的点云通过滤波这一处理来提取出地面点,目的是为了保留完整的微地貌地形特征,然后用渐进加密不规则三角网的滤波算法来构建微地貌3D地形场景,并利用反距离权重法(IDW)内插生成分辨率为2 m的数字高程模型(DEM),之后在数字高程模型的基础上,就微地貌的地形因子进行主要的参数测量分析。实验结果表明:①用地面激光扫描技术获取复杂地形的地貌信息能达到较精细、较准确的效果;②在DEM的基础上提取各类地形因子,其分析结果与实地勘测基本一致,这说明应用地面激光扫描技术对小范围的地形测量有着较好的效果。

福建山区机载LiDAR微地貌识别最优点密度研究

针对地形复杂、植被覆盖度高的隐蔽性地质灾害的识别,激光雷达技术(light detection and ranging,LiDAR)较传统手段具有非接触、高效率、精准判识等优点。本文采用机载LiDAR、有人机航拍等手段对福建省平溪镇—下党乡潜在高位隐蔽性地质灾害隐患区进行数据采集及地质灾害隐患早期识别工作。首先,采用整体滤波为主,人工精细化分类为辅的方法进行点云去噪滤波处理;其次,利用随机算法抽稀高密度点云数据;最后,分析不同植被覆盖度下,不同点云密度对微地貌识别效果。

长江口水下微地貌运动高分辨率探测研究

1997年枯季和1998年全流域特大洪水后期对长江口区主航槽分别进行了走航和定点探测,获得了近底紊流粹发、床面泥沙喷发及其伴随的大尺度底形运动的连续时问序列可视图像和数据。分析结果表明:细颗粒底沙再悬浮使床沙同步粒径达到与上部水体流速相适应是具有宽粒径分布的细颗粒底沙形成大尺度底形沙波的前提,因而长江口区大尺度底形沙波不仅与中值粒径有关,而且与粒度累积百分含量为16％时的粒径直接相关,底形沙波的尺度和运动速率主要受枯洪季流域来沙及其粒径和涨落潮流速影响。

激光微地貌扫描仪测定侵蚀过程中地表糙度

为研究激光微地貌扫描仪用于测定南方红壤地区地表微地貌的演变特征和规律的可行性,该研究应用亚毫米级高精度激光扫描和计算机数字图像处理相结合的方法,在野外原位研究了鄂南3个典型红壤(泥质页岩发育红壤、第四纪红黏土发育红壤1和第四纪红黏土发育红壤2)模拟降雨条件下坡面侵蚀过程中的地表糙度变化过程,初步探讨了降雨和径流对红壤坡面微地貌形态演变作用。结果表明:1)随着降雨进行,雨滴打击和径流搬运的联合作用导致地表糙度降低,间歇式降雨后,供试土壤泥质页岩发育红壤、第四纪红黏土发育红壤1和第四纪红黏土发育红壤2的地表糙度分别降低了18.2%、18.4%和11.8%;2)地表糙度变化主要发生在降雨初期,第1场降雨前后,泥质页岩发育红壤、第四纪红黏土发育红壤1和第四纪红黏土发育红壤2的地表糙度降低幅度分别为16.1%、19.7%和9.6%,均达到显著水平。采用亚毫米级高精度激光扫描和计算机数字图像处理相结合的方法,能很好地定量化研究坡面水蚀过程中地表糙度的演变特征和规律。研究为南方红壤区坡面水蚀过程中地表微地貌的研究提供一定的参考,对土壤侵蚀过程模拟与预测模型的研究具有一定的参考价值。

陆表海碳酸盐岩台地沉积期微地貌恢复方法研究——以四川盆地磨溪气田嘉二~2亚段A层为例

陆表海碳酸盐岩台地沉积期微地貌起伏差异小,难于确定。分析了沉积期微地貌控制着颗粒滩储层的发育及分布,因此,可通过对颗粒滩储层的研究,反演微地貌起伏。按此原理,建议具体研究步骤为:颗粒岩沉积为主体的等时地质体选取、储层成因确定、暴露时间确定、沉积期地貌恢复,以及成果检验应用。以四川盆地磨溪气田嘉陵江组嘉二2亚段A层为例,利用丰富的钻孔取心资料进行了实例研究,取得良好效果,表明该方法值得推广应用,尤其适用于钻探程度高、资料老、缺乏三孔隙度测井系列的盆地老区,这对于储层预测和新层挖潜具有重要参考意义。

西秦岭北缘断裂带黄香沟段晚第四纪水平位移特征及其微地貌响应

西秦岭北缘断裂带是青藏高原东北部一条左旋走滑为主的活动断裂带，其在黄香沟一段活动性较强，活动现象典型。对沿断裂带分布的地貌、地质体等晚第四纪位移量的研究表明，在黄香沟一带，断裂晚更新世晚期以来的水平位移量最大为40～60m；最小为6～8m，可能是一次滑动事件的特征位错量。断裂带上的位移具有分组特征，各组位移值之间具有6～8m的稳定增量。位移值的分组性和增量特征反映了该段断裂具有特征地震的活动特征，而7组位错值则反映了断裂7次特征活动事件。关于黄香沟一带与断裂相关的微地貌分析，也获得了大致相对应的事件次数。并由此初步推测，晚更新世晚期以来，该断裂带有过多次强烈活动，活动期次明显。

现代长江口水下底坡上的微地貌类型及分区

旁侧扫描声纳记录真实地揭示出现代长江口水下底坡上发育的微地貌形态。指出微地貌的形态特征及其分布规律与长江泥沙的传输分布、长江口区海域的水动力机制密切相关。

黄河三角洲土地利用/覆盖变化的微地貌区域分异

黄河三角洲有岗阶地、河滩地、河成高地、平地、低洼地和滩涂地6种微地貌类型。1984-2001年间一直没有变化的土地利用／覆盖类型在各微地貌类型中所占的比例不同，未变化的土地利用／覆盖主要分布在平地。岗阶地土地利用／覆盖类型最为稳定，以耕地为主，但面积总体在减少；河滩地土地利用／覆盖类型多样，分布比较复杂，变化最大；河成高地、平地和低洼地发生变化的面积占2／3左右，耕地所占的比例均是最大的，其面积总体上不断减少；滩涂地的土地利用／覆盖类型以滩涂为主，随着人们对滩涂的开发利用，滩涂所占比例迅速减少。

基于DEM的平原区人工微地貌数字提取方法探讨

针对江汉平原区堤垸人工微地貌,综合局部地形分析、水流模拟分析以及GIS空间分析和地统计分析方法,利用SRTM DEM数据进行微地貌自动提取研究。根据人工微地貌特点,构建一种局部地形形态分析方法来对结构线位置进行标示,并提出一种流域合并的方法来进行微地貌结构线提取;进而综合上述两种方法的计算结果,提出平原区人工微地貌的组合提取方法。研究结果表明该方法可较好实现平原区垸堤人工微地貌结构线提取。

高频层序格架内礁型微地貌特征及其控储机理——以塔中东部地区上奥陶统为例

塔中东部地区发育上奥陶统良里塔格组礁滩相碳酸盐岩是油气产出的主力产区。为了揭示层序地层格架特征及其内部沉积微地貌特征对礁滩体储层的控制机理,本文通过对岩石学、沉积微相、古生物、测井相研究,建立了上奥陶统良里塔格组高频层序地层格架,可划分为11个四级层序和多个五级层序。研究区良三段—良二段以高位体系域垂向持续加积作用为主,是礁(丘)、滩组合镶边沉积的主要发育期,一个四级层序内可发育一个至多个礁滩体沉积微地貌旋回,礁型微地貌发育规模及厚度受海平面升降次级旋回和构造沉降控制。通过对良三段—良二段高位体系域成岩组构和成岩环境分析,认为受同生岩溶作用所形成的大气成岩透镜体主要发育在高频层序向上变浅旋回的顶部和微地貌高处。同一层序内沉积微地貌隆起和海平面相对升降变化所控制的暴露作用,以及同生期大气淡水溶蚀、淋滤作用是控制台缘礁滩体优质储层发育以及层位性和区域差异性的关键因素。集中揭示高频层序格架内微地貌特征及其对礁滩体储层的控制机理,有效指导了塔中东部地区奥陶系礁滩型油气藏勘探开发。

近期长江口北港冲淤变化与微地貌特征

2014年7月11-18日和10月29-31日以多波束测深系统和浅地层剖面仪等先进现场测量仪器对长江口北港河槽进行走航测量,结合人类活动强干扰下的海图水深数据及河槽表层沉积物资料探讨近期长江口北港河槽冲淤变化与微地貌特征。结果表明:在流域来水量变化不明显,来沙量锐减的情况下,近年来长江口河口段中上游河槽整体上处于微冲刷环境,而青草沙水库工程的实施导致北港中段河槽的冲刷程度更甚且冲刷态势向下延伸。2002-2012年北港泥沙净冲刷量为6.54亿m3,平均每年冲刷0.65亿m3。在其冲刷环境的影响下,近期北港河槽底床上除发育平滑床底外,还广泛发育冲沟和凹坑等侵蚀性微地貌,而河槽受到冲刷将导致底沙推移质运动增强,同样有利于沙波微地貌的发育。沙波主要分布在河槽沉积物为细砂的北港中上段底床的大部分区域和拦门沙河段的局部区域。

长江口水下高分辨率微地貌及运动特征

在 1997年枯季和 1998年全流域特大洪水后期 ,用旁侧声纳、热敏式双频测深仪、差分GPS、2 4道浅地层剖面仪、声学悬沙浓度剖面仪、流速仪等对长江口区主航槽进行走航测量和定点探测 ,第一次获得了长江口大量细颗粒大尺度底形沙波三维实测图像、数据以及底形运动的连续时间序列可视图像和数据。对这些图像和数据的分析结果对河口动力沉积和动力地貌过程、河口地形演变、大比例尺水下地形测量、三维流场的数值模拟、港口航道的疏浚以及深水航道的稳定性研究等具有重要意义。

浅表土体强度对黄河水下三角洲微地貌形成的控制作用

通过在黄河三角洲潮滩现场进行土体强度试验研究,发现黄河三角洲沉积土体强度浅表存在空间非均匀性,指出浅表土体强度的非均匀性是控制黄河水下三角洲微地貌形态复杂性的基础。

激光微地貌扫描仪的开发研制及在坡面侵蚀研究应用初步

利用光线的反射与聚焦成象原理 ,将地表高程转换成不同物象点位置的电信号 ,再经计算机处理成数字高程模型 ,即形成用于获取地表糙度数字高程模型的激光微地貌扫描仪。实验测量得到 :在相同初始条件下 ,不同坡度土槽放水和降雨实验后地表形态的数字地形模型。通过对侵蚀地表形态的分析 ,得出坡度对坡面侵蚀及沟蚀影响的某些初步规律。

后差分GPS测量则木河断裂地震微地貌特征

地震微地貌是研究古地震的重要证据。发生在则木河断裂带上的1850年地震的地表破裂带在人类活动较少的地区得以保存完好。研究区内地形起伏大,断塞塘、断层陡坎、鼓包等微地震地貌特征明显,在三维视图内可直观反映测量区内的这些地貌特征。利用后差分GPS方法测量断裂活动形成的地震微地貌,水平测量精度可达0.5 m,DEM精度可到一个像元1m,是定量化研究地震微地貌的一种新方法。测量结果表明,大箐梁子顶部七条干沟对应多次古地震事件;大箐梁子顶部鼓包被断裂断错,断塞塘沉积区向南迁移,鼓包最新断错约4 m,大箐村南山坡形成50 cm高断层陡坎。说明大箐梁子一带地震活动性较强,且以挤压构造为主。

海底微地貌测量系统

研制的IOA 1高分辨率测深侧扫声纳 (HRBSSS) ,为了解决现有测深侧扫声纳 (BSSS)在其正下方附近的测深精度差以及不能检测从不同方向同时到达的回波 ,难以在复杂地形上工作的缺陷。把高分辨率波束形成技术 ,即高分辨率到达方向 (DOA)技术应用于测深侧扫声纳 (IOA 1HRBSSS)的研制 ,使声纳能克服多途效应 ,并能在复杂海底上工作。在深水湖进行了长时间的试验 ,试验表明以上理论和设计是正确的 ,在国际上首次研制成功了高分辨率测深侧扫声纳实用样机。