基于GIS和RUSLE的滇南山区土壤侵蚀时空演变——以云南省元阳县为例

滇南山区土壤侵蚀时空演变研究对于水土保持规划及世界文化遗产区的生态保护具有重要意义。本研究基于RUSLE模型和GIS/RS空间信息技术,分析元阳县2005—2015年间土壤侵蚀状况的时空变化趋势,以及其侵蚀成因和影响机理。结果表明: 研究期间,元阳县土壤侵蚀空间分异显著,流失区主要集中于县域东南部、西南部,藤条江沿岸区域侵蚀广泛,极强度和剧烈侵蚀呈点状分布。元阳县2005—2015年平均土壤侵蚀模数为11.06 t·hm^-2·a^-1,微度和轻度侵蚀所占面积比例近80%,而轻度和中度侵蚀则构成了近50%的全年土壤侵蚀总量,是县域水土流失治理的重点侵蚀级别。研究期间,随着森林覆盖率的提高,县域水土流失有减缓趋势。元阳县地形复杂多变,土壤侵蚀分布与海拔、坡度有很大的相关性,这种分布格局的形成受自然和人为因素的共同影响,海拔500 m以下、1500 m以上且坡度25°～45°的山地区是水土防护治理的重点区域。     

基于RUSLE模型的四川省土壤侵蚀敏感性评价及时空演化分析

把握四川省土壤侵蚀敏感性的空间分异规律和演变趋势,可以为四川省科学防治水土流失工作提供有力的理论支持与决策依据。本文以降雨数据、高程数据、土壤数据和遥感影像数据为数据源,应用地理信息技术和遥感技术,结合改进的土壤侵蚀RUSLE模型,选取降雨、土壤、地形、植被覆盖4个因子建立土壤侵蚀敏感性评价体系,对四川省2005—2018年土壤侵蚀敏感性进行评价。结果表明:四川省土壤侵蚀敏感性主要以不敏感和轻度敏感为主。空间分布上,不敏感、轻度敏感区域主要分布在川西北北部、成都平原大部分地区和川东北。时空变化上, 2005—2018年期间四川省土壤侵蚀敏感性呈增强的趋势。不敏感区域面积减少26%,轻度敏感区域面积增加17.51%,增加面积主要来源于不敏感区域的转变,中度敏感区域面积增加8.08%,增加面积来源于轻度敏感区域的转变,高度敏感区域面积增加2.67%,主要来源于中度敏感区域的转变,转变区域主要分布在川西高原西北部、成都平原以及川西南山地的大部分区域,该变化主要由植被覆盖因子和降雨侵蚀力因子综合影响所致。在土壤侵蚀敏感性影响因子中,植被覆盖因子与土壤侵蚀敏感性具有最显著的正相关性。研究四川省土...     

基于RUSLE模型的中国土壤水蚀时空规律研究

RUSLE模型是计算土壤水蚀的经典模型,在大尺度研究时参数率定比较困难。基于气候、土地覆盖、地形特征等空间分异特征,对RUSLE模型的降雨侵蚀力(R)、植被覆盖与管理因子(C)、水土保持措施因子(P)进行了率定,估算了2000、2005、2010、2015年的中国的土壤侵蚀量。结果表明:(1)土壤侵蚀强度较大的地区集中在中国长江中下游平原区、云贵高原、黄土高原区、昆仑山山麓区域,占统计总面积的9.65%。(2)土壤侵蚀明显增大的区域面积达10.36×10⁴km²,分布于新疆农田区、四川盆地、云贵高原东南部、长江中下游平原和东北平原。(3)土壤侵蚀显著改善的区域分布于黄土高原南部、秦岭地区和东南沿海地区,面积约13.6×10⁴km²。通过对RUSLE模型参数的率定,阐明了全国尺度土壤水蚀的时空分异规律,可对不同地区制定相应的土壤修复措施提供依据。     

基于RUSLE-SMA的黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀评价及景观格局分析——以庆城县蔡家庙流域为例

以甘肃省庆城县蔡家庙小流域为例,运用混合光谱线性分解(SMA)从Landsat遥感影像提取植被覆盖度,获取流域的植被覆盖因子,借助通用土壤侵蚀方程RUSLE计算了2003和2010年土壤侵蚀量,分析了土壤侵蚀与土地利用和地形因子之间的关系,并对流域土壤侵蚀景观格局变化进行了研究.结果表明:7年间,蔡家庙小流域土壤侵蚀量由3.61×106 t·a-1增加到4.48×106 t·a-1,增加了24％;平均侵蚀强度由8590.23 t·km-2增加到10652.01 t·km-2.不同土地利用类型的侵蚀状况差异较大,未利用地、草地、园地的侵蚀状况严重;坡度大于15°、高程低于1395 m以及坡向朝西的区域,土壤侵蚀较严重.研究区整体侵蚀景观高度破碎,斑块总数减少,破碎度变小,景观异质性减小,整体形状趋于规则;除微度侵蚀景观外,其余景观类型趋于简单化.     

基于RUSLE的福建省长汀县河田盆地区土壤侵蚀定量研究

以RS、GIS和RUSLE模型为主要技术,选取典型的土壤侵蚀区福建省长汀县河田盆地区为研究区,通过对模型因子的合理选择,估算了该地区1988年、1998年和2010年的土壤侵蚀量,实现土壤侵蚀状况的定量评价和动态监测.结果表明:在1988年至2010年期间,研究区土壤侵蚀状况得到明显改善,平均土壤侵蚀模数由4259.11 t·km-2·a-1下降为1280.09 t·km-2·a-1,年侵蚀量由252.42万t下降至75.87万t;中度及其以上侵蚀面积由176 km2减少至62.69 km2,微度侵蚀面积由225.85 km2增加至358.9 km2.研究结果说明近22年来针对长汀河田盆地区土壤侵蚀的治理所采取的措施是卓有成效的.长汀河田盆地区水土流失进一步重点治理的区域应集中在盆地中心及其西北部等地区的高程低于400 m、植被覆盖度为20％-50％的地区.     

基于RS/GIS公路路域水土流失动态变化的研究——以榆靖高速公路为例

基于RS数据源,利用ERDAS和ArcGIS软件技术,对榆靖高速公路两侧300m范围水土流失动态变化开展研究。通过遥感图像数字处理方法,提取对水土流失起主导作用的植被覆盖度、土地利用类型、沟谷密度等因子;在矢量化等高线数据的基础上生成数字高程模型(DEM),提取地形坡度因子,将这4个因子在GIS中进行空间叠加分析。参照《土壤侵蚀分级标准》,生成研究区不同时段水土流失强度等级图,利用GIS属性统计功能对公路沿线各等级水土流失区面积进行统计,参照研究区不同侵蚀类型的土壤侵蚀模数,得出1996年和2006年公路沿线各流失区的水土流失量,并对公路沿线水土流失动态变化进行分析。结果表明：榆靖高速公路修建后沿线600m范围水土流失总量减少19.26万t/a,水土流失呈减弱趋势。公路施工期导致水土流失增强的各种因素随着营运期固化路面的形成而逐渐消失,防沙固沙和生态恢复等措施有效改善了公路路域生态环境,对公路沿线水土流失防治起到了积极作用。     

基于遥感和GIS的水土流失动态监测——以河北省赤城县为例

以遥感和GIS技术为支撑,利用修正后的通用土壤流失方程RUSLE为评价模型,对河北省赤城县1990、2000年的土壤侵蚀量进行了计算,并结合水土流失强度分级标准,生成了赤城县水土流失强度分布图.在此基础上,对赤城县2000年的水土流失现状、空间分布及1990-2000年水土流失的变化及原因进行了分析.结果表明:赤城县2000年平均土壤侵蚀模数为17.64 t·hm-2·a-1,属于轻度侵蚀,水土流失区域主要集中在灌草地与旱地这两种土地利用类型;与1990年相比,赤城县2000年水土流失面积明显减少,减少面积达839.81 km2.由此可见,赤城县在1990-2000年期间水土流失治理效果显著.     

基于GIS和USLE的伊犁河谷土壤侵蚀敏感性评价

伊犁河谷是新疆重要的农牧业生产基地,水土流失是该地区最为严重的生态环境问题之一。本文以通用土壤流失方程USLE为计算模型,借助Arc GIS空间分析功能,选取降雨、植被、土壤、地形因子,并对方程中的可变因子降雨、植被进行季节区分,对伊犁河谷土壤侵蚀敏感性进行综合评价。受可变因子的影响,研究区土壤侵蚀敏感性在季节尺度上差异显著,主要表现为:伊犁河谷土壤侵蚀春季最敏感,秋季次之,夏季土壤侵蚀以轻度敏感为主;土壤侵蚀高敏感地区所占面积随季节推进逐渐缩减,春季、夏季、秋季,所占面积比例分别为32.2%、6.1%、6.0%;空间上,土壤侵蚀轻度敏感地区主要分布在河谷盆地及平原地区,中度、高度敏感地区集中分布在山前坡地,以及海拔1500 m以上、坡度20°左右的山区;在可变因子中,植被因子对土壤侵蚀敏感性的影响程度大于降雨因子。     

GIS支持下的土地利用与土壤侵蚀强度相关性研究--以陕北黄土高原为例

依托GIS软件作为技术平台,采用网格地图与数学分析方法,研究了陕北黄土高原土地利用强度与土壤侵蚀强度之间的相互关系。结果表明,陕北黄土高原土壤侵蚀强度和土地利用强度呈高度正相关,说明土地利用强度是导致陕北黄土高原本区域土壤侵蚀的重要驱动力。回归分析发现,在自然因子综合作用下,土地利用强度对土壤侵蚀强度的影响呈现不同状况,地势越平坦、气候越湿润的地区人类活动对土壤侵蚀强度的影响越小,反之亦然。     

基于野生动物栖息地成本和GIS技术的道路选线——以大熊猫栖息地内四川306省道椅子垭口段为例

根据道路选线工程成本思路提出了道路选线的"栖息地成本"的概念,以此量化道路对所穿越野生动物栖息地造成的影响。以椅子垭口大熊猫栖息地内的道路选线为例,基于保护生物学的栖息地评价结果计算出栖息地成本值;用地形因素代表道路工程成本,将栖息地成本与工程成本以不同权重组合代表环境因素在道路选线中的重要性、生成道路选线的综合成本,通过Arcgis的distance模块计算出9条穿越椅子垭口综合成本最小的路径,提出了道路优化的方案,供道路建设选线参考。通过野生动物栖息地对基于环境因素的道路选线方法进行了探索,使道路建设的环境保护需求在选线阶段就得到充分的考虑,对提高我国道路选线水平、道路建设和野生动物保护成效具有现实意义。     

退耕还林和地理特征对土壤侵蚀的关联影响——以陕西省107个县区为例

在自然要素和社会经济要素交互作用下,科学评估退耕还林工程对土壤侵蚀的影响,对生态修复政策的可持续性具有重要意义。在利用RUSLE模型评估陕西省土壤侵蚀强度时空演变特征的基础上,构建纳入社会经济因素的退耕还林防治土壤侵蚀效应研究框架,基于面板数据固定效应模型,探究地理特征对退耕还林工程防治土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)2000—2015年陕西省土壤侵蚀强度显著降低,全省土壤侵蚀总量由2000年34166.42万t,下降至2015年28260.69万t,区域土壤侵蚀强度及其时空变化特征存在显著异质性,陕北地区土壤侵蚀水平最高,同时下降也最为显著。(2)退耕还林工程对防治土壤侵蚀有显著的正向影响,表现为投资金额每增加1万元,土壤侵蚀总量下降26.30t,且资金投入的生态效益存在显著滞后效应。(3)地理特征在退耕还林工程防治土壤侵蚀效应中存在显著调节作用,相较关中和陕南地区,陕北地区退耕还林工程防治土壤侵蚀效应更为显著。坡度和降雨对工程的防治土壤侵蚀效应存在显著负向调节作用,而日照时间则表现出正向调节作用。决策者应充分考虑自然地理因素和社会经济因素对生态系统服务的复合作用机理以实现生态修复政...     

汉江流域景观格局变化对土壤侵蚀的影响

在流域尺度上,景观格局变化是决定土壤侵蚀程度的重要因素。以汉江流域为研究区域,基于2000—2015年四期土地利用类型数据及环境气象数据,运用中国土壤流失方程和逐步回归法,探究景观格局变化对土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)在2000—2015年间,汉江流域土壤侵蚀量下降,高值区分布在流域中部草地区,低值区分布在流域东西两侧的林地和耕地区。不同坡度下各等级土壤侵蚀量不同,侵蚀量最大值出现在10—30°的坡度范围内。(2)研究期间,汉江流域的景观破碎化程度加强,斑块形状趋于简单,各斑块自身连通性增强,景观类型空间分布均匀。(3)汉江流域土壤侵蚀量与斑块密度和平均邻接度指数呈正相关,与蔓延度指数和香农均匀度指数呈负相关,即景观破碎度越高、连通性越差,土壤越容易遭受侵蚀,反之则不易受到侵蚀;研究表明景观格局变化对土壤侵蚀有显著影响,结果可为流域尺度景观管理与水土保持研究提供参考。     

基于GIS的城市绿地景观空间结构研究——以宁波市为例

城市绿地景观的空间结构分析是城市景观生态系统研究的重要内容和基本特色之一。分析了;城市绿地景观生态系统的空间结构元素及其特征。运用景观生态学的原理,在GIS支持下对宁波市城市绿地景观缀块的等级与分布、空间结构的度量进行了研究和分析,并对该市的城市绿地景观按行政单元进行了综合评价。研究结果表明,宁波市城市绿地线块个数以面积小于500m^2的小型缀块为主(95．32％),而缀块面积大于3000m^2的大中型和大型缀块虽然个数较少(仅0．75％),却是构成该市城市绿地景观的主体(面积占35．99％)。宁波市城市绿地景观多样性指数为0．717,均匀度为0．629,景观优势度为0．669,聚集度为0．870．破碎度为0．292,总分离度为1．456,绿地廊道密度为2．237,分维数为1．373。城市绿地景观总体表现为类型分布不均。各种类型相差较大,破碎度较小,多样性程度不高。综合评价结果为江东区最佳,景观结构最为合理,海曙区次之,江北区较差,全市总体上较好。研究结果为宁波市城市绿地景观生态系统的规划、设计提供了生态学依据,为“生态园林城市”建设提供了理论依据。     

基于GIS的城市绿地景观引力场研究——以宁波市为例

城市绿地是城市用地的重要组成部分 ,也是城市生态系统的一个子系统。城市绿地景观的评价是城市生态系统研究的重要课题之一。在 GIS技术支持下 ,对城市绿地景观进行了研究。在研究过程中 ,将物理学中“场”的相关理论引入城市绿地景观的研究 ,提出绿地景观引力场的概念及评价方法。绿地景观引力场是城市绿地系统为城市居民提供服务能力的大小或潜力 ,其主要影响因素有绿地景观本身的质量、城市人口分布状况、城市土地利用现状、城市主要交通设施等。在研究中需要建立以下相关模型 :城市阻力的空间分布模型、城市人口的空间分布模型、城市公共绿地的空间分布模型、城市绿地景观引力场的空间分布评价模型。研究结果得出以下结论 :(1)景观引力场用于城市绿地系统的评价 ,能够更好地反映城市绿地的空间分布格局 ;(2 )丰富了城市绿地系统评价的指标内容和评价方法 ;(3)该方法从景观设计上提供了一个可供决策参考的依据 ;(4 )景观引力场还可用于城市其它服务设施的合理性与有效性的评价与研究。     

基于GIS的城乡交错带土壤养分时空变化及格局分析——以北京市大兴区为例

通过GPS定位采取土样,标准方法的土样化验、借助GIS技术,应用Kriging插值方法,分析研究了城乡交错带土壤肥力水平变化及其空间分布。研究结果表明,由于近20a土地集约化利用和采用秸秆还田等土壤培肥技术,土壤有机质、全氮、碱解氮和速效磷含量都增加了,而速效钾含量因为作物产量增加而施用钾肥不足,含量却下降了。各肥力因素情况如下：1982年土壤有机质含量及其空间分布情况是：6～10g／kg之间的,占总面积的61．23％;10～12g／kg之间的,占总面积的35．17％;12～15g／kg,占总面积的3．6％;2000年土壤有机质含量及其空间分布情况是：6～10g／kg之间的,占总面积的14．35％;10～12g／kg之间的,占总面积的33％;12～15g／kg之间的,占总面积的32．43％;15～20g／kg之间的,占总面积的12．91％;20g／kg以上,占总面积的7．31％。1982年土壤全氮含量及其空间分布情况是：小于0．5g／kg的,占总面积的28．72％;0．5～0．8g／kg的,占总面积的60．81％;2000年土壤全氮含量及其空间分布情况是,在0．8～1．0g／kg之间的,占总面积的48．57％;含量在1．0～1．2g／kg之间的,占总面积的28．87％;含量在0．5～0．8g／kg之间的,占总面积的20．67％。1982年土壤碱解氮含量及其空间分布情况是：45～60mg／kg之间的,占总面积的44．1l％;60～75mg／kg之间的,占总面积的28．89％;30～45mg／kg之间的,占总面积的26．35％;2000年土壤碱解氮含量及其空间分布情况是：在60～75mg／kg之间的,占总面积的57．08％,75～90mg／kg之间的,占总面积的33．4％。1982年速效磷含量及其空间分布比较简单,主要分布在5～10mg／kg之间,占总面积的82．34％;2000年速效磷含量及其空间分布主要是在20～30mg／kg之间,占总面积的55．16％;15～20mg／kg之间,占总面积的28．89％。1982年土壤速效钾含量及其空间分布主要是在75～100mg／kg之间,占总面积的52．69％;含量在50～75mg／kg之间,占总面积的36．82％;2000年土壤速效钾含量及其空间分布主要是在50～75mg／kg之间,占总面积的49．98％,含量在75～100mg／kg之间,占总面积的35．85％。     

基于GIS和人工神经网络模型的区域生态旅游适宜度评价——以浙江省为例

区域生态旅游适宜度评价作为区域资源理论与旅游开发活动的结合点,对于区域产业布局和宏观调控具有重大意义。从区域生态旅游适宜度概念出发,以旅游资源条件、生态环境质量和社会经济条件构建评价指标体系,并借助于GIS空间分析功能和人工神经网络模型中自组织特征映射网络方法,对浙江省72个县级行政单位的区域生态旅游适宜度进行聚类分析。根据聚类结果分异情况,把研究区域分为生态旅游最适宜区、高度适宜区、中度适宜区、一般适宜区和重点建设区,对各区的生态旅游适宜度进行了评价,并从区域可持续发展角度提出了相应的开发保护对策,为各区旅游产业定位和发展方向提供科学依据。     

川西低山区土壤侵蚀经济损失及其评估模式——以名山县蒙山为例

借助中国坡面土壤流失预报方程（CSLE）估算研究区的土壤侵蚀量,并重点对该区土壤侵蚀生态经济损失进行计算和分析,结果表明研究区土壤侵蚀的直接经济总损失为1776．387万元,占同期当地第一产业总产值的5．001％,其中经济损失最严重的是林地和坡耕地,其次探讨了水土流失生态．经济面积边际损失比的概念,通过分析得出侵蚀所造成的直接经济边际损失每增加1万元,在此基础上,其生态价值的边际损失将增加76—91元。     

基于GIS和Fragstats的土地生态质量综合评价——以湖北省仙桃市为例

借助GIS和Fragstats的分析技术,结合土地利用类型数据,从土地生态系统的景观特征、生境质量的抗干扰能力和社会经济效益3个方面构建土地生态质量综合评价研究模型,采用改进熵权法确定其指标权重。以湖北仙桃为例,探究其三者的空间演变关系,并在此基础上对其土地生态质量进行综合评价。结果表明:(1)仙桃市土地生态质量整体水平偏低,且呈现出中间高,两侧低,且西翼高于东翼的空间分异特征。其中危险、临界安全、较安全和安全各等级,分别占总面积的21.52%、43.48%、27.10%和7.90%。(2)安全区主要分布在经济、政策优势最凸出及景观格局整体规划较好的中北部中心城区。在此区域景观特征、生境质量的抗干扰能力和社会经济效益之间呈现相互增益的协同发展态势。(3)较安全和临界安全区则主要集中分布在土地景观格局较好,开发程度较低的西翼地区。危险区则主要分布在生境质量抗干扰能力水平低的东翼地区。在东西两翼内景观特征、生境质量的抗干扰能力和社会经济效益之间的协同性较差,且两两之间的发展矛盾凸出。研究结果可为仙桃市全域土地综合整治项目的实施提供理论支持和其他类似地区提供案例参考。     

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究——以河北省遵化市为例

基于地理信息系统(GIS)和地统计学研究了河北省遵化市土壤表层(0～20cm)碱解氮、全氮、速效钾、速效磷和有机质等5种养分要素的空间变异规律.应用GIS能够将系统变量的属性数据同地理数据相结合,使大区域范围内进行地统计学分析变得较为方便.研究表明,全氮、碱解氮、速效磷、有机质变异函数曲线的理论模型符合球状模型,速效钾的理论模型表现为指数模型和有基台值的线性模型的套合结构;碱解氮、全氮、速效磷、有机质的空间变异主要是由随机性因素引起的,但程度有所差异,全氮和有机质由随机性因素引起的空间异质性程度较高,碱解氮和速效磷较低;速效钾的空间变异则主要是由结构性因素引起;5种养分要素的空间自相关程度都属于中等的空间自相关,但空间变异的尺度范围不同,碱解氮和速效磷变异尺度基本相近,为5和5.5km;全氮较大,为14.5km;有机质为8.5km;速效钾的变异尺度有两个,0～3.5km主要以指数模型为主,3.5～25.5km范围内以有基台值的线性模型为主.5种养分要素的各向同性的范围不同,碱解氮和速效磷在整个范围(0～28km)都表现出各向同性,全氮和有机质的其次,为0～10km;速效钾的较小,为0～8km.     

基于GIS的马铃薯甲虫扩散与河流关系研究——以新疆沙湾县为例

马铃薯甲虫是一种重要的外来入侵害虫,自1993年传入我国新疆北部地区以来,迅速扩散传播,对我国马铃薯等茄科作物生产造成严重威胁。为明确马铃薯甲虫传播扩散与河流等生态因子之间的关系,结合马铃薯甲虫虫情调查,利用地理信息系统(GIS)的空间分析功能,对新疆沙湾县马铃薯甲虫发生与河流的关系进行研究。结果表明:在沙湾县内,马铃薯甲虫扩散方向与河流流向基本一致,均呈由南向北方向;不同缓冲区内,马铃薯甲虫危害级别差异极显著,缓冲区危害级别从大到小依次:缓冲区2(1-2 km)>缓冲区4(3-4 km)>缓冲区5(4-5 km)>缓冲区1(0-1 km)>缓冲区3(2-3 km);不同河流流域内马铃薯甲虫危害级别也差异极显著,危害级别排序依次是:金沟河>安集海河>玛纳斯河>西岸大渠。