土壤侵蚀研究进展
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土壤侵蚀的研究进展及展望摘要:土壤侵蚀是土地退化的主要类型之一,土壤侵蚀给人类造成严重危害:毁坏土地资源,降低粮食产量,干扰工程建设,影响生态环境,同时会引起自然灾害的发生。
在对以往土壤侵蚀的成因、危害、防治等方面研究进行综合分析的基础上,对土壤侵蚀未来的研究方向进行了展望。
关键词:土壤侵蚀,危害,防治0 引言《中国大百科全书•水利卷》(1992)[1]将土壤侵蚀(Soil erosion)定义为“在风力、水力、冻融和重力等外营力的作用下,土壤及其母质被破坏、搬运及沉积的过程”。
水土流失(Soil and water loss)和土壤侵蚀是两个十分相近的概念。
1981年科学出版社《简明水利水电词典》[2]提出,水土流失指“地表土壤及母质、岩石受到水力、风力、重力和冻融等外力的作用,使之受到各种破坏和移动、堆积过程以及水本身的损失现象”。
从两者的定义中可以看出,二者虽然存在着共同点,即都包括了在外营力作用下土壤、母质及浅层基岩的剥蚀、运搬和沉积,但是也有明显差别,即水土流失中包括了在外营力作用下水资源和土地生产力的破坏与损失,而土壤侵蚀中则没有。
土壤侵蚀是一个自然地质过程,而水土流失作为一种地质环境问题,强调的是土壤侵蚀的不良影响,即其造成的水土资源和土地生产力的破坏和损失。
1 土壤侵蚀的分类根据土壤侵蚀的定义,土壤侵蚀的发生营力有水力、风力、冻融、重力等,由此可以将土壤侵蚀分为水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀等多种类型。
其中在我国分布最广泛的为前三种类型[3,4]。
水力侵蚀是指由于降雨或径流引起的土壤侵蚀。
其侵蚀形式包括面蚀、潜蚀、沟蚀和冲蚀。
在比较干旱、植被稀疏的条件下,当风力大于土壤的抗蚀能力时,土粒就被悬浮在气流中而流失。
这种由风力作用引起的土壤侵蚀现象就是风力侵蚀,简称风蚀。
风蚀发生的面积广泛,除一些植被良好的地方和水田外,无论是平原、高原、山地、丘陵都可以发生,只不过程度上有所差异。
黄土高原土壤侵蚀规律研究方向与途径姚文艺;肖培青【摘要】Based on the requirements of soil and water ecological construction in the Loess Plateau and the practices of the Yellow River harnessing, research progress on the study of soil erosion in the Loess Plateau in China is reviewed, and some current issues are also listed. Then some suggestion on research direction and content, method and way of soil erosion in the Loess Plateau is addressed. The further research direction of soil erosion in the Loess Plateau is pointed out, including gravitational erosion law, coupling relationship between erosion and sediment of the hillslope-gullyslope system under different soil and water conservation measures, hydrology effects and runoff mechanisms under different vegetation cover, scale conversion in the process of soil erosion, simulation theory and technology about the soil loss in the Loess Plateau, etc. Approaches to the study of soil erosion are put forward, such as construction of observation system for soil erosion tests, application of inversion technology in soil erosion model.%从黄土高原水土保持生态建设和黄河治理开发重大实践的需求出发,回顾了我国关于黄土高原土壤侵蚀规律研究的主要进展,分析了存在的问题,论述了深化黄土高原土壤侵蚀规律研究的重大需求,就黄土高原土壤侵蚀规律的研究方法与途径、研究方向与内容提出建议,认为应加强以下几方面的研究:重力侵蚀规律、不同治理措施配置下坡面-沟道系统侵蚀产沙耦合关系及泥沙输移规律、植被措施作用下的水文效应和产流机制、土壤侵蚀产沙发生发展过程尺度转换、黄土高原水土流失模拟理论与技术等;研究途径包括建设黄土高原土壤侵蚀试验观测体系、运用土壤侵蚀模型模拟与反演技术等.【期刊名称】《水利水电科技进展》【年(卷),期】2012(032)002【总页数】6页(P73-78)【关键词】土壤侵蚀;水土保持;黄土高原;研究进展【作者】姚文艺;肖培青【作者单位】黄河水利科学研究院,河南郑州450003;黄河水利科学研究院,河南郑州450003【正文语种】中文【中图分类】S157我国黄土高原是世界上水土流失最严重、土壤侵蚀规律最复杂的地区之一。
土壤风蚀可蚀性研究进展土壤风蚀是指风力对土壤表面颗粒的扬起和移动作用。
土壤风蚀是一种自然界常见的地表侵蚀过程,具有广泛的地理分布和极大的环境影响。
随着全球气候变化的加剧和人类活动的扩张,土壤风蚀问题日益凸显,对土地资源和生态环境的破坏日益加剧。
因此,土壤风蚀的可蚀性研究对于合理利用土地资源,保护生态环境具有重要意义。
土壤风蚀的可蚀性研究从传统的灌溉与排灌工程、土壤物理学研究方法逐渐发展到综合分析模型、遥感技术和数值模拟研究等多领域交叉应用的研究方法。
可蚀性的研究主要包括了土壤侵蚀类型、土壤可蚀性指标、土壤保持措施和土壤侵蚀模型等方面。
首先,土壤侵蚀类型是可蚀性研究的基础。
根据土壤移动的形式和特点,土壤侵蚀可以分为风蚀、水蚀和冻蚀等几种类型。
风蚀是其中的一种重要类型,是指风力对土壤表面颗粒的扬起和移动作用。
了解不同类型的土壤侵蚀对于制定相应的土壤保持措施和进行可蚀性评价具有重要意义。
其次,土壤可蚀性指标是研究可蚀性的重要内容之一、土壤可蚀性指标是根据土壤的物理性质和环境条件量化评价土壤抗风蚀能力的指标体系。
主要包括了土壤颗粒分析、土壤质地、孔隙度、含沙量、风蚀易损性指数等。
通过对这些指标的研究,可以定量评估土壤的抗风蚀能力,并制定相应的土壤保持措施。
再次,土壤保持措施是可蚀性研究的重要内容之一、针对不同地区和土地利用类型,不同的土壤保持措施应运而生。
例如,在农业地区,可以采用合理的耕作措施、植被恢复和建立防风林等来防治土壤风蚀。
在工业区和城市区域,可以采用封闭措施、遮挡措施和确保坡面覆盖等措施来防治土壤风蚀。
通过对土壤保持措施的研究,可以减少土壤风蚀的发生和影响,保护土地资源和生态环境。
最后,土壤侵蚀模型是可蚀性研究的新的发展方向。
传统的土壤侵蚀模型主要是基于实验数据和经验公式,具有一定的局限性。
而近年来,随着计算机技术和遥感技术的迅速发展,基于物理学原理的数值模拟模型在土壤侵蚀研究中得到了广泛应用。
中国的土壤侵蚀状况分析中国的土壤侵蚀状况近年来备受关注。
土壤是农业生产的基础,而土壤侵蚀对农业生产和土地资源的可持续利用造成了严重威胁。
本文将分析中国土壤侵蚀的现状以及导致土壤侵蚀的原因,并讨论一些可能的解决方法。
在中国,土壤侵蚀主要集中在农业耕地和山地地区。
农业耕地是农民的生计来源,然而,由于长期的不合理耕作和过度利用,土壤的质量逐渐下降,产量也随之降低。
此外,山地地区的土壤侵蚀问题也十分突出。
山地因地势复杂,土壤更加脆弱,容易受到降雨和水流冲刷。
土壤侵蚀的主要原因之一是水土流失。
随着人口增长和经济发展,大量农地和山地被清理出来,即使在不能种植作物的悬崖峭壁上,人们也在农业生产中进行了扩张。
这些活动导致水土流失,从而削弱了土壤的保持能力。
尤其是在草地退化、开矿区和建设项目中,短期内土壤裸露面积急剧增加,尤其是在大风雨天气条件下,土壤被大量冲刷。
除了水土流失外,土壤侵蚀的另一个重要原因是农业耕地过度利用。
为了追求更高的农业产量,农民常常采取过度耕种、过度施肥和不合理的农作轮作等措施。
这些做法导致土壤肥力和结构的破坏,使土壤更加脆弱,容易受到侵蚀的影响。
土壤侵蚀对社会经济和生态环境产生了巨大影响。
首先,土壤侵蚀导致农田减产和土地退化,给农民的收入和生活带来了很大困扰。
其次,土壤侵蚀对水资源和生态系统产生了负面影响。
土壤中富含的养分和农药,随着水流冲走,污染了水源,使得水资源变得不可利用。
此外,土壤侵蚀还导致了土地的沙化和草原退化,威胁到生物多样性和生态环境的可持续保护。
为了解决土壤侵蚀问题,中国政府已经采取了一系列措施。
首先,加强土地保护,推广科学的土地利用方式。
这包括限制开发建设活动,加强农业生产过程中的环境保护意识,推广农业可持续发展的理念。
其次,加强水土保持工程建设,包括建设防风固沙工程,修复植被覆盖等措施。
此外,要加强土壤质量监测和评估,制定相关政策和标准,引导合理农业生产。
然而,要想解决土壤侵蚀问题,还面临一些挑战。
近10年土壤侵蚀与水土保持研究进展本期期刊速读内容来自《土壤学报》杂志2020年6月的文章《近十年土壤侵蚀与水土保持研究进展与展望》,作者史志华,刘前进,张含玉,王玲,黄萱,方怒放,岳紫健。
史志华,男,博士,教授,主要从事土壤侵蚀与水土保持教学和研究工作。
摘要在当今生态文明背景下,土壤侵蚀与水土保持研究迎来了新的发展机遇和挑战。
本文首先采用文献计量学方法,定量分析了近10年来国内外土壤侵蚀与水土保持学科发展现状。
在此基础上,结合社会需求的变化,阐明了学科发展需求与存在问题。
最后,提出了本学科研究的重点领域与方向:水文过程与侵蚀产沙机理,土壤侵蚀过程及其定量模拟,全球变化下土壤侵蚀演变及其灾变机理,社会经济系统—水土流失的互馈过程,以生态功能提升为主的土壤侵蚀防治,以及土壤侵蚀研究新技术与新方法等。
正文土壤侵蚀是土壤及其母质在外营力作用下,被破坏、分离、搬运和沉积的过程;水土保持指对外营力造成的土壤侵蚀所采取的预防和治理措施,以保护水土资源、维持土地生产力,并建立良好生态环境的综合性科学技术。
土壤侵蚀与水土保持学科以土壤侵蚀过程为研究对象,揭示其发生发展规律,提出水土保持措施及相关对策。
随着认识的深入和社会需求的变化,本学科从对土壤侵蚀现象与影响因子的描述,拓展到对土壤侵蚀过程、预报模型、水保措施防蚀机理及其适应性的研究,并逐步延伸至面源污染、物质循环与全球变化等科学问题。
坡面是土壤侵蚀发生的基本单元,流域是水土保持的基本单元,因此,本学科目标是通过主控要素识别和关键过程剖析,揭示坡面和流域尺度上土壤侵蚀过程的发生发展规律并建立预报模型,阐明水土保持措施的防侵蚀机理与其适应性,提出适用于不同区域的水土保持范式,为土壤侵蚀评价与防治提供科学依据,服务于生态文明建设和绿色发展。
本文利用文献计量法,总结分析了坡面和流域尺度上土壤侵蚀与水土保持学科近10年研究的核心方向与热点,明确了我国取得的主要成就及国际地位,探讨了未来研究的重点领域与方向,为有针对性开展土壤侵蚀过程与机理研究、解决水土保持关键技术与瓶颈问题提供参考。
土壤侵蚀现状及发展土壤侵蚀是指在风化作用和水力作用下,土壤表层发生了一定程度的破坏和淋失,从而导致土地质量恶化的现象。
近年来,土壤侵蚀的状况越来越显著,给我们的生态环境和经济发展都带来了严重的影响。
本文将详细探讨中国土壤侵蚀现状及发展的趋势,以及保护土壤资源的重要性和措施。
一、土壤侵蚀现状中国是一个农业大国,土地面积居世界第三。
然而,由于人类活动和自然力量相互作用的结果,土壤侵蚀已经成为了中国土地利用和管理中最重要的问题之一。
根据中国科学院2020年发布的一份《中国土地利用变化基础数据库》报告,我国土地退化面积已达到1.8亿公顷,约占国土面积的18%。
其中土壤侵蚀是主要因素之一,其严重程度主要集中在黄土高原、长江中下游和南方山区等地区。
在土壤侵蚀的过程中,水土流失是主要形式。
长期以来,中国一直保持着大规模的农业生产,对土地的耕作造成了很大的冲击。
由于农业生产的需求,农民不断开垦丘陵、山地以及黄土高原等不适宜耕种的地区,长期耕作加上降雨和台风等特殊天气,导致土壤表层破坏、流失,进而形成小沟谷、沟壑或冲沟。
二、土壤侵蚀趋势随着人口的不断增加和经济水平的提高,土地资源的开发和利用程度也在逐年加深。
为了获得更高的收益和生产能力,很多农民采用了不合理的农业生产方式,如大量施用化肥、农药、机械化作业等,不仅增加了耕地的利用强度,还破坏了原有的土壤营养平衡,导致了土壤侵蚀的发生。
同时,在城市化进程中,也会涉及到土地的大规模开发和改造。
由于城市过程中需要大量建设房屋、道路和市政设施等,往往需要大量耕地来作为用地面积,这些对于自然生态系统来说都是一种破坏,随着建设的不断深入,也会引发土壤侵蚀的问题。
三、保护土壤资源的重要性土地资源是人类理解和控制自然的基础,是维持人类社会生存和发展的重要资源。
土壤是农业生产的根本基础,是农民丰收的基础;是城市的重要建设物质基础,是市民居住的基础之一。
土地的政策合理利用和保护是维护国家经济和社会发展的根本之策。
中国土壤风蚀研究的现状与展望当前,中国的土壤风蚀已成为严重的环境问题。
频繁的沙尘暴事件对人类健康、农田生产和社会稳定造成了巨大的影响。
因此,研究和治理土壤风蚀具有重要的意义。
目前,中国土壤风蚀研究正在积极开展,并取得了一些进展。
首先,对于土壤风蚀的形成机制进行了深入研究。
通过分析沙尘暴事件的时空分布、风速和土壤类型等因素的关系,揭示了土壤风蚀的发生规律。
其次,对风蚀的影响因素进行了系统分析。
研究人员通过实地调查和实验研究,发现了植被覆盖率、土壤质量、土壤结构等因素对土壤风蚀的影响。
此外,还探讨了风蚀与气候变化的关系,为预测未来的沙尘暴活动提供了科学依据。
在土壤风蚀治理方面,中国也采取了一系列有效的措施。
例如,加强风沙源治理,植树造林,建立了一批防护林带,起到了遏制沙尘暴扩大范围和减少沙粒扬尘的作用。
此外,加强对农业生产的管理,减少农业活动对土壤的破坏,也是治理土壤风蚀的重要手段。
然而,中国土壤风蚀研究仍然面临一些挑战和问题。
首先,现有的研究还没有完全揭示土壤风蚀的本质和机理,这需要进一步深入的研究。
其次,土壤风蚀的监测手段和方法还不够完善,需要进一步开发新的技术手段,提高监测的精度和时效性。
此外,土壤风蚀的治理仍然存在一定的局限性,需要更多综合性的措施和政策来解决这一问题。
展望未来,中国土壤风蚀研究可以在以下几个方面开展工作。
首先,应加强风沙源的探测和管理,通过科学的风沙源治理,减少土壤的风蚀程度。
其次,应加强对土壤风蚀的监测和预测,提高预警和防范的能力。
同时,探索科学的土壤风蚀治理方法,结合地理信息系统和遥感技术,制定出科学合理的土壤风蚀防治方案。
此外,还需要加强国际合作和交流,借鉴和吸收国外的先进经验和技术,共同应对全球土壤风蚀问题。
总之,中国土壤风蚀研究已取得了一些进展,但仍面临许多挑战。
未来,应加强科学研究,提高监测和预测的能力,开展综合治理措施,并加强国际合作,共同应对土壤风蚀问题,以保护生态环境和人类健康。
土壤侵蚀对土木工程的影响及防治研究土壤侵蚀是一种常见的自然灾害,它对土木工程产生着广泛且持久的影响。
土壤侵蚀不仅会导致土地的流失和水土流失,还会对土木工程的稳定性和持久性产生负面影响。
本文将探讨土壤侵蚀对土木工程的影响并介绍一些防治研究的最新进展。
首先,土壤侵蚀对土木工程的主要影响之一是土地流失。
随着降雨、河流冲刷和风力等因素的作用,土壤会逐渐流失,导致土地表面出现凹陷和剥蚀现象。
土地流失会导致土木工程的基础不稳定,从而对建筑物、桥梁和道路等工程造成不利影响。
其次,水土流失是土壤侵蚀另一个重要的影响方面。
当土壤遭受暴雨或大量灌溉水的冲击时,水分会通过土壤的孔隙向下渗透,带走大量的土壤颗粒和养分。
这会导致土壤的质量下降,使得土木工程地基的稳定性受到影响。
另外,水土流失还会造成附近的河流和水库淤积,进一步对水资源管理和生态环境产生不利影响。
除了土地流失和水土流失,土壤侵蚀还会对土木工程的持久性产生负面影响。
被侵蚀的土壤含有较少的养分和机械稳定性较差的颗粒,这使得土壤更容易受到风力和水力作用的破坏。
在土木工程中,这可能导致土地下沉、土坡崩塌和建筑物的破坏。
因此,土壤侵蚀对土木工程的持久性和可靠性造成了一定的挑战。
为了解决土壤侵蚀对土木工程的影响,人们进行了一系列的防治研究。
其中一个关键的研究领域是土壤保水性的提高。
通过改变土壤的物理和化学特性,改善土壤的保水能力,可以减少土壤的流失和水土流失。
例如,添加有机物质和聚合物等改良剂可以增加土壤的保水能力,从而降低土壤侵蚀的风险。
此外,土壤固结和护坡技术也是土壤侵蚀防治的重要研究方向之一。
通过固结土壤表层,可以增加土壤的稳定性,减少土地流失和水土流失的风险。
而护坡技术则通过修建和加固护坡结构,防止土壤被冲刷和剥蚀。
这些技术的应用可以有效地减少土壤侵蚀对土木工程的影响,提高工程的稳定性和持久性。
综上所述,土壤侵蚀对土木工程产生了广泛且持久的影响。
它不仅导致土地的流失和水土流失,还影响土木工程的稳定性和持久性。
基于 USLE、GIS、RS 的流域土壤侵蚀研究进展摘要:本文系统地介绍了 ULSE 模型中各侵蚀因子及其相应的算法,总结了国内外研究中获取各因子的新方法,并简要介绍了土壤侵蚀分析研究的新模型及其进展。
当前 GIS 和 RS 作为新兴技术在土壤侵蚀分析研究中发挥了重要的作用,文章针对当前 GIS、RS 和 ULSE 在土壤侵蚀评价中的应用,指出了目前 GIS 和RS 在侵蚀研究中存在的问题,并提出了自己的观点和建议。
关键词:通用土壤流失方程( USLE);土壤侵蚀; RS; GISThis paper systematically introduces ULSE erosion factors of each model and the corresponding algorithm, summed up the researches of a new method for each factor, and briefly describes the analytical study of soil erosion and its progress in the new model. Current GIS and RS as an emerging technology in the analysis of soil erosion has played an important role, articles for the current GIS, RS and ULSE soil erosion assessment in the application of GIS and RS are pointed out in the erosion problems, and put forward their views and suggestions.Keywords: Universal Soil Loss Equation (USLE); soil erosion; RS;GIS 土壤是地球上生物赖以生存的基本要素之一,土地以及不同质量的土壤生产了超过90%的人类和牲畜所需要的食物。
土地退化的日益严重成为制约人类发展的重要因素,土壤侵蚀是其中一个重要原因。
土壤侵蚀使土壤肥力下降,理化性质变劣,土壤利用率降低,生态环境恶化。
目前全球土地退化日益严重,我国是世界上土壤侵蚀最为严重的国家之一,土壤侵蚀面积占国土面积的比例高达38。
2%,研究土壤侵蚀的机理,有效地对其进行监控、治理已经成为全球关注的焦点。
传统的土壤侵蚀量调查方法耗时、周期长,而且很难确定中等尺度流域的土壤侵蚀量。
随着侵蚀过程和机理研究的不断深入以及土壤侵蚀影响因素和侵蚀空间分布规律探讨的不断加强,土壤侵蚀的研究也逐渐走上了多途径、多学科协同研究的道路。
但许多定量研究方法长期以来都在坡面和小流域尺度上进行,很难在区域尺度上推广,而美国农业部颁布的在区域土壤侵蚀调查方面富有特色的通用水土流失方程( USLE) 正好弥补了这一方面的空缺。
20 世纪 80 年代 USLE 开始引入中国,而且研究人员在探讨坡面和流域土壤流失量的同时,还开始注重应用USLE 研究流域土壤流失的空间变化。
90 年代开始中国的研究者开始将遥感和GIS技术与 ULSE 结合用于评价区域尺度上的土壤侵蚀,发展了完全基于 GIS 和RS 的中式 USLE。
1 经验统计模型经验统计模型强调手段和方法,通过试验、观测资料和数理统计技术,选定影响土壤侵蚀的相关因素,得出计算土壤流失量的方程式。
包括降雨模拟法、径流模拟法和地形、土壤等的模拟,这类方法可以有很多优点。
如可以简化影响水土流失的土壤、地形等因子,从而使研究的问题容易解决;;通过对时间性很强的因素人为控制,使研究较少受到自然因素的制约;模拟降雨可以根据需要设计和进行不同雨强、不同降水时段和降水量的模拟,该方法在研究人类活动对水土流失影响机理方面广泛采用。
2 流域土壤侵蚀与 USLE 模型土壤侵蚀是土壤或其他地面物质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下,被剥蚀、破坏、分离、搬运和沉积的过程。
1965 年,W.Wischmeier 和 D.Smith 在对美国东部地区 30 个州 10 000多个径流小区近 30 年的观测资料进行系统分析的基础上,提出了著名的通用土壤流失方程 USLEA = R·K·L S·C·P该方程较为全面地考虑了影响土壤侵蚀的自然因素,通过降雨侵蚀力( R) 、土壤可蚀性( K) 、坡长坡度( LS) 、作物覆盖与管理( C) 和水土保持措施( P) 五大因子进行了定量计算。
我国不少学者采用USLE模型为蓝本,根据各研究地区实际情况对方程中有关因子进行修正,建立了不同的土壤侵蚀预报模型。
刘宝元等(2002)以美国的USLE 为蓝本,利用黄土丘陵沟壑区安塞、子洲、离石、延安等径流小区的实测资料,建立了中国土壤流失预报方程。
3遥感与GIS技术在区域土壤侵蚀研究中的应用遥感和GIS技术的应用使大范围土壤侵蚀量的计算成为可能。
由于遥感影像的时效性,还可以实现土壤侵蚀的动态监测,从而进行有效防治;GIS能够获取遥感、GPS提供的时间和空间信息,实时动态模拟侵蚀发生、发展和演化过程,反映侵蚀时空变化,能较准确估算流域土壤侵蚀模数,为动态模拟土壤侵蚀时空变化提供了可能。
应用GIS技术不仅可以方便地进行参数输入,还可以按照计算结果描述土壤侵蚀空间分布差异,同时用户可用Gls模块中的数据分析工具,根据所需目的进行数据分析、查询和图形输出。
遥感和GIS技术应用土壤侵蚀研究,可进行土壤侵蚀过程演化的模拟和预测,以高效率、高精度,定量、定性、定位三结合,实现真正地理意义上的区域土壤侵蚀空间分析和过程模拟预测。
遥感技术在土壤侵蚀研究中的应用4 GIS 、RS 在土壤侵蚀分析中的应用4.1 RS 在侵蚀因子计算中的应用4.1.1 RS 在 C 因子中的计算应用 C 是根据地面植被覆盖状况不同而反映植被对土壤侵蚀影像的因素,与土地利用类型、覆盖度密切相关。
而利用遥感技术为研究区域的植被覆盖度的提取提供了极大的便利。
根据植被覆盖度的像元二分模型,通过遥感传感器所观测到的信息可以表达为由绿色植被部分所贡献的信息和由无植被覆盖( 裸土) 部分所贡献的信息两部分组成。
像元二分模型估算植被覆盖度时多采用光谱植被指数( SVI) ,此时植被覆盖度的估算公式为:f c=SVI m−SVI min max min式中:SVI m为某像元具体某时间的植被指数,SVI min代表裸土条件下的植被指数;SVIm ax代表植被完全覆盖条件下的植被指数。
4.1.2 RS 在 LS 及 P 因子获取中的应用通过遥感手段获取高分辨率影像,进而获取数字高程模型,例如可通过干涉雷达技术获取的雷达影像获取地形高程数据。
已有研究表明 SRTM 数据适用于土壤侵蚀评价中地形因子的提取,利用 SRTM 数据获取30m 分辨率的 DEM 数据,然后通过 ARC / INFO 的GRID 模块提取地形坡度和坡长因子。
通过获取的遥感影像,对影像进行监督分类结合目视解译的方法,获取研究区域的土地利用类型分类图,从而确定 P 因子。
4.2 GIS 在土壤侵蚀研究中的应用4.2.1土壤侵蚀因子的获取对于常用的 USLE,GIS 常用于获取 C 和 LS 因子,而对于 R 因子获取,研究中通常能够获取的的是各水文观测站的点数据及多年的等降雨量线,通过GIS 对其进行插值,内插生成研究区域的降雨量及 I的栅格数据,从而利用 GIS60的栅格运算模块进行计算。
对于比较复杂的模型则需要经过更为复杂的空间分析运算后获取各个模型所需要的参数数据,最后经过格式转换得到所需的格式数据。
4.2.2 土壤侵蚀模型中的因子运算及结果的可视化ARCGIS 的 GRID 模块具有很强的图层运算功能,而 GIS的可视化功能则能更直观有地效将各因子图层的运算结果展现出来。
通常采用已有的土壤侵蚀模型或自建的模型在 GIS 中进行空间叠加运算,最终通过水土流失分布图、等级图或区划图的方式进行土壤侵蚀评价、预测和为水土保持决策支持提供依据。
GIS运用于土壤侵蚀研究中具有以下优点:(1)GIS特有的采集、存贮、分析、再现空间信息的功能使之成为土壤侵蚀空间数据管理和分析的有力工具;(2)可以充分利用信息技术,对数据反复查对、存储和更新,有利于土壤侵蚀的动态监测,与其它监测方式相比,成本相对较低;(3)GIS可以避免定点观测数据的不足,有利于数据的全面获取;(4)基于GIS技术建立的土壤侵蚀预测模型包容了土壤侵蚀的各个因素,减少人为定级的主观性;(5)GIS、RS一体化在土壤侵蚀中的应用使得图像、图形和编辑软件得到有机结合,对土壤侵蚀演变过程进行快速监测,有利于从宏观上把握土壤侵蚀演变与分布情况.5 GIS 与 RS 的土壤侵蚀研究中存在的问题和解决方法5.1 GIS 在土壤侵蚀研究中存在的问题及发展前景几十年来,地理信息系统在土壤侵蚀量的定量研究中的应用取得了很大的进展,GIS 在土壤侵蚀研究中的应用已从最初的数据管理、专题制图发展成为辅助进行空间分析与建模研究的便利工具,并由松散的结合逐步向紧密的集成和完全集成发展。
但是GIS 在土壤侵蚀定量研究还存在许多不足,如水土保持管理信息系统的体系结构、关键技术、标准化、数据、结构等各方面,均尚无统一的模式,使信息共享困难;土壤侵蚀测报技术未标准化,土壤侵蚀测报智能化系统仍处于探讨阶段,使测报结果带有主观因素,误差较大; GIS 在土壤侵蚀建模中,以松散结合为主,模型与 GIS 独立开发,需要进行大量的文件导入导出工作,结合效率低; 将侵蚀过程模型与 GIS 结合,进行流域侵蚀、产沙的时空变化规律的研究较少; GIS 在土壤侵蚀研究中的应用集中于水蚀,在风蚀和冻融侵蚀的研究应用少。
总的来说当前 GIS 的应用主要体现在图形的显示和地形地貌的空间分析上,对于利用多元回归模型进行水土流失计算来说 GIS 可以贯穿模型的设计、计算、空间分析和结果的显示。
随着 GIS 技术的日益成熟,开发出越来越多的新技术,如 GPS、RS 与 GIS 的集成技术 WebGIS 技术,Corn GIS 技术,3D、4D、GIS 及 GIS 的可视化技术等。
这些新技术的发展及在土壤侵蚀研究中的应用,使土壤侵蚀定量研究获得了更高的技术支撑,研究方法更趋完善、手段更加先进,研究成果的可信度、精确度大大提高。
因此,今后应在以下面加强研究: 利用 GIS建立全国土壤侵蚀标准多源数据数据库,开发土壤侵蚀信息管理系统,结合“3S”集成技术,实现智能化遥感解译和土壤测报系统,结合 WebGIS 技术实现信息的共享; 在 GIS 支持下,建立适于中国自然条件的土壤侵蚀预报模型和宏观区域水土流失预测预报模型;用虚拟 GIS 技术直观展现土壤侵蚀过程,模拟土壤侵蚀时间和空间上的变化; 利用 GIS 开发物理过程模型,估算流域侵蚀产沙时空分布的侵蚀预报模型。