陕西省水蚀土壤因子指标插值方法比较研究

基于地统计学原理和半变异理论,采用地理信息系统技术定量研究了陕西省水蚀土壤因子指标的空间变异特征。分析比较了反距离权重法、样条函数法与普通克吕格法对陕西省土壤因子指标空间插值的精度。结果表明,研究区土壤抗冲系数具有中等强度的空间相关性,块金系数为32.29%,而稳渗速率、崩解速率、抗剪强度均表现为强烈的空间相关性,块金系数分别为13.19%,11.61%和12.98%。综合考虑平均相对误差、均方差及插值效果,认为普通克吕格法最好,更能反映土壤参数的空间特征并符合区域水土流失模型对数据的要求。对于普通克吕格法,稳渗速率的Lag步长为30 000 m,半方差理论模型为指数模型;抗冲系数、崩解速率、抗剪强度的Lag步长为55 000,半方差理论模型均为高斯模型。在空间分布上,各指标随土壤类型由北到南呈现明显的地带性规律。

基于GIS的黄土丘陵区土壤水库库容组成及其定量分析——以陕北安塞县为例

以空间图形和数据库为基础,对土壤水库的相关技术指标、研究深度和静态库容组成等进行了描述、界定和计算。研究认为:安塞县5m深土层土壤水库总库容为1419.78mm/416156万m3,其中死库容占土壤总库容的21.08%,重力库容占土壤总库容的13.82%,有效库容占土壤总库容的65.10%,最大有效库容占总库容的78.92%;从土地利用类型方面来看,坡耕地和荒坡地总库容量最大,分别占研究区土壤水库总库容的37.65%和36.04%;从坡度分级方面来看,>25°和10°～15°坡度级别土壤总库容量最大,分别占研究区土壤水库总库容的41.50%和30.52%;峁坡和沟坡土壤水库库容组成基本相等。

基于GIS的区域土壤侵蚀模型设计

区域土壤侵蚀模型是国家和区域土壤侵蚀调查、水土保持宏观规划的支持工具。借鉴国外区域土壤侵蚀模型,以DEM栅格为空间单元,对区域土壤侵蚀的单元模型进行定量表达,包括降雨、植被截留、入渗,微地形填洼等,并利用GIS功能完成径流传递和汇集部分的计算,建立了区域土壤侵蚀模型。所建立模型在延河流域的试运算,结果接近现实,能反映土壤侵蚀时空分布趋势。模型的建立可为水土保持的宏观决策提供支持。

基于等高线的黄土高原小流域地形虚拟

黄土高原地形三维虚拟是"数字黄土高原"的基础,可为区域水土保持生态建设提供科技支撑。针对直接在地理信息系统软件中观察三维场景存在的控制交互能力不足问题,提出综合利用地理信息系统软件的地形插值算法,基于MFC框架下的OpenGL程序设计的思路,实现地形的真实感三维虚拟。以黄土丘陵沟壑区康家沟小流域为例,等高线数据在AutoCAD和ArcView软件中处理,生成ASCII格式的规则网格DEM数据,依据它们绘制三角形带,采用加权平均法求得各点的法向量,设置光照与材质模式,添加动态天空背景,实现了该流域地形的真实感三维虚拟,并增加交互能力,完成自由漫游与多角度观察。

基于GIS的广东省土壤的作物适宜性图谱研究

地学信息图谱是用图谱思维方法归纳、总结、抽象和概括复杂地学现象或过程的前沿性研究领域，具有挖掘地学现象“格局与过程”内在规律的优势。本研究以广东省土壤资源研究对象，运用地学信息图谱的理论，把环境信息模型与各种现代信息技术集成的方法，对土壤资源环境基础信息及其他相关信息进行处理，经过图谱思维的抽象概括，构建出省级区域土壤资源作物适宜性的空间格局信息图谱。图谱可用于揭示土壤生态环境及其各要素的空间形态结构与适宜性变化规律，形成对土壤资源与环境更深层次的认识，为农业生产和生态环境规划决策提供重要的科学依据和具体实施方案。并探索一个土壤资源的可视化研究体系。本研究主要内容包括: (1) 由于影响作物生长的因子复杂多样,其生理生态数据也难于获取，本文以FAO的Ecocrop1为基础，根据广东省的气候带类型和本省独特的气象条件，从1710种作物中筛选了包括粮食作物、经济作物、水果和蔬菜等共126种气候适宜型作物。解决了在大区域筛选多种作物的难题，从而使得大区域内快速开展作物适宜评价成为可能。 (2) 在分析广东省土壤生态环境主要特征及各因子之间作用关系基础上，提出以气候因子为筛选适宜性评价对像的基本条件，以土壤因子为筛选的细化条件，再根据社会经济发展状况，种植历史等因素，得到66种候选评价作物。 (3) 提出了基于土壤资源的作物适宜性图谱的评价指标体系。根据作物生长对土壤资源的要求，确定了包括坡度、土壤有效深度、土壤排水情况、土壤质地以及土壤pH等五个因子为评价指标。并给出所有被评价作物针对不同指标的适宜性评价模型。 (4) 构造了单因子逐一评价、多因子综合评判的方法，通过该方法构建了广东省土壤资源66种作物适宜性图谱，以谱系的形式直观地揭示复杂的生态环境因子的空间分异规律。构建了基于广东土壤生态环境各因子评价指数诊断图，直观而准确地反映各因子的特征、优势及面临的主要问题。 (5) 将定性方法与定量方法相结合，以生态学理论为依据，以植物生长的生理条件为原则，探讨了大区域多作物适宜性评价的技术路线。该方法可以快速高效地评价省级区域土壤的多种作物的适宜性。 (6) 基于地学信息图谱固有的海量信息的特点，构建了广东省土壤资源作物适宜性图谱信息管理系统。该系统可以方便地查询和使用因子诊断图谱以及土壤资源的适宜性图谱，是共享成果的一个开放平台，提高了成果的使用效率。

基于GIS的长白山森林资源动态与经营分析-以白河林业局为例

本文结合野外调查和森林经营资料，以GIS为核心技术，综合空间分析与多种统计方法，研究了采伐干扰下白河林业局森林资源的动态变化，并使用FoREsTA严森林资源经营管理决策支持系统进行模拟，对多种采伐方案进行了系统的研究。该研究对指导整个长白山区的采伐经营，保护森林资源，实现森林生态系统科学经营与景观管理具有重要的理论意义。主要结论如下：①采伐活动在一定时间内改变植物种群的生态位，伐后10年7个树种的生态位宽度升高并逐渐高出原始林的生态位宽度。其生态位重叠从采伐后至伐后5年降低，以后逐渐升高，20年时与原始林基本相同；伐后灌木种群的生态位宽度与生态位重叠都增大，伐后巧年逐渐降低，伐后20年与原始林基本相同。②采伐强度影响植物群落的多样性，10％采伐强度采伐干扰的乔木的多样性伐后先降低再逐渐增加，20％和30％采伐强度采伐干扰的乔木的多样性随时间变化没有明显的规律；10％与20％采伐强度的灌木的多样性伐后先升高再降低，30％采伐强度的灌木多样性伐后先减少再增加；在所有采伐干扰中，草本层的多样性自伐后5年起逐渐升高，伐后20年，多样性基本趋于稳定。与原始林的多样性相比，10％的采伐强度可以增加乔木、灌木和草本的多样性，20％采伐强度增加了灌木的多样性。③经过13年经营，白河林业局森林林龄、单位蓄积和郁闭度较高等级的森林面积减少，较低等级的森林面积增加。林分质量下降。④经过13年，林业用地景观更加破碎，复杂程度降低，人类的干扰程度增强；基于景观划分的经营类型出现较大差异。⑤利用FoREsTA严决策支持系统进行采伐决策时，应该根据资源分布选择不同的采伐方案。从景观经营的角度，森林景观空间结构方案以及森林景观空间结构方案与实际木材采伐方案相组合后的方案更具有参考价值。