90000字论文范文基于遥感影像的土地风蚀校正模型研究

论文类型：论文范文

论文字数：90000字

论点：风蚀,模型,土壤

论文概述：

目前，虽然我国土壤风蚀在风沙地貌与沙漠化、风蚀影响因子、风蚀量监测与模型评估、风蚀强度分级、沙尘暴监测、风蚀防治技术等理论研究领域

论文正文：

第一章导言

1.1。背景
随着美国、前苏联、非洲等国家历史上严重的风蚀灾害的发生，土壤风蚀问题已经上升为一个全球性问题，引起了国内外许多学者的密切关注(环境署，1990年)。中国有大片干旱半干旱地区，是世界上受风蚀影响最严重的国家之一。受风蚀和荒漠化影响的地区已经占全国领土的1/2以上(西龙军，1997年)。风蚀灾害不仅容易造成浮尘、风沙等恶劣天气，还会导致农田土壤日益贫瘠，土壤颗粒逐渐变粗，土地生产力水平急剧下降，严重威胁人们的正常生产生活，影响该地区的社会经济发展(王涛，2004)。因此，迫切需要对干旱半干旱地区土壤风蚀监测进行深入的相关研究，为有效防治土壤风蚀和沙尘暴灾害提供技术支持。新疆维吾尔自治区位于中国西北边境，占全国总面积的1/6。它的地理位置极其重要。新疆地区是典型的温带干旱半干旱地区，地表植物少，土壤成分疏松，沙尘暴灾害频繁(高卫东，2008)。风蚀灾害严重威胁了新疆的生态环境，制约了社会经济的发展，甚至影响了全国的生态环境。新疆生产建设兵团土壤风蚀灾害极其严重，土壤风蚀监测预报对改善新疆地区乃至全国生态环境，实现经济社会可持续发展具有重要意义。

1.2。[土壤风蚀研究概述/br/]1.2。1.国内外风蚀研究综述国外土壤风蚀研究起步较早，已有近百年的历史。它们大致可分为以下四个阶段:萌芽早期、大发展阶段、理论检验与完善阶段、应用与整合阶段。
1.2。2.土壤风蚀监测与估算风蚀监测与估算一直是风蚀研究领域的热点和焦点。，2002年；胡云峰等人，2003)。不同的研究者对风蚀量的观测方法也提出了不同的观点和方法，如集沙仪监测方法(马余明，2001；荣凤娇，2004；刘永兵、岳德鹏，2005)，风蚀圈法(赵裴毅，2009)，钎焊法(虞照，1988；孔兴邦，1990；赵存宇，1992；徐斌，1993)，扫描摄影(邹薛永，1999；邢茂，2003)，风洞实验模拟(斯特劳斯尼杰，2005；；何大良，1983；董光荣等人，1987年；邹薛永，1994年；鲍陶虹，2010)，《风蚀模型评价》(伍德拉夫和西德维，1965年；；结肠。，1983年；哈根，1991年；绍尔塔。，1996年；Gregory等人，2004年；董志宝，1998；王训明，2001；臧英，2006)，i37cs同位素方法(萨瑟兰金属。，1991年；沙佩尔，1998年；严格平等，2003年；赵经行，2005)，等。上述方法要么局限于野外尺度，不能满足大尺度下快速估算区域风蚀量的需求，要么缺乏野外测量验证，测量结果仅限于定性研究或半定量描述。
近年来，“3S”技术在大规模区域风蚀研究中的应用越来越受到风蚀研究者的关注和重视。遥感应用于风蚀调查(德雷克，1997年；；张增祥，2001)，风蚀模型评价(GaborandJozsef，1998)，风蚀量估算(刘连友，1999)，沙尘暴监测(新疆郑等)。，2001)和风蚀影响因素的调查比较普遍，而地理信息系统的应用大多见于风蚀模型评价(Shietal)。，2007)，风蚀影响因素描述空(张国平、张增祥，2001)，风蚀监测与预测(沙佩尔，1998；)；绍尔塔。，1996年；陆和邵，2001).虽然国外对WEPS(风蚀预测系统)模型做了很大的改进，但希望利用地理信息系统和遥感技术的优势，在遥感生态模型的支持下，实现风蚀量的实时、逐网估算(Foxetal，2001)；在中国，岳耀杰和王艾敬(2011)首次提出了一种基于地面观测和遥感数据的区域土壤风蚀量反演方法，但将地理信息系统和遥感技术真正结合起来进行区域大尺度土壤风蚀量快速估算的研究和应用还很少见。
1。2.3.土壤风蚀模型
土壤风蚀模型是定量评价土壤风蚀动态变化、指导土壤风蚀防治和综合治理实践、评价水土保持生态效益的重要工具。自1965年美国提出世界上第一个一般性风蚀方程(WEQ)(伍德拉夫和侧壁，1965年)以来，土壤侵蚀模型不断发展。世界不同国家的不同学者也根据自己的需要提出了不同结构和不同复杂程度的模型。他们的类型日益增加和改善。自然过程分析和数据输入输出也有很大的差异。
1.2。3.1.模型分类
根据模型的物理机制、算法差异和数据要求，它们可以归纳为以下三类:经验模型、概念模型和物理模型。与概念模型和物理模型相比，经验模型是最简单的。它主要是通过对大量观测数据的模拟、统计和分析获得的。其参数由模型校准，在模型复杂性和数据依赖性方面低于其他两个模型。因此，如果输入数据和模型参数有限，经验模型成为首选。但是，该模型也有明显的缺点，即模型通常基于各种假设，忽略了物理过程和各种参数之间的非线性耦合关系，模型精度不高。概念模型是经验模型和物理模型之间的过渡模型。与经验模型相比，模型对自然过程的描述有所改进，但仍不深入。模型中各参数之间的过程机理和定量关系研究不清楚，参数的物理意义模糊。它只形成一个近似的模拟方程，通常更抽象。在数据方面，类似于经验模型，要求不高，但缺乏数据是参数率计时的缺点之一。
物理模型是对自然的真实描述。过程的抽象描述和参数的物理含义都相对清晰。该模型综合考虑了风蚀过程，不可避免地需要大量的数据和计算。虽然理论上可以测量所有参数，但是大量参数空的不均匀性增加了测量和验证的工作量。一些无法测量的参数也必须通过测量数据进行验证，因此也很难验证结果。一般来说，这三种模型并不完全独立，分化程度也不是特别明显。他们的分类只是一种人为的主观分类方法。对于某个模型，它可以是完整的经验模型、概念模型或物理模型，或者三者的组合。第二种建模方法正在成为当前的研究热点。

1.3。土壤风蚀模型存在的问题及发展方向................19-22
1.4。研究内容和技术路线................22-24
1.4.1。研究目的和意义................22
1.4.2。研究内容................22-23
1.4.3。技术路线................23-24
第二章研究领域概述................24-30
2.1。自然地理概述................24-27
2.1.1。地理位置................24
2.1.2。地形学................24
2.1.3。气候................24-26[/br/ ] 2.1.4。水文学的................26
2.1.5。土地................26
2.1.6。植物................26-27
2.2。土地利用现状................27-28
2.3。风蚀状况................28-30
第三章实验方案................30-41
3.1。风蚀模型研究................30-35
3.1.1。型号选择................30-31
3.1.2。模型修订................31-35
3.2。数据源选择和数据预处理................35-38
3.2.1。数据源选择:................35-36
3.2.2。遥感数据预处理；................36-38
3.3。现场调查和监测计划的设计................38-40
3.3.1。调查样本区总体设计................38
3.3.2。调查样本区域的数量设置为................38
3.3.3。勘测路线设置在................38-39
3.3.4。调查频率的设计................39[/比尔/] 3.3.5。调查工具和数据................39-40
3.3.6。调查和监测指数................40
3.4。摘要................40-41
第四章摘录................41-71基于遥感和地面测量的风蚀影响因子[/溴/] 4.1。风力系数................41-44
4.2。植被覆盖系数................44-52
4.3。土壤粒度因子................52-54
4.4。表面粗糙度系数................54-57[/比尔/] 4.5。土壤含水量因子................57-61[/比尔/] 4.6。风蚀测量因子................61-66
4.7。土地利用类型................66-70
4.8。摘要................70-71
第五章土壤风蚀校正模型的验证................71-75
5.1。2010年模拟土壤风蚀................71-72
5.2。2010年测得的土壤风蚀................72-73
5.2.1。测量材料和方法................72 [/BR/] 5.2.2。测量结果................72-73
5.3。对比分析................73[/比尔/] 5.4。摘要................73-75
第六章风蚀模型软件的构建及风蚀模数变化分析................75-87
6.1。风蚀模型软件的构建................75-78
6.2。风蚀模型软件运行................78-81
6.2.1。数据格式转换................78
6.2.2。模型数据存储在................78-80
6.2.3。模型计算................80-81
6.3。风蚀模型结果的表达与分析................81-84
之间................81-86
6.3.1。空 6.3.2。时间序列分析................84-86
6.4。摘要................86-87

结论

目前，虽然中国土壤风蚀在风沙地貌与荒漠化、风蚀影响因子、风蚀量监测与模型评价、风蚀强度分类、沙尘暴监测、风蚀防治技术等理论研究领域取得了较大进展，但中国土壤风蚀信息化水平仍然较低， 土壤风蚀快速定量监测模型系统和信息服务平台建设仍处于起步阶段，尤其是新疆地区，土壤风蚀监测模型系统尚未建立，信息化水平不高。
本研究将遥感和野外调查监测相结合，介绍了沙尘暴物理、地质统计学和“3S”技术方法，初步分析了风蚀模型的特点、风蚀影响因子的监测、计算和提取以及风蚀变化规律，探讨了遥感和地理信息系统在土壤风蚀研究中的应用，为土壤风蚀定量监测和风蚀快速估算提供了参考，为干旱半干旱地区的风蚀防治和农业可持续发展提供了科学依据。
本研究的创新之处在于:首次选择新疆生产建设兵团农一师S区作为研究对象，根据我国干旱地区土壤侵蚀的特点和研究区域的具体区域情况，对相应的土壤侵蚀模型进行了改进和完善。系统总结了一套基于遥感和地面测量提取风蚀影响因子的方法和技术体系。首次构建了一个基于C/S架构的模型软件系统，以DT地理信息系统核心服务为平台，以C#为开发语言，以Silverlight为界面开发工具，以sqlite为光数据库，为风蚀研究提供远程数据服务和快速风蚀估算服务。