基于“3S”技术的区域土壤风蚀研究及系统设计

摘要

土壤风蚀是造成土地沙漠化的主要原因之一，是干旱半干旱地区常见的一种现象。土壤风蚀已成为全球环境、生态、水土保持和土壤等领域研究的热点问题。山西省晋北沙漠化区是全国沙漠化监测与防治的重点地区，土壤风蚀是研究区典型的生态环境问题。本文基于不同地表类型的土壤风蚀模型，系统研究了晋北沙漠化区2001-2014年土壤风蚀状况及空间差异。然后，分类研究了不同市、不同土地类型和不同气候分区的土壤风蚀状况。在此基础上，基于替代方案法系统分析了研究区土壤风蚀影响因素。最后，基于“3S”技术，设计开发了晋北沙漠化区土壤风蚀可视化系统。主要的结论如下：
　　（1）2001-2014年晋北沙漠化区的平均土壤风蚀模数达到4.672t/(hm×a)，属轻度风蚀。地域分布上为南部区域风蚀低于北部，主要分布在浑源县、大同县、左云县、右玉县、五寨县、阳高县和新荣区等地。总体上2001-2014年晋北沙漠化区土壤风蚀总量和土壤风蚀模数均呈下降的趋势。具体如下：2001年、2005年、2010年和2014年的平均土壤风蚀模数分别为6.832t/(hm×a)，3.892t/(hm×a)，4.362t/(hm×a)和2.552t/(hm×a)；土壤风蚀总量分别为2.09×107t，1.19×107t，1.31×107t和0.76×107t。
　　（2）晋北沙漠化区的不同市、不同土地类型和不同气候分区的土壤风蚀状况存在显著差异。研究发现晋北沙漠化区中三个市的土壤风蚀模数中大同市最大，为5.142t/(hm×a)，忻州市最小，为3.232t/(hm×a)。研究区耕地的平均土壤风蚀模数较大，为8.802t/(hm×a)，林草地较低，为0.832t/(hm×a)；研究区中气候II区的平均土壤风蚀模数较大，为5.172t/(hm×a)，气候III区的平均土壤风蚀模数最小，为2.662t/(hm×a)。
　　（3）降水对研究区土壤风蚀的影响相对较弱，植被覆盖度因素与风力因素是影响土壤风蚀的主要因素。研究发现，在研究区中风力因素的影响占到77.7％，而植被覆盖度的提高效应占到22.3%，说明工程因素起到作用，并且研究区生态工程的生态效益正在呈现。
　　（4）本文以C＃语言、ENVI/IDL和ArcGIS Engine为混合开发平台，以研究区的遥感数据、气象数据、土壤数据等为基础信息，集成土壤风蚀模型，设计开发了晋北沙漠化区土壤风蚀可视化系统。详细阐述了该系统设计的目标和技术路线及该系统的体系结构和功能，形成了基于“3S”技术的典型区域土壤风蚀可视化系统的设计思路和方法。该系统可为防治晋北地区土地沙漠化，减轻风沙危害，改善和减缓沙区生态环境日趋恶化的局面提供科技支撑。

目录

第一章 绪论

1.1选题背景

1.2研究意义和目的

1.3国内外相关研究进展

1.4论文的组织结构

第二章 研究区概况、数据和方法

2.1研究区概况

2.2土壤风蚀因子的获取与处理

2.3研究方法

第三章 2001-2014年晋北沙漠地区土壤风蚀现状研究

3.1晋北沙漠化区土壤风蚀现状评价

3.2晋北沙漠化区土壤风蚀年际变化

3.3晋北沙漠化区不同市的土壤风蚀年际变化

3.4晋北沙漠化区不同土地类型的土壤风蚀年际变化

3.5晋北沙漠化区不同气候分区的土壤风蚀年际变化

3.6本章小结

第四章 2001-2014年晋北沙漠化区土壤风蚀影响因素研究

4.1气候因素

4.2植被覆盖度

4.3风速和植被覆盖度的对比评价

4.4工程因素

4.5本章小结

第五章 基于“3S”技术的土壤风蚀系统设计与实现

5.1系统总体设计

5.2系统关键技术与实现

5.3系统的功能实现

5.4本章小结

第六章 结论

6.1结论

6.2创新和不足

附录

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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