川中丘陵地区土壤侵蚀定量评价研究

摘要

土壤侵蚀定量评价是拟定区域土壤侵蚀防治政策的重要依据，以往专业技术人员在进行土壤侵蚀研究时均是以地形图为参照，通过目视判读耗时耗力地勾绘侵蚀图斑，工作量大且较难实现大区域的土壤侵蚀监测和评估。随着3S(RS、GIS、GPS)技术的迅速发展和日趋成熟，为土壤侵蚀定量评价研究提供了新的解决思路。
　　本文选择川中丘陵地区作为研究区，以川中丘陵地区2010年度的降雨、土地利用、土壤、地形、遥感影像等资料为数据源，将RS、GIS等现代技术与传统RUSLE模型、基于SMA的RUSLE模型和BP人工神经网络模型相结合，从多个方面对川中丘陵地区2010年的土壤侵蚀状况进行定量评价。通过对比分析三种模型的评价结果，得出基于SMA的RUSLE模型的土壤侵蚀评价结果最为理想。最后，将该模型的土壤侵蚀评价结果进行土壤侵蚀强度分级，进一步分析了川中丘陵地区不同土地利用类型、植被覆盖度、土壤类型、高程带对土壤侵蚀空间分布的影响。最终得到以下四点主要的研究成果:
　　(1)构建了川中丘陵地区土壤侵蚀因子空间数据库。根据土壤侵蚀定量评价模型的规定，以TM数据、实测数据、气象数据、专题图件和文字资料等作为数据源，利用ArcGIS10.1和ENVI5.1等软件，提取了R-降雨侵蚀力因子、K-土壤可蚀性因子、C-植被覆盖管理因子、LS-坡度坡长因子和P-水土保持措施因子等主要的土壤侵蚀因子。此外，针对侵蚀因子特性建立了其空间数据库，并分析了其变化特性。
　　(2)进行了川中丘陵地区2010年土壤侵蚀评价。分别采用传统RUSLE模型、基于SMA的RUSLE模型和BP人工神经网络模型三种方法对川中丘陵地区2010年土壤侵蚀状况进行了定量评价，对该地区的土壤侵蚀强度特性进行了深入的研究。研究结果表明，通过传统RUSLE模型、基于SMA的RUSLE模型、BP人工神经网络模型运算得到的该地区的平均土壤侵蚀模数分别是38.8t/(hm2·a)、18.3 t/(hm2.a)和12.7 t/(hm2.a)。利用传统RUSLE模型计算的土壤侵蚀强度总体偏高，BP人工神经网络模型计算的结果总体偏低，基于SMA的RUSLE模型计算的结果适中，评价结果较为理想。
　　(3)阐明了川中丘陵地区土壤侵蚀空间分异特征。研究区西南部分的屏山县，以及西北边角的盐亭县，侵蚀强度总体较高，中度侵蚀到剧烈侵蚀所占比例较大。研究区中部地区，主要位于资阳市、自贡市境内，以及内江市、眉山市东部和广安市西部地区，地势较平坦，植被覆盖较好，以轻度侵蚀和微度侵蚀为主。
　　(4)揭示了川中丘陵地区土壤侵蚀状况与四大环境因子的联系。研究区内不同土地利用类型的土壤侵蚀状况差异非常明显，土壤侵蚀综合指数最大的是低覆盖度草地，其土壤侵蚀综合指数为500.71，土壤侵蚀综合指数最小的是水域，其土壤侵蚀综合指数为仅有0.42;研究区不同植被覆盖度的土壤侵蚀综合指数由大到小依次为10％-30％＞10％＞30％-50％＞50％-70％＞70％-100％，整体表现出植被覆盖度越高土壤侵蚀抵御作用越强;不同土壤类型的土壤侵蚀综合指数不同，研究区各土壤类型的土壤侵蚀综合指数进行排序，由大到小依次是:粗骨土＞黄壤＞黄棕壤＞石灰（岩）土＞硬化地表＞紫色土＞水稻土＞黄褐土＞新积土＞潮土;川中丘陵地区土壤侵蚀受高程影响较大，川中丘陵地区各高程带上的土壤侵蚀综合指数整体较大，平均值为221.9。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 土壤侵蚀评价研究现状

1．2．2 土壤侵蚀经验模型研究现状

1．2．3 土壤侵蚀人工神经网络模型研究现状

1．2．4 存在问题

1．3 研究内容及技术路线

1．3．2 技术路线

第2章 研究区概况

2．1 自然环境概况

2．2 经济概况

2．3 人文概况

2．4 自然资源概况

第3章 评价指标数据获取与处理

3．1 传统RUSLE模型因子提取

3．1．1 降雨侵蚀力因子

3．1．2 土壤可蚀性因子

3．1．3 地形因子

3．1．4 传统植被覆盖管理因子

3．1．5 水土保持措施因子

3．2 基于SMA的RUSLE模型因子提取

3．2．1 混合像元

3．2．2 混合像元分解模型

3．2．3 植被覆盖管理因子的确定

3．3 人工神经网络模型评价指标提取

第4章 土壤侵蚀定量评价模型构建

4．1．2 传统RUSLE模型的应用

4．2 基于SMA的RUSLE模型

4．2．2 基于SMA的RUSLE模型的应用

4．3 人工神经网络模型

4．3．2 人工神经网络模型概述

4．3．3 BP神经网络的应用

4．4 不同土壤侵蚀定量评价模型结果对比

4．4．1 空间分布对比

4．4．2 统计分析对比

4．4．3 结论

第5章 土壤侵蚀定量评价结果分析

5．1 川中丘陵地区土壤侵蚀总体状况

5．2 不同环境因素影响下土壤侵蚀特征

5．2．1 不同土地利用类型的土壤侵蚀特征

5．2．2 不同植被覆盖度的土壤侵蚀特征

5．2．3 不同土壤类型的土壤侵蚀特征

5．2．4 不同高程带的土壤侵蚀特征

主要结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果