土壤侵蚀监测新方法的新技术
土壤侵蚀监测新方法的新技术
(一)中国土壤状况
土壤是地球的皮肤, 在自然力和人类活动的作用下土壤或其他地面组成物质被剥蚀、分离、搬运、沉积, 形成土壤侵蚀。土壤侵蚀不仅造成诸如土壤养分流失、土地退化等原生问题, 还带来诸如洪水泛滥、河道淤积、水体面源污染等次生环境问题, 是当今世界普遍关注的环境问题。中国是土壤侵蚀最为严重的国家之一,全国的土壤侵蚀面积高达492万km2,占国土面积的51.2%.在漫长的时间里,由于遭到人类不当经济活动的干扰破坏,致使土壤侵蚀加剧.随着人口增长、资源缺乏、能源危机、粮食不足等问题的出现,人们为了满足人类社会发展之需,对土地资源的破坏越来越严重,破坏了生态环境的平衡,制约着经济的快速发展和社会的安定团结,土壤侵蚀问题显得更为严峻.
（二）土壤监测的意义
土壤侵蚀监测对土壤侵蚀发生、发展、危害及水土流失防治效益进行调查、观测和分析, 为认识水土流失现状、研究土壤侵蚀规律、制订水土流失防治规划、设计水土保持措施、评价水土保持效益和行政监督执法提供指导。
（三）土壤监测的方法及特点
自开始土壤侵蚀研究以来, 土壤侵蚀监测技术不断发展。1882 年德国土壤学家建立了微型径流观测小区, 开拓了土壤侵蚀定量监测的历史。径流观测小区的出现和迅速发展, 积累了大量的观测数据, 为土壤侵蚀预报模型的提出奠定了基础。常规土壤侵蚀监测方法主要包括调查法、径流小区法、侵蚀针法、水文法、模型估算法和遥感解译法等。常规方法野外工作量大、效率低、周期长, 不能适应现代土壤侵蚀监测高时效性、自动化、系统化的发展趋势。随着现代认识和技术水平的发展, 土壤侵蚀监测技术出现多学科的交叉结合, 监测精度也由定性到半定量、定量和精确定量的提升。先进的多元数据遥感监测、航拍技术、多孔径雷达技术、光电探测技术等开始融入土壤侵蚀监测领域。这里主要介绍现代地形测量、核素示踪、沉积泥沙反演和现代原位监测等现代土壤侵蚀监测方法
和技术,
现代土壤侵蚀监测技术提升了土壤侵蚀监测为科学研究和实践服务的能力: 基于土壤侵蚀地形演变的现代地形测量提供各种时空尺度高精度的监测数据; 核素示踪成本较低、操作简单, 能提供多年土壤侵蚀平均值; 沉积泥沙反演根据侵蚀泥沙的沉积特性反推流域土壤侵蚀, 成为回溯流域土壤侵蚀历史的有用手段; 现代原位监测是基于传感器和无线数据传输等现代技术的土壤侵蚀监测新理念,是满足土壤侵蚀监测快速化、自动化和系统化发展的重要方向。通过介绍土壤侵蚀监测领域出现的新方法和新技术, 以期促进其推广和应用。
3.1 现代地形测量
土壤侵蚀和沉积在地形上表现出细微变化, 现代地形测量技术监测土壤侵蚀和沉积的前提是能够甄别出这种微地形变化, 即满足精度要求。传统土壤侵蚀调查借助地形图在野外目视判读勾绘侵蚀图斑, 只能实现定性或半定量的评价。数字化测量技术的发展解决了传统方法费时费力, 精度低的缺点。数字高程模型( DEM ) 的出现极大方便了现代地形景观演化研究。利用DEM 进行土壤侵蚀监测主要分2类: 1)直接利用数字高程模型计算土壤侵蚀量或沉积量; 2)利用DEM 提取地貌特征值(坡度、坡长、坡向等) , 结合相关模型和水沙统计资料分析土壤侵蚀或沉积。
3.1.1 三维激光扫描
三维激光扫描仪在不接触被测目标, 不对流域坡面产生人为干扰的情况下获取目标若干点数据, 进行高精度的三维逆向模拟, 重建目标的全景三维数据或模型。基本原理是由激光脉冲二极管周期性发射出激光脉冲经旋转棱镜射向目标, 电子扫描探测器接受并记录反射回来的激光脉冲, 产生接受信号, 光学编码器记录整个过程的时间差和激光脉冲角度, 微电脑根据距离和角度计算采集点三维信息。目标范围内连续扫描便形成“点云”数据, 经后处理软件对“点云”处理, 转换成绝对坐标系中的模型并以多种格式输出。土壤侵蚀监测对2个时相的目标扫描数据进行配准和叠加处理, 分析计算土壤侵蚀和沉积量。侵蚀体积与侵蚀投影面积的关系: 坡度越小, 侵蚀面积越大, 沟蚀体积越小。
3.1.2差分GPS
全球定位系统( GPS)的实时动态测量技术采用实时处理2个测站载波相位观
测量的差分方法, 实时三维定位, 精度可达到厘米级。基本原理是: 2台GPS接收机分别作为基准站和流动站并同时保持对5颗以上卫星的跟踪。基准站接收机将所有可见卫星观测值通过无线电实时发送给流动站接收机。流动站根据相对定位原理处理本机和来自基准站接收机的卫星观测数据, 计算用户站的三维坐标。利用GPS获取目标多时相DEM 并将其配准到同一坐标系, 对比获取目标的土壤侵蚀量或沉积量。高精度GPS在切沟侵蚀监测中全天候不受任何天气的影响，全球覆盖（高达98%），三维定点定速定时高精度，快速、省时、高效率，应用广泛、多功能，可移动定位。
3.1.3 摄影测量
摄影测量技术发展到当代, 经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量3个发展阶段。特别是数字摄影测量的出现, 融合了摄影测量和数字影像的基本原理, 应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等技术, 将摄取对象以数字方式表达。GPS辅助动态精密定位, 实现空中自动三角测量, 提高摄影测量的效率和精度, 即利用安装在飞行器上和设在地面多个基准站的GPS 获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标, 将其视为附加摄影测量观测值引入摄影测量区域网平差中, 以空中控制代替地面控制来进行区域网平差。
所摄影像是客观物体或目标的真实反映，信息丰富、形象直观，适用于大范围地形测绘，成图快、效率高；产品形式多样，
3.1.4 差分雷达干涉测量
合成孔径雷达( SAR)以飞机或者卫星为搭载平台, 通过接受能动微波传感器发射微波被地面反射的信息来判断地表的起伏和特征。SAR 同时还记录反射电磁波的相位信息。合成孔径雷达干涉测量技术( InSAR )是将SAR 单视复数( SLC )影像中的相位信息提取出来, 进行相位干涉处理得到目标点三维信息。由于InSAR是相干成像系统, 对每一地面像点都同时记录雷达波的振幅和相位信息。差分雷达干涉测量利用重复轨道观测获取干涉相位,通过差分处理去除 2 次观测的共有量, 得到形变相位, 反算地形变化量。差分雷达干涉测量具有一定的穿透能力, 能克服不良天气的影响, 对地形变化监测精度可以达到厘米级或者更高, 具有连续空间覆盖特征。
3.1.5 低空无人飞行器遥感系统
低空无人飞行器遥感是随计算机、GPS 和飞行控制技术发展而兴起的一种遥感测量系统, 集飞行器控制技术、遥感传感技术、通讯技术、GPS 差分定位技术于一体, 以无人飞行器为飞行平台, 高分辨率数字遥感设备为机载传感器, 获取低空高分辨率遥感数据。性能稳定、质量轻的无人驾驶飞行平台是该系统的基本硬件设施。遥感传感器和控制系统用于获取遥感影像, 是系统的重要组成部分。飞行控制系统用于飞行器控制和携带设备管理, 是系统的中枢神经。无线电遥测遥控系统则用于向地面发送飞行数据和遥感设备的状态参数, 遥控系统则是地面人员向飞行器及设备发出任务命令的传输系统。无人飞行器低空遥感系统具有机动、快速、经济等优势, 解决了传统航空摄影技术对机场和天气条件的依赖性、成本高、周期长等问题, 在土壤侵蚀监测中具有广泛的应用前景。
3.1.6 光电侵蚀针系统
光电侵蚀针是在一个透明的聚丙烯管中依次排列的一组光电池感应可见光, 入射子激光发出的光生载流子在外加偏压下进入外电路后, 将光信号转变为电信号, 形成可测光电流, 根据探针传感器产生的电压与探针暴露长度正比例关系推算侵蚀深度。光电侵蚀针可自动监测土壤侵蚀和沉积过程, 连续记录地貌变化。
3.2 核素示踪
随着核素分析技术的发展和利用, 核素示踪成为土壤侵蚀监测的一种新方法。核素示踪在不改变原地貌、不需要固定的野外观测设施的条件下对土壤侵蚀进行定量表达, 具有成本小, 劳动强度低, 分析和量化精度高等特点。其基本原理是: 测定研究区土壤核素含量和空间分布, 比较其核素含量与环境核素的输入量, 即本底值的差异来表征该区的侵蚀或沉积。当测量点的核素含量超过了本底值, 表
明该点存在沉积过程; 当测量点的核素含量低于本底值, 表明该点发生侵蚀过程。建立土壤侵蚀、泥沙沉积与核素含量之间的定量关系, 利用定量模型将测量点的核素含量转换为土壤侵蚀或沉积量。核素示踪的关键是核素本底值的确定, 可以通过长期核素沉降监测数据计算得到, 也可在研究区内或附近选取本底值样点测得。本底值样点一般选取为既没有发生侵蚀也没有发生沉积的部位。目前, 应用放射性核素示踪土壤侵蚀成为研究热点。常用的137 C s、210 Pbex和7 Be
都是大气散落核素, 即分散于大气中的核尘埃随干湿沉降到达地表后快速、强烈地吸附在土壤颗粒上, 形成土壤中的放射性核素。吸附于土壤颗粒上的核素随土壤颗粒运用发生迁移, 土壤中核素的运动和再分布能够反映出土壤颗粒侵蚀和再分布的情况。
3.3 沉积泥沙反演
湖泊或塘库沉积泥沙是流域侵蚀土壤的汇, 记录流域近期环境变化。泥沙反演法利用保存在湖泊或塘库泥沙沉积序列中的各种信息来重构流域土壤侵蚀和沉积过程。沉积泥沙反演主要通过2种途径实现: 1)利用积沙量计算湖泊或塘库淤沙模数、河流含沙量、泥沙输移率、土壤侵蚀速率; 2)利用保存在泥沙中的各种物理、化学、生物和放射性性质示踪泥沙来源.
沉积泥沙测量通过确定流域侵蚀面积、沉积面积和沉积时间, 用塘库泥沙沉积量来推算淤沙模数。在不考虑泥沙输移比或者泥沙输移比已知的前提下, 计算流域土壤侵蚀模数。
3.4 现代原位监测
随着现代数据采集、无线传输和数据自动分析技术的发展, 现代原位观测成为土壤侵蚀监测发展的新方向。不同于径流小区、侵蚀针等传统原位监测技术, 以土壤侵蚀自动监测系统为代表的现代原位监测满足了监测数据时效性和完整性的要求, 适应系统化、自动化需求, 基于光电探测、无线数据传输和远程控制等技术, 集气象、水文、土壤、泥沙、水质数据采集、传输、分析、管理、评价和输出为一体的立体监测平台。
四结语
土壤侵蚀监测技术众多, 不同的方法有其适用的时空尺度和前提。实践证明, 三维激光扫描、差分GPS、核素示踪、沉积泥沙反演、自动测量系统等一批新方法和新技术适应土壤侵蚀监测的理论发展和实际需要, 具有巨大的潜力, 是今后土壤侵蚀监测研究的方向。在选择土壤侵蚀监测方法时, 必须根据研究区具体特征(尺度, 气候、水文、地形、植被、土地利用等)和任务要求(时间、成本、精度)等综合考虑, 选取适当的方法。
水土流失监测教程文件
《水土流失与荒漠化监测》课程实习 姓名：康文棋 专业名称：水土保持与荒漠化防治 年级： 2007 级 学号： 070407006 指导教师：扬志坚 成绩：
二Ο一一年一月 专题一：坡地径流小区的设计及观测方法 一、实习目的 水土流失与荒漠化监测实习是水土保持与荒漠化防治专业教学计划的重要组成部分，通过专业课程教学实习与生产实践和科学实践的有机结合，目的是使学生能够通过水土保持监测的野外训练，巩固所学知识，进一步提高学生独立工作和解决实践问题的能力，以适应社会的需要。通过加强对坡地径流场小区的建设、维护管理、数据采集和审核整编等环节的控制，为精确合理的水土保持定点监测数据的获得提供了全面的保障，做好数据整编与成果分析发布，为生态环境建设提供科学可靠的数据依据。 二、实习时间 2011年1月4日——1月10日 三、实习地点 福州金山水土保持科教园、 四、实习主要内容 （1）坡地径流小区如何选址径流场应选择在地形、坡向、土壤、地质、植被、地下水和土地利用情况有代表性的地段上。坡面尽可能处于自然状态，不能有土坑、道路、坟墓、土堆等影响径流流动的障碍物。径流场的坡面应均匀一致，不能有急转的坡度，植被覆盖和土壤特征应一致。植被和地表的枯枝落叶应保存完好，不应遭到破坏。径流场应相对集中，交通便利，以利于进行水文气象观测，同时也利于进行人工降雨试验。其它因素的考虑。（2）坡地标准径流小区的设计与实施在我国，坡地标准径流小区是选取垂直投影长20m、宽5m、坡度为5o或15o的坡面，经耕耙整理后，纵横向平整，至少撂荒1年，无植被覆盖。以坡度15o为准。 径流小区各组成示意图 （3）因子径流场的设计与实施
土壤侵蚀评价遥感研究进展
收稿日期：2008-12-30；修订日期： 2009-04-12基金项目：中国科学院知识创新工程重大项目 （KZCX1-YW-08-03）和水利部，官厅密云水库上游水土保持遥感监测二期工程（HW-STB2004-03）资助 作者简介：张喜旺（1979），男，河南辉县人，博士生，主要从事遥感与地理信息系统在水土保持方面的应用研究。E-mail:zxiwang@https://www.360docs.net/doc/7a17597858.html, * 通讯作者： E-mail:wubf@https://www.360docs.net/doc/7a17597858.html, 土壤侵蚀评价遥感研究进展 张喜旺，周月敏，李晓松，袁超，闫娜娜，吴炳方* （中国科学院遥感应用研究所，北京100101） 摘要：土壤侵蚀是世界范围内最重要的土地退化问题，对全世界范围内的农作物产量，土壤结构和水质产生负面影响，因此，对侵蚀进行适当评估，了解其空间分布以及侵蚀程度，对政策的制定、治理措施的实施都具有非常重要的指导作用。以遥感在土壤侵蚀中的应用为主线，介绍国内外多种土壤侵蚀评价方法，包括定性的判断和定量的计算。认为虽然遥感因其具有大面积重复观测能力，已经渗透到各种研究方法中，但无论是定性的方法还是定量的方法，遥感往往仅作为数据进行输入，而遥感的潜力并没有得到充分的发挥，遥感多源多时相的能力并没有得到充分的应用。目的是使今后的研究更加重视遥感的空间分析和动态监测能力，以及多源多时相的特性，使遥感真正在方法论上发挥其在土壤侵蚀监测中的重要作用。 关键词：土壤侵蚀；遥感；DEM ；GIS 中图分类号：TP 79：S157 文献标识码：A 文章编号：0564-3945（2010）04-1010-08 Vol.41,No.4Aug.,2010 土壤通报 Chinese Journal of Soil Science 第41卷第4期2010年8月土壤侵蚀是发生在特定时空条件下的土体迁移过程，受到多种自然要素和人类活动的综合影响。水 蚀是世界范围内最重要的土地退化问题，已经成为全球性的公害，通过减少表土层的有机质和养分含量而降低土壤生产力[1]，它通过对农作物产量、土壤结构以及水质[2,3]剧烈地影响着环境，并产生大量的经济损失，直接影响着人们的生活，通过沉积作用淤积江河、湖泊，损害基础设施，威胁人类安全。此外，侵蚀导致土壤以CO 2，CH 4的形式向大气中散射有机碳，从而影响全球变暖[4]。而全球变暖又反过来增强土壤侵蚀率[5]。因此，对侵蚀进行适当评估，了解其空间分布以及侵蚀程度，对政策的制定、治理措施的实施都具有非常重要的指导作用。自从研究土壤侵蚀一个多世纪以来[6]，国内外学者进行了大量的研究，提出了各种各样不同的侵蚀评价方法，包括定性的判断[7,8]以及定量的计算[9,10]。区域尺度的土壤侵蚀评价主要的困难在于数据的可获得性以及数据的质量[11]。遥感具有规则重复观测能力，可以提供了大区域的同质数据[12,13]，是进行环境和灾害动态监测的先进有效的技术手段，可以深刻地了解地表的特征及其变化。而侵蚀退化标志如地表裸露程度、地形地貌、植被覆盖度和土地利用方式的改变等是能够被遥感技术所记录和获取的，因此自20世纪70年代以来，遥感技术就被应用于土壤侵蚀调查。许多研究已经全面或部分地利用卫星遥感数据以许多不同的方式进行侵蚀评估，为方法的完善提供支 持，如光学影像对侵蚀特征[14]、植被[15]的研究，SAR 对地形[16]、 地表粗糙度[17]以及光学影像与SAR 结合对耕作方式的探测[18]等。而传统的土壤侵蚀遥感研究中主要是为了探测侵蚀特征和获取模型输入数据，遥感多源多时相的能力并没有得到发挥，空间分析和动态监测的能力并没有得到很好的应用。本文的目的是对土壤侵蚀评价中遥感的应用方法进行综述，并展望遥感在土壤侵蚀评价中发展趋势。 1 定性方法 1.1 目视判读 目视判读法(目视解译)主要是通过对遥感影像的判读，对一些主要的侵蚀控制因素进行目视解译后，根据经验对其进行综合，进而在叠加的遥感图像上直 接勾绘图斑(侵蚀范围)， 标识图斑相对应的属性(侵蚀等级和类型)来实现的。目视解译是土壤侵蚀调查中基 于专家的方法中最典型的应用。这一方法利用对区域情况了解和对水土流失规律有深刻认识的专家，使用遥感影像资料，结合其它专题信息，对区域土壤侵蚀状况进行判定或判别，从而制作相应的土壤侵蚀类型图或强度等级图，其实质是对计算机储存的遥感信息和人所掌握的关于土壤侵蚀的其它知识、经验，通过人脑和电脑的结合进行推理、判断的过程[19]。我国水土保持部门于1985年使用该方法，采用M SS 影像在全国范围内进行第一次土壤侵蚀遥感调
利用微波遥感监测反演裸露 地表湿度
利用微波遥感监测反演裸露 地表湿度 （2008.12 M.R.Feng） 摘要：本文主要讲叙微波遥感在反演土壤湿度方面的应用，其中主要是针对于主动微波遥感的方法，文中简单介绍了主被动微波遥感监测土壤表面湿度的原理，即基于干燥土壤和水体之间介电常数的巨大差异，重点在于如何区分土壤表面湿度和粗糙度信息，本文简单介绍了加拿大学者M.R.Sahebi和J.Angles基于RadarSat-1数据，利用多角度方法来反演地表参数(湿度和粗糙度)，通过比较三个经验模型(GOM、OM、MDM)模拟效果，最后MDM得到了较好的结果。 关键词：土壤湿度；微波遥感；粗糙度；反演 1 引言 1.1研究背景 土壤湿度是水文、农业、气象的主要基础信息，也是进行土地退化评价等生态环境研究的重要指标。土壤湿度与土壤的风蚀、水蚀等有着密切的关系。土壤湿度的研究方法可分为传统方法和遥感方法两大类。与传统的土壤水分监测方法相比，飞速发展的遥感技术手段监测土壤水分具有许多不可替代的优势，包括快速、实时、长时期动态大区域监测以及良好的时间空间分辨率。随着遥感技术的不断创新，遥感反演土壤湿度的方法也成为研究热点[1]。 土壤水分的监测由于受到面积大、监测环境条件等的限制，使实地测量的方法不能广泛应用，一些传统的土壤水分监测的方法已经不能满足要求，需要新的、快速的方法来实现。遥感技术具有快速、有效、宏观的等优点，在大面积土壤水分监测中具有明显的优势，而且遥感获取数据周期短可以实现土壤含水量短周期内的动态监测。目前土壤水分的遥感监测已经有许多的研究，并且形成了许多的理论和方法，各种方法都有自己的优势和特点，主要从不同的监测指标来实现土壤水分的监测，因此在监测精度与实用性上存在着很大的差别。目前遥感监测土壤水分的主要方法和模型也有不少，比如说表观热惯法、作物缺水指数法、距平植被指数法。但是利用微波遥感反演地表湿度是比较常见的方法，本文主要是讲叙微波遥感在监测地表湿度方面的应用，特别是对裸露的地表。 1.2研究现状 微波土壤水分遥感研究始于20世纪80年代, 其中最具代表性的是Ulaby利用试验数据得出土壤后向散射系数的主导因素为粗糙度和含水量。80年代后, Dobson和Ulaby利用车载、高塔、航空平台的微波数据研究了土壤湿度反演的最佳工作模式, 并一致认为小角度入射后向散射系数对土壤湿度最敏感。随着微波散射模型不断发展, 相继出现微波散射的小扰动模型、几何光学模型、物理光学模型、双尺度模型和积分方程模型A IEM。Doboson等在物理模型和试验研究
水土流失监测(最终版)
《水土流失与荒漠化监测》课程实习
专题一：坡地径流小区的设计及观测方法 一、实习目的 水土流失与荒漠化监测实习是水土保持与荒漠化防治专业教学计划的重要组成部分，通过专业课程教学实习与生产实践和科学实践的有机结合，目的是使学生能够通过水土保持监测的野外训练，巩固所学知识，进一步提高学生独立工作和解决实践问题的能力，以适应社会的需要。通过加强对坡地径流场小区的建设、维护管理、数据采集和审核整编等环节的控制，为精确合理的水土保持定点监测数据的获得提供了全面的保障，做好数据整编与成果分析发布，为生态环境建设提供科学可靠的数据依据。 二、实习时间 2011年1月4日——1月10日 三、实习地点 福州金山水土保持科教园、 四、实习主要内容 （1）坡地径流小区如何选址径流场应选择在地形、坡向、土壤、地质、植被、地下水和土地利用情况有代表性的地段上。坡面尽可能处于自然状态，不能有土坑、道路、坟墓、土堆等影响径流流动的障碍物。径流场的坡面应均匀一致，不能有急转的坡度，植被覆盖和土壤特征应一致。植被和地表的枯枝落叶应保存完好，不应遭到破坏。径流场应相对集中，交通便利，以利于进行水文气象观测，同时也利于进行人工降雨试验。其它因素的考虑。（2）坡地标准径流小区的设计与实施在我国，坡地标准径流小区是选取垂直投影长20m、宽5m、坡度为5o或15o的坡面，经耕耙整理后，纵横向平整，至少撂荒1年，无植被覆盖。以坡度15o为准。 径流小区各组成示意图 （3）因子径流场的设计与实施 根据试验的需要，参照坡地标准径流小区的设计与实施方法进行。实地考查分析。
（4）径流和泥沙的观测方法 A、径流量观测方法 流观测方法可根据径流场可能产生的最大、最小流量选定，一般常用的方法有体积法、量水计法、溢流堰法、混合法 观测仪器：水尺、浮子式水位计、超声波水位计、量水计、分水箱等 B、泥沙取样和测定方法 泥沙的取样方法最为常用的是在观测室蓄水池或流水中人工取样，或利用泥沙自动取样测定含沙量。取样器可以采用瓶式或其他形式. 用体积法观测径流时可在雨后一次取样，取样前先测定蓄水池中的泥水总体积，然后对泥水进行搅拌，分层取样。 取样后在室内过滤、烘干、称重，计算泥沙含量。 （5）降雨量等小气候的观测方法 用雨量计观测，主要仪器有雨量筒、虹吸式雨量计、翻斗式雨量计。 五、实习结果与分析 1 径流场建设 根据近年来的建设，在坡地径流场径流小区设计建设方面尤其要注意以下几方面事项： 1．1 选址 水土保持定位监测站点的合理选址是监测数据质量控制的首要条件，坡地径流场的选址除了要严格执行SL277-2002《水土保持监测技术规程》的要求外，仍需注意其他有关细节。在坡地径流场选址确定以后，要尽可能在同一坡向、同一坡位建设径流场所包含的若干径流小区，避免由于地形不同引起降雨或土层厚度等对流失量的影响：小区的选址要符合便于步道建设的原则，步道最好贯通所有径流小区。 1．2 小区设计 径流小区是水土流失定点监测的最基本单元，小区设计和建设的标准直接影响到观测数据的精度。径流小区主体包括小区护埂、集流槽、引水管、量水设备(分流桶和集流桶)4部分。小区护埂应采用砖砌结构高标砂浆抹面，护埂宽0.15 m，基础深0.30 m，高出地面0.30m，基础两侧的同填土一定要夯实，防止径流渗漏。护埂顶部做成有一定倾角的单面刃形斜坡，斜面朝外，如果小区相连，相连护埂应做成V字型，便于排水。同时需要注意避免踩踏而造成护埂破损，防止护埂处的降雨因滴溅进入小区内部，影响观测精度。 分流桶和集流桶是降雨产流后承接径流的常用量水设备，其容积大小和分流系数应根据径流小区的面积和会流特点，按50 a一遇洪水标准来确定[3]。北京地区分流桶常用9孔分流，部分小区分流孔都是均匀地布设在分流桶周同，其中1孔承接到集流桶。为此，分流桶是否摆放水平就直接影响到分流的均匀性通过近年来观察，分流不均匀(部分分流孔不出流)可造成观测数据非常大的误差。所以，要经常校核分流桶水平性。为了消除分流桶非水平造成的分流误差，可将分流孔均匀布设在对接集流桶的一侧。这样即使分流桶保持不了水平，也会大大减小分流的非均匀性，提高观测数据的精度。 2 径流场管理维护 综合的坡地径流场应该包括若干个不同类型的径流小区、气象场、实验室及其他大量设施设备。径流场科学到位的管理维护直接影响到观测数据的可靠性。 2．1 径流场管理
改良土壤、防止土壤侵蚀效应
第二章改良土壤、防止土壤侵蚀效应第一节对水蚀因素的控制作用 第二节林木根系固持土体作用 水土流失强度与特点 黄土高原：沟壑密度4－6/km2 ≥1000t/km2.a 轻度侵蚀 ≥10000t/km2.a 极强烈侵蚀轻度侵蚀 最高:66400 t/km2.a 42mm/a 南方：≥ 1000t/km2.a 强烈侵蚀 水土保持林－控制土壤侵蚀的重要生物措施 庞大的根系固持、网络、改良土壤； 枯枝落叶层消灭降雨动能，拦截、过滤、分散径流； 树干对土体的支撑； 林冠及地被物对降雨的拦截； 土壤较高的渗蓄能力； 生物小循环对土壤理化性质的改良。 生物措施的特点 从根本上改善生态环境条件； 控制侵蚀的效益随林龄的增加而增加； 具有相当的生产能力； 费用相对比较低； 只有坡面得到防护，工程措施的效益才会发挥出来。 第一节对水蚀因素的控制作用一、水蚀因素
二、对降雨动能的影响 三、对径流侵蚀的影响 四、对土壤抗蚀性的影响 五、控制侵蚀的效果 水蚀的定义* 是由于雨水降落在地面并以径流形式离开地面时，经过水的分散和搬运而造成的一种土壤侵蚀。与风蚀、重力侵蚀并称为土壤侵蚀。 引起土壤水蚀的基本动力 降雨雨滴打击地表土壤颗粒促使其结构分散的雨滴动能； 剥蚀地表土壤颗粒同时搬动已分散的土粒到沉积区的地表径流的切应力和搬运力。 一、水蚀因素 降雨：降雨动能、径流动能； 土壤：土壤抗蚀力（分散与悬浮能力）； 地貌：坡度、坡长、凸、凹； 地质：风化能力； 植被：类型、覆盖度、发育状况。 二、对降雨动能的影响 1.雨强变化 （Ic
水土保持监测常识
水土保持监测常识 1 （水土保持监测）是指对水土流失发生、发展、危害及水土保持效益进行长期的调查、观测和分析的工作。 2 水土保持监测是（把脉山河）的基本国情调查。 3 水土保持监测点的布设可分为（常规监测点）和（临时监测点）。 4 水土保持监测时段一般通常分为（建设期）和（运行初期）。 5 水土保持监测成果应报（上一级监测网络统一管理）。 6（水土保持监测预报）是国家生态建设宏观决策的基本依据，是水土保持事业的重要组成，是提高水土保持现代化水平的关键基础。 7 （水土保持监测费）就是对某区域进行水土流失监测所需要的费用。 8 对开发建设项目的水土流失监测费据监测内容及工作量定，主要包括两部分：一是对主体工程具备水土保持功能工程按其投资的（0.2%）计算，二是对水保方案新增措施按其一至三部分投资的（1%—1.5%）计算。 9 制定S L 277-2002《水土保持监测技术规程》的主要依据是《中华人民共和国水土保持法》、（《中华人民共和国水土保持法实施条例》）和水利部第12号令（《水土保持生态环境监测网络管理办法》）。 10 水土保持监测技术规程共（七章）内容分别是1> 总则
2> 监测站网 3> 监测项目与监测方法 4> 遥感监测 5> 地面观测 6> 调查 7> 开发建设项目水土保持监测 11 沿坡面向下运动的水流称为（坡面径流）。 12 坡面径流包括（地表径流)和（壤中流）。 13 坡面径流小区是1877年由德国土壤学家（沃伦）设计的，用于观测和研究森林植被对（土壤侵蚀）的影响。 14 （径流小区）是观测坡面水土流失量的常用方法。 15 利用径流小区观测坡面的水土流失量，是将在微小面积测定的结果扩展到整个坡面，属于（尺度扩展）。 16 石油建设项目水土保持监测通常采用的监测方法有（调查监测、地面定点观测与巡查监测） 17 监测资料实行报送制度分为（季报）和（年报）每季度末当月的（20号），对本季度监测情况进行汇总上报，年报时间为当年（12月25号）。 18 植被是覆盖地表的（植物群落）的总称，有自然植被和人工植被之称，也可分为（林草植被）和（作物植被）。 19 郁闭度等于（有林冠覆盖的点数）/（布点总数）×100％
土壤侵蚀监测新方法的新技术
土壤侵蚀监测新方法的新技术 (一)中国土壤状况 土壤是地球的皮肤, 在自然力和人类活动的作用下土壤或其他地面组成物质被剥蚀、分离、搬运、沉积, 形成土壤侵蚀。土壤侵蚀不仅造成诸如土壤养分流失、土地退化等原生问题, 还带来诸如洪水泛滥、河道淤积、水体面源污染等次生环境问题, 是当今世界普遍关注的环境问题。中国是土壤侵蚀最为严重的国家之一,全国的土壤侵蚀面积高达492万km2,占国土面积的51.2%.在漫长的时间里,由于遭到人类不当经济活动的干扰破坏,致使土壤侵蚀加剧.随着人口增长、资源缺乏、能源危机、粮食不足等问题的出现,人们为了满足人类社会发展之需,对土地资源的破坏越来越严重,破坏了生态环境的平衡,制约着经济的快速发展和社会的安定团结,土壤侵蚀问题显得更为严峻. （二）土壤监测的意义 土壤侵蚀监测对土壤侵蚀发生、发展、危害及水土流失防治效益进行调查、观测和分析, 为认识水土流失现状、研究土壤侵蚀规律、制订水土流失防治规划、设计水土保持措施、评价水土保持效益和行政监督执法提供指导。 （三）土壤监测的方法及特点 自开始土壤侵蚀研究以来, 土壤侵蚀监测技术不断发展。1882 年德国土壤学家建立了微型径流观测小区, 开拓了土壤侵蚀定量监测的历史。径流观测小区的出现和迅速发展, 积累了大量的观测数据, 为土壤侵蚀预报模型的提出奠定了基础。常规土壤侵蚀监测方法主要包括调查法、径流小区法、侵蚀针法、水文法、模型估算法和遥感解译法等。常规方法野外工作量大、效率低、周期长, 不能适应现代土壤侵蚀监测高时效性、自动化、系统化的发展趋势。随着现代认识和技术水平的发展, 土壤侵蚀监测技术出现多学科的交叉结合, 监测精度也由定性到半定量、定量和精确定量的提升。先进的多元数据遥感监测、航拍技术、多孔径雷达技术、光电探测技术等开始融入土壤侵蚀监测领域。这里主要介绍现代地形测量、核素示踪、沉积泥沙反演和现代原位监测等现代土壤侵蚀监测方法
土壤环境监测技术规范方案
土壤环境监测技术规范 土壤环境监测技术规范包括土壤环境监测的布点采样、样品制备、分析方法、结果表征、资料统计和质量评价等技术内容。 一、准备工作 主要准备工具，器材，用具等。 二、布点采样 样品由随机采集的一些个体所组成，个体之间存在差异。为了达到采集的监测样品具有好的代表性，必须避免一切主观因素，使组成总体的个体有同样的机会被选入样品，即组成样品的个体应当是随机地取自总体。另一方面，在一组需要相互之间进行比较的样品应当有同样的个体组成，否则样本大的个体所组成的样品，其代表性会大于样本少的个体组成的样品。所以“随机”和“等量”是决定样品具有同等代表性的重要条件。 1.布点方法 1)简单随机 将监测单元分成网格，每个网格编上号码，决定采样点样品数后，随机抽取规定的样品数的样品，其样本号码对应的网格号，即为采样点。随机数 的获得可以利用掷骰子、抽签、查随机数表的方法。关于随机数骰子的使用 方法可见GB10111《利用随机数骰子进行随机抽样的办法》。简单随机布点 是一种完全不带主观限制条件的布点方法。 2)分块随机 根据收集的资料，如果监测区域内的土壤有明显的几种类型，则可将区域分成几块，每块内污染物较均匀，块间的差异较明显。将每块作为一个监 测单元，在每个监测单元内再随机布点。在正确分块的前提下，分块布点的 代表性比简单随机布点好，如果分块不正确，分块布点的效果可能会适得其 反。 3)系统随机 将监测区域分成面积相等的几部分（网格划分），每网格内布设一采样点，这种布点称为系统随机布点。如果区域内土壤污染物含量变化较大，系
统随机布点比简单随机布点所采样品的代表性要好。 2.基础样品数量 1)由均方差和绝对偏差计算样品数 用下列公式可计算所需的样品数： N=t2s2/D2 式中：N 为样品数； t 为选定置信水平（土壤环境监测一般选定为95%）一定自由度下的t 值（附录A）； s2 为均方差，可从先前的其它研究或者从极差R（s2=（R/4）2）估计； D 为可接受的绝对偏差。 2)由变异系数和相对偏差计算样品数 N=t2s2/D2 可变为：N=t2CV2/m2 式中：N 为样品数； t 为选定置信水平（土壤环境监测一般选定为95%）一定自由度下的t 值（附录A）； CV 为变异系数（%），可从先前的其它研究资料中估计； m 为可接受的相对偏差（%），土壤环境监测一般限定为20%～30% 。 没有历史资料的地区、土壤变异程度不太大的地区，一般CV 可用10%～30%粗略估计，有效磷和有效钾变异系数CV 可取50%。 3.布点数量 土壤监测的布点数量要满足样本容量的基本要求，即上述由均方差和绝对偏差、变异系数和相对偏差计算样品数是样品数的下限数值，实际工作中土壤布点数量还要根据调查目的、调查精度和调查区域环境状况等因素确定。 一般要求每个监测单元最少设3 个点。 区域土壤环境调查按调查的精度不同可从2.5km、5km、10km、20km、40km 中选择网距网格布点，区域内的网格结点数即为土壤采样点数量。
遥感反演土壤湿度的主要方法
遥感反演土壤湿度的主要方法 遥感反演土壤湿度根据波段的不同分为3类：微波遥感土壤湿度法；作物植被指数法；热红外遥感监测法（主要是应用热惯量模型）。 1.1 微波遥感土壤湿度法 分主动微波遥感监测法和被动微波遥感监测法两种。此方法物理基础坚实，即土壤的介电特性 和土壤含水量密切相关，水分的介电常数大约为80，干土仅为3，它们之间存在较大的反差。土壤的介电常数随土壤湿度的变化而变化，表现于卫星遥感图像上将是灰度值G亮度温度Tb的变化。因此，微波遥感土壤水分的方法被广泛地应用于实际的监测工作中。 1.1.1 主动微波遥感监测法 以应用x波段侧视雷达为主，主要是后向反射系数法。因为含水量的多少直接影响土壤的介电常数，使雷达回波对土壤湿度反映极为敏感，据此可建立后向散射系数和土壤水分含量之间的函数关系。国内李杏朝据微波后向反射系数法，用x波段散射计测量土壤后向反射系数，与同步获得的X 波段、HH极化机载SAR图像一起试验监测土壤水分；田国良等在河南也应用此方法也进行土壤水分研究。主动微波遥感土壤水分精度较高，且可以全天候使用，成为监测水分最灵活、最适用、最有 效的方法，随着大量的主动微波遥感器的卫星（ERS系列、EOS、SAR、Radar sat、ADEOS、TRMM 等）的发射升空，将使微波遥感的成本不断下降，逐渐被应用于实践 1.1.2 被动微波遥感监测法 原理同主动微波遥感法。值得指出，植被在地表过程研究中的影响突出，为了消除植被的影响，必须同时重视植被的遥感监测，建立相关的计算模型。Teng等通过实验得出在浓密植被覆盖区土壤湿度监测中应避免使用19GHZ波段，此时SMMR 的6.6GHZ波段比SSM／I的19GHZ在遥感监测土壤湿度信息方面的精度更高。说明在植被较密时，为了消除植被对土壤湿度反演的影响，应尽量 选择波段较长的微波辐射计。 1.2 作物植被指数法 采用此方法是基于植被在可见光部分叶绿素吸收了70％-90％红光，反射了大部分绿光，而由 于叶肉组织的作用，后行叶片在近红外波段的反射较强。通过各光谱波段所反射的太阳辐射的比来 表达，这就叫植被指数。常用的植被指数有：归一化植被指数（Normal Difference Vegetation Index, NDVI）、比值植被指数（Ratio Vegetation Index, RVI）距平植被指数（Average Vegetation Index, AVI）和植被条件指数（Vegetation Condition Index，VCI）。 1.3 热红外遥感监测法 土壤热惯量和土壤水分的关系密切，即土壤水分高，热惯量大，土壤表面的昼夜温差小，反之 亦然。热红外遥感手段主要利用地表温度日变化幅度、植被冠层和冠层空气温差、表观热惯量、热 模型（蒸散比）估测土壤含水量[5]。 土壤热惯量法是土壤热特性的综合性参数，定义为： P = tCm (1) (1)式中：P为热惯量（J/m2 k?S1/2）；ρ为密度（kg/m3 ）；C为比热（J/kg?k）；λ为热导率。在实际工作中，常用表观热惯量来代替P： ATI=(1一A)／(Td-Tn) (2) 式中：Td、Tn分别为昼夜温度，A为全波段反照率。
(完整版)土壤侵蚀强度分级标准表.doc
土壤侵蚀强度分级标准表（SL190-96） 级别平均侵蚀模数 [t/(km 2· a)] 平均流失厚度（mm/a） 西北黄土东北黑土区 / 南方红壤丘 西北黄土 南方红壤丘陵区 /西南 东北黑土区 / 高原区北方土石山区高原区北方土石山区陵区 /西南土 土石山区石山区微度＜ 1000 ＜ 200 ＜ 500 ＜ 0.74 ＜ 0.15 ＜ 0.37 轻度1000-2500 200-2500 500-2500 0.74-1.9 0.15-1.9 0.37-1.9 中度2500-5000 1.9-3.7 强度5000-8000 3.7-5.9 极强度8000-15000 5.9-11.1 剧烈＞ 15000 ＞11.1 注：本表流失厚度系按土壤容重 1.35g/cm3折算，各地可按当地土壤容重计算之。 土壤侵蚀程度分级指标* 劣地或石现代沟谷（细植被 程度质坡地占沟，切沟，冲覆盖度地表景观综合特征 该地面积 % 沟）占该面积 % （ %） 斑点状分布的劣地或石质坡地。沟 轻度＜10 ＜10 70-50 谷切割深度在 1m 以下，片蚀及细 沟发育。零星分布的裸露沙石地表 有较大面积分布的劣地或石质坡 中度10-30 10-30 50-30 地。沟谷切割深度在 1-3m 。较广泛 分布的裸露沙石地表 强度≥30 ≥30 ≤ 30 密集分布的劣地或石质坡地。沟谷 切割深度 3m 以上。地表切割破碎 土地生物生 产量较侵蚀 前下降 % 10-30 30-50 ≥50 * 注：在判别侵蚀程度时，根据风险最小原则，应将该评价单元判别为较高级别的侵蚀程度。 风蚀强度分级表 * 级别床面形态（地表形态） 植被覆盖度（ %）风蚀厚度侵蚀模数 （非流沙面积）（ mm/a）[t/(km 2· a)] 微度固定沙丘，沙地和滩地＞ 70 ＜ 2 ＜ 200 轻度固定沙丘，半固定沙丘，沙地70-50 2-10 200-2500 中度半固定沙丘，沙地50-30 10-25 2500-5000 强度半固定沙丘，流动沙丘，沙地30-10 25-50 5000-8000 极强度流动沙丘，沙地＜ 10 20-100 8000-15000 剧烈大片流动沙丘＜ 10 ＞ 100 ＞ 15000 1
水土保持常用监测手段及方法
水土保持常用监测手段及方法 1 插钎观测 1.1 说明：(定义、范围、监测内容) 指在坡面样地内，在尽可能少地扰动地表土壤的情况下，向地下有规律地插入若干细钎，在插钎上标记与土壤表层持平的位置，作为原始高度点。降水发生后，通过观测地表土层降低的厚度，观测计算土壤水蚀侵蚀量。插钎观测内容必须包括降水情况及土壤流失量；同时按照观测项目的要求，增加土壤理化性质、植被变化、耕作情况等观测内容。 1.2 基本要求： (1) 样地四周30米范围内无与试验项目无关的高大树木和建筑物等。 (2) 样地坡面应平整、不修或修坡尽量少（尽量选用自然坡面）。 (3) 插入土壤中的钎要牢固稳定，不因风吹雨打而松动。 1.3 设备配置： （1）常规配置：钎子若干个、雨量计和雨量桶（每个插钎径流场配置一套）、标尺、取样器设备（土钻、土盒、环刀等）、样品分析设备（烘箱、天平等）。 （2）选择性配置：土壤物理性质观测设备（张力计、土壤水分测定仪、剪力器等）。 （3）雨量观测设备，按照中华人民共和国行业标准SL21-90执行。 1.4 技术要求： （1）工作环境：插钎样地周围应布设步道，保证降水后观测人员能
到达扦插点。样地应不受崩塌、侧流的影响。 （2）精度：插钎要尽可能的细，以减少插钎过程中对周围地面的影响；钎插角度误差小于0.5度。天平精度1%，测量尺精度2毫米。 （3）整体结构要求：插钎成品字型或梅花型均匀分布于样地上，钎插深度要大于坡地土壤可能的侵蚀深度，地面要露头，便于标记或寻找。样地四周要有栏杆。雨量计距离插钎的距离小于100米。 （4）外观质量要求：钎子顺直，插钎布设规范，标记物统一牢固，标志碑牌、桩的编号清晰、完整配套。 （5）材料要求：插钎由硬木或膨胀系数小的金属材料制成。 2 径流小区观测 2.1 径流小区指修建于坡面，具有一定控制面积，四周带围埂，用
土壤侵蚀
名词解释 1土壤侵蚀：土壤或其他地面组成物质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。 2水土流失：在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀和水土损失，亦称水土损失。 3水土保持：防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的生态效益、经济效益和社会效益，建立良好生态环境的事业。 4搬运作用：是指地表和近地表的岩屑和溶解质等风化物被外营力搬往他处的过程，是自然界塑造地球表面的重要作用之一。 5剥蚀作用：各种外营力作用（包括风化、流水、冰川、风、波浪等）对地表进行破坏，并把破坏后的物质搬离原地，这一过程或作用称为剥蚀作用。 6土壤侵蚀程度：是指任何一种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和一定环境条件影响下，自其发生开始，截止到目前为止的发展状况。 7土壤侵蚀强度：所指的是某种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和其所处环境条件不变的情况下，该种土壤侵蚀形式发生可能性的大小。 8容许土壤流失量：是指小于或等于成土速度的年土壤流失量。 9泥石流：实际上是水体和土体及土体中部分空气（极少量，可忽略不计）相互充分作用后，在沟谷内或坡地上沿坡面（含自然坡面和压力坡）运动的流体。 10混合侵蚀：指在水流冲击力和重力共同作用下形成的一种特殊侵蚀类型。 11沙尘暴：是指强风把地面大量沙尘物质吹起并卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度小于一千米的严重风沙天气现象。 12水力侵蚀：是在降水、地表径流、地下径流的作用下，土壤、土体或其它地面组成物质被破坏、剥蚀、搬运和沉积的全部过程。它是土壤侵蚀的重要类型。
土壤环境质量监测方案的采样
土壤环境质量监测方案 一、监测目的 1通过对该地特种玉米种植区的土壤质量现状监测，判断土壤是否被污染及污染状况，并预测发展变化趋势，根据土壤环境质量标准（GB15618-1995），土壤应用功能和保护目标，划分为三类：I类主要适用于国家规定的自然保护区（原有背景重金属含量高的除外）、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土壤质量基本保持自然背景水平。II类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。: III类主要适用于林地士壤及污染物容量较大的高背景土壤和矿场附近等地的农田土壤(蔬菜地除外）。土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。I类II类III类土壤环境质量执行一二三级标准。 2对长期釆用未经处理过的生活污水和发酵废水灌溉对土地的影响进行监测，调查分析引起土壤污染的主要污染物，确定污染的来源、范围和程度，为行政主管部门釆取对策提供科学依据。 3在污水处理过程中，把许多无机和有机污染物质带入土壤，其中有的污染物质残留在土壤中，并不断地积累，它们的含量是否达到了危害的临界值，需要进行定点长期动态监测，以既能充分利用土地的净化能力，又能防止土壤污染，保护土壤生态环境。 4通过分析测定该地士壤中某些元素的含量，确定这些元素的背景值水平和变化。了解元素的丰缺和供应状况，为保护土壤生态环境合理施用微量元素及地方病因的探讨与防治提供依据。 二、土壤的背景资料 该地区为特种玉米种植区，自然社会环境方面的资料有：该地区长期采用未经处理过
的生活污水和发酵废水混合灌溉，并用污水灌溉3到5年。特种玉米种植区发生大面积死亡现象。 三、监测项目的确定 《农田土壤环境监测技术规范》将监测项目分为三类，即规定必测项目，选择必测项目和选择项目。必测项目有镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍、六六六、滴滴涕、pH。选择必测项目是根据监测地区环境污染状况，确认在土壤积累积累较多，对农业危害较大，影响范围广，毒物强的污染物。选择项目一般包括新纳入的在土壤中积累较少的污染物、由于环境污染导致土壤性状发生改变的土壤性状指标以及生态环境指标等。选择必测项目和选测项目包括贴、锰、总钾、有机质、总氮、有效磷、总磷、水份、总硒、有效硼、总硼、总钼，氟化物、矿化油、苯并（a）芘、全盐量等项目。 四、采样点的布设以及样品的采集和制备 1、采样布点 先将所监测的土地线划分为若干单元。考虑到所监测的土地属于污水灌溉的农田土壤，因此每个单元宜采用对角线布点法。对角线布点法适用于污水灌溉的农田土壤，由田块进水口向出水口引一条对角线，至少分五等分，以等分点为采样分点。土壤差异性大，可再等分，增加分点数。 2、样品釆集方法 土壤样品的采集：本次监测目的是了解该地区的土壤污染状况，故采用采集混合样品。根据采样布点，将一个采样单元内各采样分点采集的土样混合均匀制成。因为该地区为一般农作物种植耕地，所以采集0? 20cm耕作层土壤。混合样量较大，需要采用四分法，最后留下lkg到2kg，装入样品袋。为了解污染物在土壤中垂直分布，按土壤发生层次釆土
土壤水分的遥感监测
土壤水分的遥感监测 摘要：针对日益严重的全球干旱问题，本文从水分监测领域出发进行研究。从国内外各种研究方法的比较及传统方法和遥感监测方法的比较中突出遥感监测的优越性。从遥感监测的各种方法分述，对比出气各自适用的范围和优缺点。联系实际和GIS技术的发展，提出该技术的进步空间。 一、研究土壤水分监测的意义 近百年来全球变化最突出的特征就是气候的显著变暖，这种气候变化会使有些地区极端天气与气候事件如干旱、洪涝、沙尘暴等的频率与强度加强增加。中国气候变暖最明显的地区在西北、华北和东北地区，特别是西北变暖的强度高于全国平均值，使得夏季干旱化和暖冬比较突出。新世纪以来尤为明显：2000年多省干旱面积大，达4054万公顷，受灾面积6.09亿亩，成灾面积4.02亿亩。建国以来可能是最为严重的干旱。 2003年江南和华南、西南部分地区江南和华南、西南部分地区发生严重伏秋连旱，其中湖南、江西、浙江、福建、广东等省部分地区发生了伏秋冬连旱，旱情严重。 2004年我国南方遭受53年来罕见干旱，造成经济损失40多亿元，720多万人出现了饮水困难。 2005年华南南部、云南严重秋冬春连旱，云南发生近50年来少见严重初春旱。 2006年重庆旱灾达百年一遇，全市伏旱日数普遍在53天以上，12区县超过58天。直接经济损失71.55亿元，农作物受旱面积1979.34万亩，815万人饮水困难。 2007年全国22个省全国耕地受旱面积2.24亿亩，897万人、752万头牲畜发生临时性饮水困难。中央财政先后下达特大抗旱补助费2.23亿元。 2008年云南连续近三个月干旱，云南省农作物受灾面积现达1500多万亩。仅昆明山区就有近1.9万公顷农作物受旱，13多万人饮水困难。 2009年华北、黄淮等15个省市连续3个多月，华北、黄淮、西北、江淮等
农田土壤环境质量监测技术规范
农田土壤环境质量监测技术规范 范围 本标准规定了农田土壤环境监测的布点采样、分析方法、质控措施、数理统计、成果表达与资料整编等技术内容。 本标准适用于农田土壤环境监测。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为 有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB8170—1987 数值修约规 则 GB ／T14550—1993 土壤质量 六六六和滴滴涕的测定 气相色谱法 GB15618—1995 土壤环境质量标准 GB ／T17134,—1997 土壤质量 总砷的测定 二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法 GB ／T17135—1997 土壤质量 总砷的测定 硼氢化钾—硝酸银分光光度法 GB ／T17136—1997 土壤质量 总汞的测定 冷原子吸收分光光度法 GB ／T17137—1997 土壤质量 总铬的测定 火焰原子吸收分光光度法 GB ／T17138—1997 土壤质量 铜、锌的测定 火焰原子吸收分光光度法 GB ／T17139—1997 土壤质量 镍的测定火焰原子吸收分光光度法 GB ／T17140—1997 土壤质量 铅、镉的测定 KI —MIBK 萃取火焰原子吸收分光光度法 GB ／T17141—1997 土壤质量 铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法 NY ／T52—1987 土壤水分测定法(原GB7172—1987) NY ／T53—1987 土壤全氮测定法(半微量开氏法)(原GB7173—1987) NY ／T85—1988 土壤有机质测定法(原GB9834— 1988) NY ／T88—1988 土壤全磷测定法(原GB9837—1988) NY ／T148—1990 土壤有效硼测定方法(原GB12298—1990) NY ／T149,一1990 石灰性土壤有效磷测定 方法 (原GB12297一1990) 3 定义 本标准采用下列定义。 3 ．1农田土壤 用于种植各种粮食作物、蔬菜、水果、纤维和糖料作物、油料作物及农区森林、花卉、药材、草料等 作物的农业用地土壤。 3 ．2区域土壤背景点 在调查区域内或附近， 相对未受污染，而母质、土壤类型及农作历史与调查区域土壤相似的±壤样点。 3 ，3 农田土壤监测点 人类活动产生的污染物进入土壤并累积到一定程度引起或怀疑引起土壤环境质量恶化的±壤样点。 3 ．4 农田土壤剖面样品 按土壤发生学的主要特征，担整个剖面划分成不同的层次，在各层中部位多点取样，等量混均后的A 、B 、C 层或A 、C 等层的土壤样品。 3 ．5农田土壤混合样 在耕作层采样点的周围采集若干点的耕层土壤、经均匀混合后的土壤样品，组成混合样的分点数要在 5～20个。 4 农田土壤环境质量监测采样技术 4 ．1采样前现场调查与资料收集 4 ．1．1区域自然环境特征：水文、气象、地形地貌、植被、自然灾害等。 4 ．1．2农业生产土地利用状况：农作物种类、布局、面积、产量、耕作制度等。 4．1．3区域土壤地力状况：成土母质、土壤类型、层次特点、质地、pH 、Eh 、代换量、盐基饱和度、±壤肥力等。 4 ．1．4土壤环境污染状况：工业污染源种类及分布、污染物种类及排放途径和排放量、农灌水污染 状况、大气污染状况、农业固体废弃物投入、农业化学物质投入情况、自然污染源情况等。 4．1．5土壤生态环境状况：水土流失现状、土壤侵蚀类型、分布面积、侵蚀模数、沼泽化、潜育化、盐渍化、酸化等。
ENVI土壤湿度遥感反演及干旱灾害监测
遥感建模与应用综合实习 实验报告 学期2017-2018学年第二学期 姓名 学号 指导教师闵爱莲
实验题目:土壤湿度遥感反演研究 1.实验目的 1、1熟悉遥感图像大气校正、几何校正的流程,掌握NDVI的计算及密度分割的过程。 1、2 学会利用TM热红外波段反演地表温度,了解TVDI的原理,制图输出黄骅市TVDI图像。 1、3 掌握基本的统计学评价指标(R2值、相关系数、线性拟合模型精度评价等),建立干旱指数TVDI与土壤相对湿度之间的关联模型。 2.实验要求 2、1 大气校正,几何校正后NDVI计算并制图输出。 2、2地表温度反演;Ts-NDVI散点图制作;TVDI指数计算;除云、除水、除建筑物,保留植被区域的TVDI。 2、3建立TVDI与土壤相对湿度之间的关联模型。模型精度评价。土壤相对湿度制图。 3.实验数据 TM200205图像、BASE IMAGE图像、研究区矢量边界图。 4.实验步骤: 4、1图像预处理以及NDVI制图。 ①大气校正。本实验选择黑暗像元法进行大气校正。打开TM200205,快速统计图像DN值,记录7个波段每个波段的黑暗像元。本实验选择DN值像元个数为十位数时对应的DN值作为黑暗像元DN值。所有像元均减去此黑暗像元的DN,达到校正目的。所依据原理为认为黑暗像元的辐射记录值为0,且认为图像各处大气影响一致,之所以不为0就是由于大气程辐射的影响,减去此DN,即为整体消除大气程辐射的影响。 ②几何校正。加载并打开base image与TM200205图像,基于Map下的图像到图像校正方法进行几何校正。以base image为基准图像,以TM200205为待校
基于遥感数据的流域土壤侵蚀强度快速估测方法_谭炳香
收稿日期:2004-07-12;修订日期:2005-01-18 基金项目:北京市自然科学基金重点项目“官厅库区土壤水分承载量及植被恢复机理研究”(6011003)。 作者简介:谭炳香(1966-),女,副研究员,研究方向为遥感在林业中的应用,现主要从事遥感和GIS 技术的森林资源监测与评估,森林参 数遥感估测等方面的研究。 基于遥感数据的流域土壤侵蚀强度快速估测方法 谭炳香1,李增元1,王彦辉2,于澎涛2,柳立兵3 (1.中国林业科学研究院资源信息研究所,北京 100091;2.中国林业科学研究院森林生态环境与保护 研究所,北京 100091;3.北京市延庆县水利局水土保持工作站,北京 102100) 摘要:以北京延庆县境内的妫水河流域为例,提出了一种基于遥感数据的土壤侵蚀强度快速估测方法。首先,利用遥感数据和植被指数模型提取流域内土地利用类型信息和植被覆盖度信息;其次,利用数字高程模型数据生成坡度图;然后,结合土壤侵蚀强度分级指标,将坡度图与土地类型图、植被覆盖度图空间叠加,判断和计算侵蚀强度等级,结果获得了流域土壤侵蚀强度等级图;最后,计算了流域的年平均侵蚀模数。结果表明,妫水河流域的土壤侵蚀以微度和轻度为主,所占面积比例为74.88%,极度和剧烈侵蚀很少,不到总面积的2%。整个流域的年侵蚀模数估计为1746.1t /km 2·a 。关 键 词:遥感;植被覆盖;土壤侵蚀;流域 中图分类号:TP79 文献标识码:A 文章编号:1004-0323(2005)02-0215-06 1 引 言 植被具有截持降雨、减缓径流、保土固土等生态功能,尤其是对控制土壤流失起着决定性的作用,植被盖度(特别是地面覆盖度)的大小直接影响着土壤流失的强弱。已有的大量对比观测和试验发现,植被防治土壤侵蚀的能力随植被覆盖度的增加而增强。在其它条件一定时,侵蚀量与植被覆盖度成反比关系〔1〕。因此,进行植被覆盖调查和监测,是预测水土流失和制定水土保持规划的最基础的工作。但是,常规的植被覆盖地面调查费时、费力、成本高,而且不利于大范围的植被监测调查。近些年来,遥感技术的快速发展和广泛应用为植被覆盖信息的提取提供了可靠的技术途径。相对于传统的地面调查,遥感方法具有耗资少、周期短、覆盖广等特点,遥感信息已成为无实测资料的广大地区植被覆盖估算的一种极其重要的信息源〔2～5〕。目前,有关植被覆盖的遥感研究主要集中在植被类型分类制图方面,而对植被覆盖度的应用研究相对不足。 应用遥感技术能够及时、快速地获取流域内的大范围区域植被覆盖和土壤侵蚀强度的空间分布状 况,为流域水土保持规划提供科学依据,加强水源涵养型植被建设,改善水源区生态环境,增强植被的水源涵养与土壤保护功能。因此,本文以北京市延庆县 的妫水河流域为例,试图提出一种基于遥感数据的土壤侵蚀强度快速估测方法,包括流域植被覆盖遥感监测、流域土壤侵蚀强度图绘制、流域年平均侵蚀模数计算等环节。 2 试验区及其数据获取 2.1 试验区概况 官厅水库是北京市仅次于密云水库的第二大水源,是首都水资源保护和水环境治理的重点地区。妫水河是官厅水库的一级流域和主要水源之一,主要分布在北京市延庆县境内,代表着华北半干旱区的水源地,具有相对丰富的前期调查研究基础,开展华北半干旱区水源涵养型植被研究较为理想。妫水河流域是官厅水库主要水源之一,位于北京延庆县境内。延庆县属延怀盆地的一部分,北、东、南三面环山,一般海拔600～800m ,西面是官厅水库。平原面积5.4万hm 2,占总面积的27.2%,山区面积14.5万hm 2,占总面积的72.8%,是华北平原到坝 第20卷 第2期2005年4月 遥 感 技 术 与 应 用 REM OT E S EN SING TEC HNOLOGY AND APPLICA TION Vol .20 No .2Apr .2005