国家自然科学基金(40971236)
- 作品数：10 被引量：108H指数：6
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- 相关机构：中国科学院中国科学院研究生院北京师范大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家科技攻关计划更多>>
- 相关领域：天文地球水利工程农业科学环境科学与工程更多>>
- 土壤数据对分布式流域水文模型模拟效果的影响被引量：5
- 2011年
- 基于空间半分布式的SWAT模型和全分布式的WetSpa Extension模型,分析了高分辨率的SoLIM数字土壤数据和美国SSURGO传统土壤数据对流域径流空间分布式模拟和总量模拟的影响。结果显示:利用不同土壤数据得到的产水模拟结果在空间上差别明显,但模拟径流总量的差别随着模拟面积的增大而逐渐减小。根据实验结果,对于注重空间分布的模拟目的,需要较详细输入数据的支持;对于总量模拟,则可随模拟面积的增大而适当放宽对输入数据分辨率的要求。
- 李润奎朱阿兴秦承志陈腊娇刘军志
- 关键词：分布式水文模型径流模拟
- 基于样点个体代表性的大尺度土壤属性制图方法被引量：22
- 2013年
- 大空间尺度范围的土壤属性分布信息是陆地表层过程模拟的基础信息。基于野外样点进行空间插值是获得土壤属性空间分布信息的重要手段。现有的空间插值方法通常要求所用样点对研究区土壤属性空间分布规律具有良好的全局代表性。然而,受采样经费和野外采样条件的限制,所采集的样点往往难以全面地反映研究区土壤属性的空间分布规律。基于这样的样点用现有空间插值方法得到的土壤属性分布图通常精度较低,并且由样点全局代表性差带来的推测不确定性也无法得到度量。为了合理利用这些已采集的但全局代表性不好的样点,本文提出了基于样点"个体代表性"推测土壤属性空间分布并度量推测不确定性的方法。该方法在两点环境条件越相似、土壤属性就越相似的假设下,认为每一样点可以代表与其环境条件相似的地区,并且代表程度可以由两点的环境相似度度量;通过分析环境相似度计算推测不确定性,并以环境相似度为权重计算样点可代表地区的土壤属性值。将该方法应用于推测新疆伊犁地区土壤表层有机质含量,经验证,本文方法能够有效地利用全局代表性差的样点推测样点能够代表地区的土壤属性空间分布,并且所得的推测不确定性与预测残差呈现正向关系,能够有效地指示推测结果的可靠程度。
- 刘京朱阿兴张淑杰秦承志
- 关键词：不确定性
- 流域水文模型对土壤数据响应的多尺度分析被引量：8
- 2011年
- 流域水文模拟对输入数据空间详细程度的要求受流域面积大小的影响,而流域面积影响作用的定量描述有助于模拟时的数据选取。本文以美国Brewery Creek流域(约19.5 km2)为例,在逐级连续的汇流面积上,分析了SWAT模型基于1∶2.4万的SSURGO和10m分辨率的SoLIM土壤数据模拟的径流量的差别随汇流面积的变化。结果显示:汇流面积较小时,基于不同土壤图的模拟径流一致性较差;随着汇流面积的增大,模拟径流的差别逐渐减小并趋于稳定,在汇流面积大于约10 km2时,差别变得相对不明显,不同土壤数据的模拟径流相当。根据实验结果,流域径流模拟对数据的要求受模拟面积的潜在影响,当流域面积大于一定值时,较粗分辨率的输入数据同样可能取得较好的模拟效果。研究度量了面积对模型响应的潜在影响作用,为中小流域水文模拟时土壤数据的选取提供了初步参考。
- 李润奎朱阿兴李宝林裴韬秦承志
- 关键词：SWAT模型流域面积径流模拟
- 流域土壤侵蚀关键源区的效益评价(英文)被引量：3
- 2012年
- 土壤关键源区是指流域内对侵蚀产沙量起决定性作用的区域,控制了关键区域的土壤侵蚀就能有效降低流域的侵蚀量,因此,在关键源区识别的基础上评价基于关键源区的水土流失治理的有效性是流域管理的关键问题。SWAT模型是流域关键源区识别的重要工具,但现有的基于SWAT模型的关键源区识别研究,鲜有对于关键源区水土流失治理效益的评价。本文以黄土高原丘陵沟壑区典型小流域羊道沟流域为例,基于SWAT模型模拟流域内的土壤侵蚀过程,根据HRUs土壤侵蚀模数的排序,将产沙量排在前20%的HRU提取为关键源区。在所提取的关键源区上设置合理的水土保持措施,再基于模型模拟评价水保措施的减沙效果。研究结果表明,SWAT模型能较好地模拟流域的产流产沙过程,所提取的关键源区集中分布在坡度较陡的沟坡和坡耕地。覆盖流域内20%面积的关键源区,其产沙贡献量达到44%。覆盖关键源区的水土保持措施的单位面积减沙量(24115tkm-2y-1)要显著高于全流域治理的单位面积减沙量(20290tkm-2y-1),说明基于关键源区布设水土保持措施,能有效提高流域土壤侵蚀控制效率。因此,在关键源区识别的基础上合理布设水土保持措施,是一种有效的流域治理方法。
- 陈腊娇朱阿兴秦承志刘军志
- 关键词：SWAT模型水保措施
- 基于典型点的目的性采样设计方法及其在土壤制图中的应用被引量：35
- 2010年
- 鉴于经典采样和空间采样存在的局限性,提出了一种旨在寻找典型点的目的性采样设计方法。该方法通过分析与目标地理要素空间分布具有协同变化关系的环境因子,提取地理要素空间变化的典型模式,进而在典型模式上布设样点,即可获得典型点,从而减少所需样本量。以位于黑龙江鹤山农场的2个研究区为例,分别选择土壤厚度和表层有机质2个土壤属性,通过对土壤属性空间变化的4个协同环境因子进行模糊c均值聚类,获得对应土壤属性空间变化模式的环境因子组合;根据其模糊隶属度结果设计典型点并进行采样,最后结合典型点的属性值与环境因子组合模糊隶属度结果,采用加权平均模型得到土壤属性空间分布图,反映了土壤属性随地形变化的连续性分布。基于独立野外验证点,选择了4个评价指标对所得属性图进行定量评价。结果表明:2个研究区验证点集的预测值和观测值一致性指数均较高,可见本研究提出的方法是一种有效的样点布设方法。研究还对在每一环境组合类设计不同数量典型点所得土壤属性制图结果的差异进行了讨论,认为典型点增多并不一定能提高土壤属性空间推测的精度。
- 杨琳朱阿兴秦承志李宝林裴韬邱维理徐志刚
- 关键词：采样模糊聚类
- 概念性土壤侵蚀模型的建立及在紫色土小流域的应用被引量：2
- 2009年
- 概念性土壤侵蚀模型在描述流域基本过程的同时对参数要求较低,现有概念性模型中计算产沙所需参数主要靠律定或借鉴经验值。该文介绍了1个无需流域出口产沙量长序列观测资料来律定且能适用于研究流域的概念性土壤侵蚀模型。模型中引入了分布式水文模型WetSpa Extension作为水文模块,结合流域内试验小区上建立的流量—产沙量经验关系计算侵蚀量,再结合泥沙输移比构建起产沙模块。通过在紫色土地区小流域的应用表明,模型能够得到较合理的流域出口产流量、产沙量以及侵蚀率的空间分布等模拟结果,在没有试验小区的邻近流域地区也具有推广性,且能作为评价水保措施效益的有力工具。该概念性模型对于流域出口泥沙资料稀少的地区具有很高的应用价值和协助流域管理的潜力。
- 王平朱阿兴蔡强国刘慧平
- 关键词：土壤水土保持紫色土
- 高时间分辨率遥感在土壤质地空间变化识别中的应用被引量：6
- 2010年
- 在土壤信息推测研究中,遥感技术通常被作为辅助手段,用来提供地形和植被数据,并利用它们与土壤之间的关系推导土壤空间信息。然而,在平原等地形平缓的农业区,易于观测的地形和植被等环境因素,通常与土壤的协同程度较低,不能有效用于推测土壤质地等属性的空间变化。对于这类地区,如何寻找新的易于获取的变量,以准确地揭示土壤属性的空间变化,是需要解决的问题。本文提出了利用高时间分辨率遥感捕捉这类地区土壤质地空间变化的方法。采用光谱-时间响应线对多时相的光谱数据进行组织表达,使用光谱信息散度定量刻画不同光谱-时间响应线之间的差异。结果显示,在相同的地形和植被条件下,土壤质地相同的区域,其地表动态反馈模式明显相似;土壤质地不同的区域,其反馈模式也明显不同;土壤质地越相似,反馈模式也呈相似趋势。这表明,高时间分辨率遥感获取的地表动态反馈能够有效地指示土壤质地的空间差异。本文的工作表明了高时间分辨率遥感在土壤空间变化识别方面的应用潜力。
- 刘峰朱阿兴裴韬秦承志李宝林
- 关键词：遥感土壤质地
- 栅格数据地学可视化分析环境的构建分析
- 2011年
- 以遥感数据、数字高程数据等为代表的栅格数据获取技术的进步,以及栅格数据本身适合地学模拟的特点,使得栅格数据应用越来越广泛。当前以定量计算为主的方法难以有效支撑栅格数据分析任务,将可视化引入,充分利用人机协同优势,形成栅格数据地学可视化分析环境是一个较好的解决途径。但是,栅格数据大数据量的特征会引起属性空间可视化时的遮挡问题,分析者难以通过可视化分析环境有效识别有意义的地学模式。本研究主要针对这一问题,在现有方法基础上,提出了一种基于体绘制的层次性栅格数据地学可视化分析环境构建方法。当栅格数据集较大时,采用体绘制方法表达密度信息,避免大数据量引起的遮挡问题;在分析者通过人机交互缩小感兴趣数据集后,采用平行坐标法进行可视化,支持细节模式的发现。新方法所构建的原型系统被成功应用于从地形数据集中发现代表土壤类型的聚类模式,从而验证了方法的有效性。
- 杜斐朱阿兴裴韬秦承志
- 关键词：栅格数据遮挡体绘制
- 流域生态水文模型研究进展被引量：26
- 2011年
- 流域生态水文模型是全球变化下流域生态水文响应研究的重要工具,通过定量刻画植被与水文过程的相互作用及全球变化对流域生态水文过程演变的影响机制,为流域水资源管理和生态恢复提供科学支撑,是生态水文研究的前沿和热点。基于植被与水文过程相互作用规律,流域生态水文模型一方面要充分描述植被与水文过程相互作用和互为反馈机制,另一方面要精确刻画流域的空间异质性。本文在分析流域尺度陆地植被与水文过程相互作用特点的基础上,将现有流域生态水文模型进行归纳和分类,剖析不同类型模型的优缺点,并总结现有模型应用的代表性研究成果,最后,对流域生态水文模型存在的关键问题(如植被与水文相互作用机制的描述、模型参数的估计、模拟结果的不确定性分析等)进行讨论。
- 陈腊娇朱阿兴秦承志李润奎刘京刘军志
- 关键词：植被水文过程相互作用全球变化
- 基于土壤-环境关系的更新传统土壤图研究被引量：16
- 2010年
- 传统土壤图是流域管理、生态水文模型所需土壤空间分布信息的主要数据源。然而,受传统制图技术和基础数据质量所限,传统土壤图的空间详细度和属性精确度并不高。随着地理信息技术的发展,如何利用可获取的高质量空间数据和现代空间分析技术来更新传统土壤图显得十分必要。基于传统土壤图中的土壤多边形与通过模糊聚类所得环境因子组合之间存在着对应关系这一假设,本文提出了一种从传统土壤图中提取土壤-环境关系知识并利用该知识更新传统土壤图的方法。该方法包括四个步骤:对环境数据进行模糊c均值聚类获取环境因子组合;利用传统土壤图建立环境因子组合与土壤类型间的对应关系;提取土壤-环境关系知识;进行土壤推理制图。将该方法应用于加拿大New B runsw ick省的W akefield研究区,以更新该区现有的1∶20 000的传统土壤图。应用结果表明:更新后的数字土壤图显示了更详细的空间分布信息;经野外独立验证点验证,所得土壤图(制图单元为土壤组合-排水等级)精度高出原土壤图约20%。因此,该方法是一种有效的更新传统土壤图的方法,可增加土壤图的空间详细度、提高土壤图的属性精确度。
- 杨琳Fahmy SherifJiao YouHann Sheldon朱阿兴秦承志徐志刚
- 关键词：模糊C均值聚类
