土壤監(jiān)測方法的新技術

1、一一 土壤環(huán)境介紹土壤環(huán)境介紹二二 土壤監(jiān)測的意義土壤監(jiān)測的意義三三 現(xiàn)代土壤侵蝕監(jiān)測技術現(xiàn)代土壤侵蝕監(jiān)測技術四四 結(jié)語結(jié)語主要內(nèi)容主要內(nèi)容土壤侵蝕：土壤侵蝕是指土壤及其母質(zhì)在水力、風力、凍融或重力等外營力作用下，被破壞、剝蝕、搬運和沉積的過程。土壤在外營力作用下產(chǎn)生位移的物質(zhì)量，稱土壤侵蝕量。什么叫土壤侵蝕？什么叫土壤侵蝕？ 土壤土壤侵蝕的侵蝕的主要因主要因素素1.1 土壤侵蝕土壤侵蝕的主要因素的主要因素一一 土壤環(huán)境介紹土壤環(huán)境介紹土壤侵蝕土壤侵蝕的危害的危害破壞土壤資源土壤肥力和質(zhì)量下降生態(tài)環(huán)境惡化破壞設施淤積抬高河床加劇洪澇災害淤塞水庫湖泊影響開發(fā)利用1.2 土壤侵蝕土壤侵蝕的危害的危

2、害土壤侵蝕監(jiān)測對土壤侵蝕發(fā)生、發(fā)展、危害及水土流失防治效益進行調(diào)查、觀測和分析, 為認識水土流失現(xiàn)狀、研究土壤侵蝕規(guī)律、制訂水土流失防治規(guī)劃、設計水土保持措施、評價水土保持效益和行政監(jiān)督執(zhí)法提供指導二二 土壤監(jiān)測的意義土壤監(jiān)測的意義現(xiàn)代土壤現(xiàn)代土壤侵蝕監(jiān)測侵蝕監(jiān)測技術技術現(xiàn)代原位監(jiān)測現(xiàn)代地形測量核素示蹤沉積泥沙反演三三 現(xiàn)代現(xiàn)代土壤侵蝕監(jiān)測技土壤侵蝕監(jiān)測技術術3.1 現(xiàn)代現(xiàn)代土壤侵蝕監(jiān)測土壤侵蝕監(jiān)測技術技術特點特點提供各種時空尺度高精度的監(jiān)測數(shù)據(jù)現(xiàn)代地形測量成本較低、操作簡單, 能提供多年土壤侵蝕平均值核素示蹤沉積泥沙反演是基于傳感器和無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)痊F(xiàn)代技術的土壤侵蝕監(jiān)測新理念,是滿足土壤侵蝕

3、監(jiān)測快速化、自動化和系統(tǒng)化發(fā)展的重要方向現(xiàn)代原位監(jiān)測3.1 現(xiàn)代現(xiàn)代地形測量地形測量數(shù)字高程模型( DEM ) 的出現(xiàn)極大方便了現(xiàn)代地形景觀演化研究。利用DEM 進行土壤侵蝕監(jiān)測主要分2類: 1)直接利用數(shù)字高程模型計算土壤侵蝕量或沉積量; 2)利用DEM 提取地貌特征值(坡度、坡長、坡向等) , 結(jié)合相關模型和水沙統(tǒng)計資料分析土壤侵蝕或沉積。3.1.1 三維激光掃描三維激光掃描基本原理 是由激光脈沖二極管周期性發(fā)射出激光脈沖經(jīng)旋轉(zhuǎn)棱鏡射向目標, 電子掃描探測器接受并記錄反射回來的激光脈沖, 產(chǎn)生接受信號, 光學編碼器記錄整個過程的時間差和激光脈沖角度, 微電腦根據(jù)距離和角度計算采集點三維信息

4、。目標范圍內(nèi)連續(xù)掃描便形成“點云”數(shù)據(jù), 經(jīng)后處理軟件對“點云”處理, 轉(zhuǎn)換成絕對坐標系中的模型并以多種格式輸出特點：具有高效率、高精度的獨特優(yōu)勢3.1.2 差分差分GPS基本原理 是2臺GPS接收機分別作為基準站和流動站并同時保持對5顆以上衛(wèi)星的跟蹤?；鶞收窘邮諜C將所有可見衛(wèi)星觀測值通過無線電實時發(fā)送給流動站接收機。流動站根據(jù)相對定位原理處理本機和來自基準站接收機的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù), 計算用戶站的三維坐標。利用GPS獲取目標多時相DEM 并將其配準到同一坐標系, 對比獲取目標的土壤侵蝕量或沉積量特點：全天候不受任何天氣的影響，全球覆蓋（高達98%），三維定點定速定時高精度，快速、省時、高效率，應

5、用廣泛、多功能，可移動定位。3.1.3 攝影測量攝影測量基本原理 利用安裝在飛行器上和設在地面多個基準站的GPS獲取航攝儀曝光時刻攝站的三維坐標, 將其視為附加攝影測量觀測值引入攝影測量區(qū)域網(wǎng)平差中, 以空中控制代替地面控制來進行區(qū)域網(wǎng)平差。特點：所攝影像是客觀物體或目標的真實反映，信息豐富、形象直觀，適用于大范圍地形測繪，成圖快、效率高；產(chǎn)品形式多樣3.1.4 差分差分雷達干涉測量雷達干涉測量特點：能克服不良天氣的影響, 對地形變化監(jiān)測精度可以達到厘米級或者更高, 具有連續(xù)空間覆蓋特征基本原理 合成孔徑雷達( SAR)以飛機或者衛(wèi)星為搭載平臺, 通過接受能動微波傳感器發(fā)射微波被地面反射的信息

6、來判斷地表的起伏和特征基本原理 低空無人飛行器遙感是隨計算機、GPS 和飛行控制技術發(fā)展而興起的一種遙感測量系統(tǒng), 集飛行器控制技術、遙感傳感技術、通訊技術、GPS 差分定位技術于一體, 以無人飛行器為飛行平臺, 高分辨率數(shù)字遙感設備為機載傳感器, 獲取低空高分辨率遙感數(shù)據(jù)。3.1.5 低空低空無人飛行器遙感系統(tǒng)無人飛行器遙感系統(tǒng)特點：無人飛行器低空遙感系統(tǒng)具有機動、快速、經(jīng)濟等優(yōu)勢, 解決了傳統(tǒng)航空攝影技術對機場和天氣條件的依賴性、成本高、周期長等問題3.1.6 光電光電侵蝕針系統(tǒng)侵蝕針系統(tǒng)基本原理 光電侵蝕針是在一個透明的聚丙烯管中依次排列的一組光電池感應可見光, 入射子激光發(fā)出的光生載流

7、子在外加偏壓下進入外電路后, 將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘? 形成可測光電流, 根據(jù)探針傳感器產(chǎn)生的電壓與探針暴露長度正比例關系推算侵蝕深度。特點：光電侵蝕針可自動監(jiān)測土壤侵蝕和沉積過程, 連續(xù)記錄地貌變化。3.2 核素核素示蹤示蹤基本原理 測定研究區(qū)土壤核素含量和空間分布, 比較其核素含量與環(huán)境核素的輸入量建立土壤侵蝕、泥沙沉積與核素含量之間的定量關系, 利用定量模型將測量點的核素含量轉(zhuǎn)換為土壤侵蝕或沉積量測定研究區(qū)土壤核素含量和空間分布, 比較其核素含量與環(huán)境核素的輸入量建立土壤侵蝕、泥沙沉積與核素含量之間的定量關系, 利用定量模型將測量點的核素含量轉(zhuǎn)換為土壤侵蝕或沉積量特點：在不改變原地貌、不需

8、要固定的野外觀測設施的條件下對土壤侵蝕進行定量表達, 具有成本小, 勞動強度低, 分析和量化精度高等特點 應用放射性核素示蹤土壤侵蝕成為研究熱點。常用的137 C s、210 Pbex和7 Be 都是大氣散落核素3.2 核素核素示蹤示蹤3.3 沉積沉積泥沙反演泥沙反演主要途徑 沉積泥沙反演主要通過2種途徑實現(xiàn): 1)利用積沙量計算湖泊或塘庫淤沙模數(shù)、河流含沙量、泥沙輸移率、土壤侵蝕速率; 2)利用保存在泥沙中的各種物理、化學、生物和放射性性質(zhì)示蹤泥沙來源.基本原理 沉積泥沙測量通過確定流域侵蝕面積、沉積面積和沉積時間, 用塘庫泥沙沉積量來推算淤沙模數(shù)。在不考慮泥沙輸移比或者泥沙輸移比已知的前提下, 計算流域土壤侵蝕模數(shù)3.4 現(xiàn)代現(xiàn)代原位監(jiān)測原位監(jiān)測以土壤侵蝕自動監(jiān)測系統(tǒng)為代表的現(xiàn)代原位監(jiān)測滿足了監(jiān)測數(shù)據(jù)時效性和完整性的要求, 適應系統(tǒng)化、自動化需求, 基于光電探測、無線數(shù)據(jù)傳輸和遠程控制等技術, 集氣象、水文、土壤、泥沙、水質(zhì)數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析