土壤监测方法的新技术课件.pptx

1、一一 土壤环境介绍土壤环境介绍二二 土壤监测的意义土壤监测的意义三三 现代土壤侵蚀监测技术现代土壤侵蚀监测技术四四 结语结语主要内容主要内容土壤侵蚀：土壤侵蚀是指土壤及其母质在水力、风力、冻融或重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。土壤在外营力作用下产生位移的物质量，称土壤侵蚀量。什么叫土壤侵蚀？什么叫土壤侵蚀？ 土壤土壤侵蚀的侵蚀的主要因主要因素素1.1 土壤侵蚀土壤侵蚀的主要因素的主要因素一一 土壤环境介绍土壤环境介绍土壤侵蚀土壤侵蚀的危害的危害破坏土壤资源土壤肥力和质量下降生态环境恶化破坏设施淤积抬高河床加剧洪涝灾害淤塞水库湖泊影响开发利用1.2 土壤侵蚀土壤侵蚀的危害的危

2、害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二二 土壤监测的意义土壤监测的意义现代土壤现代土壤侵蚀监测侵蚀监测技术技术现代原位监测现代地形测量核素示踪沉积泥沙反演三三 现代现代土壤侵蚀监测技土壤侵蚀监测技术术3.1 现代现代土壤侵蚀监测土壤侵蚀监测技术技术特点特点提供各种时空尺度高精度的监测数据现代地形测量成本较低、操作简单, 能提供多年土壤侵蚀平均值核素示踪沉积泥沙反演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

3、监测快速化、自动化和系统化发展的重要方向现代原位监测3.1 现代现代地形测量地形测量数字高程模型( 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

4、。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特点：具有高效率、高精度的独特优势3.1.2 差分差分GPS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特点：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

5、用广泛、多功能，可移动定位。3.1.3 摄影测量摄影测量基本原理 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。特点：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 差分差分雷达干涉测量雷达干涉测量特点：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基本原理 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

6、来判断地表的起伏和特征基本原理 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。3.1.5 低空低空无人飞行器遥感系统无人飞行器遥感系统特点：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3.1.6 光电光电侵蚀针系统侵蚀针系统基本原理 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

7、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。特点：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 核素核素示踪示踪基本原理 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特点：在不改变原地貌、不需

8、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 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3.2 核素核素示踪示踪3.3 沉积沉积泥沙反演泥沙反演主要途径 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.基本原理 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 现代现代原位监测原位监测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。四四 结语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。