基于BP模型的水土流失特征分析——以福建钟山地区为例

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xrong19730911
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水土流失普遍的存在于全世界,无论是发展中国家,还是发达国家,都存在不同程度的水土流失。从总的趋势看,全球的水土流失还在向恶化的方向发展,十分严峻。在我国,大部分地区降水集中,生态破坏导致水土流失严重。尤其是近几年,不合理的土地利用、山地开发等严重影响了区域景观的整体格局,景观格局的变化直接影响着水土流失而且还造成非点源污染加剧。因此,从景观尺度上探索不同景观格局对水土流失的影响程度,是目前水土保持科学与景观生态学的重要研究课题。论文在国内外景观格局分析及水土流失研究的基础上,以福建钟山地区水土流失为研究背景,采用景观格局分析方法与人工神经网络模型——BP网络模型:以Arc/Info、Arcview、Mapinfo地理信息系统软件和PCIGeomatica遥感软件为平台,建立了钟山地区景观格局空间数据库;进行了影响水土流失的景观因子分异性研究和景观格局分析,探讨了景观格局与水土流失之间的关系以及人类活动对景观格局和水土流失的影响;并在此基础上,运用BP网络模型模拟景观格局变化,根据模拟的结果,既能判断水土流失的强弱和景观格局的状况,也可以预测水土流失和景观格局的发展趋势,为水土流失研究工作提供一定的帮助;最后从景观生态建设的角度提出了综合治理水土流失的措施和建议,以及景观格局优化与可持续发展模式,为钟山地区的水土流失综合治理提供科学依据。 论文得出的主要结论有:其一,影响该地区水土流失的众多景观因子中,土地利用因子、坡度因子和土壤因子对水土流失强度的影响程度差异性比较明显。其中园地、耕地的土壤侵蚀性较强。同时,地貌因子和坡向因子的不同,带来的水土流失严重程度和土壤侵蚀等级类型结构差异相对较小,其中低丘、中山区是水土流失易发区;南坡的土壤侵蚀性最大。 其二,区域水土流失面积为54.47km2,占土地总面积的16.95%,其中轻度侵蚀面积为35.31km2,占流失面积的64.79%;中度侵蚀面积为10.93km2,占流失面积的20.07%:强度侵蚀面积为7.48km2,占侵蚀面积的13.73%:极强度侵蚀面积为0.77km2,占1.41%。水土流失现状较为严重。 其三,对研究区来讲,侵蚀级别越大,组成景观类型的各要素所占比例差异也越大,景观多样性也就越低,景观优势度越明显,均质性越差。因此,生态系统的失调,也是造成水土流失发生的一个重要原因。 其四,在中度以上的侵蚀分区中土地利用景观类型占该类型总面积百分比旱地最大,其次是未成林造林地、迹地、城镇用地,园地景观所占比例也较大,有林地较小。 其五,由于人类活动的干扰,景观破碎化程度较大,造成斑块的分维数较大。尤其是园地、耕地景观侵蚀现象比较严重,已强烈受到人类的干扰。林地景观在一定程度上受到干扰。 其六,土壤侵蚀的发生发展与土地利用景观空间格局有重要的关系。所以,在研究水土流失现象时,还要考虑景观因素对水土流失的影响,这对了解和掌握水土流失的分布、特点、机制以及为防治水土流失制定出相应的改造对策具有重要的现实意义和理论意义。 论文以景观格局分析方法,对区域内的水土流失状况进行了分析和探讨,整篇文章围绕影响水土流失的主要因子——土地利用因子进行展开,其结果能够体现水土流失的空间异质性,同时采用了BP网络模型对其变化进行了模拟,其模拟结果也满足研究需求的精度。这表明用人工神经网络的方法对水土流失进行预测是可行的,可以满足景观格局研究的精度要求。该模型可以初步的判断其水土流失的强弱和景观格局的变化,也可以预测水土流失和景观格局的发展趋势,为合理有效的防治和治理水土流失提供一些参考。 论文最后以土地利用和景观生态学理论为基础,从景观生态建设角度提出的综合治理水土流失的对策与建议,以及景观结构优化与持续发展模式,对水土流失的治理有一定的借鉴意义,为水土流失治理措施的研究提供了新的思路。
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