基于时序Sentinel-2影像的高速公路路域典型植被参数监测与分析

定期开展高速公路路域植被参数监测工作，对指导路域生态环境保护具有十分重要的意义，而传统地面实测方法难以对大范围植被参数进行快速长时间的监测。为此，利用卫星遥感技术，采用一种基于时序Sentinel-2影像的高速公路路域典型植被参数监测与分析方法，以京港澳高速湖北北段路域为研究区，利用长时间序列的Sentinel-2影像，采用PROSAIL辐射传输模型与人工神经网络相结合的方法快速获取路线区域的多种植被参数，并结合时间序列信息熵与变异系数对植被参数的趋势性及稳定性进行分析，从而实现对路域植被变化状况的准确评价。实验结果表明，基于时序Sentinl-2影像的路域典型植被参数提取与分析技术，可快速获取路域植被的生长变化状况，有效节约人力物力，为高速公路植被保护与绿化养护提供科学依据。     

公路路域景观美学评价

公路路域景观美学感知是营造高质量公路景观环境的重要内容之一.基于公路使用者角度,采用"心理物理学"法定量评价了不同公路路域景观组成的美学感知状况.研究发现:公路路域景观美学质量与人工设施特色性、公路与人工设施距离、人工设施与周围环境融合度、路域植被盖度、景观质地、路域水体大小、路域植被种类、景观多样性、景观自然性、景观开阔性、景观完整性、景观生动性、天象特征和公路在视域内显著度呈显著相关关系;本文的评价模型中仅考虑路域植被类型与景观完整性两个自变量.依据评价结果,提出了五点有助于公路景观设计和决策的路域景观美学建设的建议.     

我国高速公路大风灾害风险评估与区划研究

基于全国2 373个国家级地面气象观测站2005年～2014年的逐小时风速观测资料和社会性数据信息,采用层次分析法构建高速公路大风灾害风险评估指标体系和权重集,利用自然灾害风险指数法计算综合风险指数,并结合GIS空间分析技术开展我国高速公路大风灾害风险区划研究。结果显示,我国高速公路大风灾害风险分布总体呈现新疆东北部和东部沿海部分地区高、中西部大部地区低的趋势;大风灾害高风险与较高风险区主要分布在东北地区西南部、内蒙古中部、华北中部、山东中东部、长三角、浙闽沿海、珠三角、雷州半岛以及新疆三十里风区和百里风区等地的局部高速公路路段;全国其他地区主要高速公路沿线的大风灾害风险则相对较低。     

国道G214线青海段路域土壤和植被特征分析

为了研究国道G214线青海段路域土壤和植被的基本特征、相关关系与空间分异规律,为路域环境保护、植被恢复与重建提供参考依据,对公路沿线40个样地的土壤养分与植被盖度、多样性和生物量数据进行了基本统计、相关性分析和聚类分析,并将40个样地分成5类。结果表明:土壤与植被属性具有高度的空间变异性与离散性,显示了自然地带性规律叠加了人为影响;大约以K540附近为分界点,即玛多以北路段的土壤和植被存在着一定程度的退化,玛多以南至玉树段路域土壤和植被情况较好,少数破坏地段处于正向演替的过程;氮素不足以及土壤盐碱化可能是制约路域植被恢复的主要因素。当地植物如紫花针茅、沙棘、高山绣线菊、百里香等具有较好的植被恢复与土壤改良效果;为充分发挥当地适生植被的水土保持效果,避免生态受到破坏,在高原公路建设中应注意保护这些原生植被,同时增施氮肥(或种植固氮植物)和控制土壤盐碱化对路域植被恢复重建具有促进作用。     

路域生态工程技术自身效果评价研究

通过广泛调研和试验,对路域生态工程技术及范围进行了界定,识别了路域生态工程技术主要包括生态恢复基础(土木)工程、植被建植工程、养护管护工程、植被恢复效果及经济成本等5大内容。采用专家咨询和层次分析法相结合构建了评价指标的权重和作用分值;构建了自身效果评价的综合指数评价模型。对典型的9大工程技术进行评价分析,发现不同典型路域生态工程技术自身效果差异较大,这些研究成果对于生产实践具有指导价值。     

基于遥感的路域土地荒漠化动态

为准确揭示公路建设对青藏高原地区土地荒漠化的影响程度,寻找高速公路建设前后路域土地退化演变规律,协调公路建设与国土资源保护的关系。选择中国青海青藏高原地区为研究区域,借助"Albedo-NDVI特征空间"理论提取土地荒漠化评价指标,选择合适的青藏高原地区高速公路路域土地荒漠化指标量化评价方法,并以位于研究区域内的扎倒高速公路为例,选择项目建设前和建设中的2014年、2017年进行了实例对比分析。结果表明:研究区域土地荒漠化受公路建设影响明显,无荒漠化和轻度荒漠化影响区域分别由建设前的14.39和16.77km~2减少到建设中期的13.75和15.48km~2,中度荒漠化和强度荒漠化影响区域分别由建设前的12.30和5.03km~2增加到建设中期的13.22和6.82km~2。土地退化严重路段主要集中于扎倒公路沿线建设区域和建筑或城镇居民密集区域,受公路土方施工和人类活动等因素的影响,水土流失加剧,植被覆盖度降低,荒漠化影响较为严重。     

基于高速公路路域景观特征的云南西石高速公路量化方法研究

为了促进我国公路景观规划设计发展,本研究选取西石高速公路,充分考虑其路域景观环境的特点,分别从路域自然景观要素和人工景观要素两个方面探讨路域景观的构成;选取路域景观特征指标,结合GIS技术分别从可视域、道路密度、景观综合指数、居民点密度、森立面积比、水域密度几个方面对路域景观进行量化分析研究,最后进行综合分析与评价,为景观规划设计、景观营造、生态恢复方面做出宝贵参考。     

植被碳汇计算方法在路域生态系统的应用前景

通过对模型模拟法、现场实测法、遥感估算法、通量观测法四种主要的陆地生态系统植被碳汇计算方法的归纳、总结,对比分析了四种方法的优缺点.在分析路域生态系统特点的基础上,探讨了四种植被碳汇计算方法在路域生态系统中应用的可行性.结果表明:四种植被碳汇计算方法在路域生态系统的应用具备一定的可行性,但是需要根据环境特点、公路特征和研究目的进行合理选择、调整和组合.然而,目前尚缺乏应用案例,实证研究亟待加强.因此,针对研究现状,对交通行业今后的植被碳汇研究工作提出了建议,以期为我国公路路域植被碳汇计算及相关研究提供有益的借鉴.     

植物纤维毯覆盖对公路边坡植被重建的影响

为了研究不同材质的植物纤维毯早期覆盖对植被重建的效应,在河北石(家庄)-安(阳)高速公路边坡开展了3种材质的植物纤维毯覆盖下的草灌混播群落建成效果小区试验。以传统植被修复中采用的无纺布覆盖为对照,研究覆盖对早期植被群落的出苗与生长性能、抗逆性及后期生长势等的影响,分析了植物纤维毯对土壤微环境的改良效应。结果表明:覆盖材料间对植物出苗率及植被初期覆盖度有显著差异,稻草毯、混合毯优于无纺布,椰丝毯表现较差;植物纤维毯覆盖提高了植株越冬与越夏表现,冬季毯表株数比由低到高依次为无纺布、稻草毯、混合毯、椰丝毯;植物纤维毯覆盖对次年植被生长密度、植被覆盖度等指标均有较好作用,各处理的均值均较无纺布高;植物纤维毯覆盖对种子早期发芽与穿透较传统方式阻碍效应明显,但对土壤微环境更具有改良效应,可缓冲土壤温度变化幅度,有利于增加了地表粗糙度,保持水土及种子,从而可提高植被综合质量表现,实现植被成坪。     

半干旱区高速公路路域生态恢复工程植物多样性特征

针对半干旱区降水少、气候干燥、生态恢复困难等问题,以地处半干旱区的山东济青南线济南至莱芜高速公路为研究对象,通过路域生态植物实地调查与统计分析,可将路域植物种类数目排序为域外草本植物〉路域木本植物〉路域草本植物〉域外木本植物;根据不同路域区段的物种数、丰富度、多样性、信息量和均匀度等多种指数的统计、计算,结果表明路域草本植物变化程度较小、灌草植物均匀度和信息量都较高,中间路段植物综合丰富度较高,并且乔灌木的多样性受人为再造的影响较大。     

公路路域生态工程技术应用的系统化设计研究

通过广泛调研和试验,分析并描述了公路路域生态恢复中存在的主要问题;针对这些问题,阐述了路域生态恢复不同于一般绿化种植的功能、原则和关键技术,并提出了路域生态恢复系统化设计的概念、主要内容和理论基础;通过不同区域路段的现场调研及试验,从植物物种选择、植物群落设计、土壤肥力调控和路域生态工程技术适用性分析及其选择等多方面对路域生态恢复进行了系统化的分析研究,提出适合西部不同区域、不同路段特点的边坡和中央分隔带生态设计技术应用体系。     

基于高分五号和MODIS卫星遥感的青藏公路典型路段冻土分布反演

冻土的冻融变化对寒区道路路基和路面等的修建具有重要影响。由于寒区地面观测数据较少,因此需发展基于遥感的高分辨率冻土分布估算模型。中国新一代高分五号卫星(GF-5)搭载的全谱段成像光谱仪有4个40m空间分辨率的热红外波段,为高空间分辨率的地表温度反演提供了可能。以青藏公路典型路段作为研究区,采用劈窗算法,利用GF-5热红外数据反演地表温度,并将结果与同期的MODIS地表温度产品和站点实测数据进行了比较。结果表明,该方法反演出的地表温度与实测结果的平均误差为-2.34℃,相关系数为0.86,表明结果具有较好的精度。以遥感地表温度作为输入,基于TTOP模型计算出了研究区的冻土分布图,得出研究区现状多年冻土面积为0.963×10~4 km~2、季节性冻土面积为2.543×10~4 km~2,与已有研究给出的研究区冻土分布图结果较为接近,表明建立的冻土分布反演模型具有可靠性和进一步应用的潜力。此外,还基于Stefan公式计算了研究区2018年～2019年的季节性冻土最大冻结深度和多年冻土活动层厚度,结果表明研究区内多年冻土活动层厚度在11cm～260cm之间,季节性冻土最大冻结深度在36cm～249cm之间。季节性冻土最大冻结深度随高程增加而增大,多年冻土活动层厚度随高程增加而减小。以上结果对研究区公路工程的建设和安全监测具有参考价值。     

基于遥感与GIS的甘肃省公路工程困难指数计算

为了研究甘肃省公路三级自然区划,选取了平均海拔、平均坡度、切割密度、切割深度、硬岩覆盖度和植被覆盖度6个因子来量化公路工程困难指数指标。基于数字高程数据、岩土和植被专题图以及SPOT/VEGETATION NDVI遥感数据,调用ArcView软件的三维分析、空间分析、水文分析等功能计算以上各因子的值,并采用专家打分法来确定因子的权重。计算结果表明:甘肃省公路工程困难指数存在明显的空间异质性,困难指数最高的区域主要分布在山区,较高的区域主要分布在重丘区,中等和较小的区域分布在平微区和平原区。     

成都市交通网络的分形特征

基于分形理论,对成都市交通网络空间分布形态以及密度分布、复杂度等进行了定量描述与评价。结果表明:成都市区交通网络具有明显的分形特征,长度维数与分枝维数分别为1.481与1.026 8,交通网络的密度分布与复杂度均从天府广场向周边地区呈降低趋势;成都市域交通网络覆盖形态较好,网络覆盖度为1.982 6,区域内城市体系的空间关联维数与交通网络的空间关联维数之比为0.979 7,地区间交通联系便捷。     

新建高速公路边坡植物根系生长特征研究

为评价新建高速公路边坡复绿工艺的效果,以边坡植被根系为研究对象,通过CI-600植物根系生长监测系统对根系进行监测,结合土壤温度、湿度、电导率和紧实度等指标,分析边坡植被根系形态变化特征和影响因素。结果表明:高速公路边坡植物根系主要分布在13~26cm范围内;根系投影面积、表面积、平均直径和体积均随着根系长度的增加而增加;根系的生长发育状况会影响土壤紧实度。     

地震作用下土岩二元结构边坡位移和土压力的响应分析

以海西福永高速公路某标段边坡工程为依托,运用FLAC3D5.0数值软件对锚索-框架梁支护下的土岩二元结构边坡进行了地震作用数值模拟,分析了锚框支护土岩二元结构边坡在地震作用下水平位移和动土压力的响应.结果表明:地震作用下边坡土体水平位移响应随高程增加而增大;地震强度增加,边坡土体水平位移响应增加;PEP震荡系数与埋深呈...     

云南省高速公路气象灾害风险特征分析与应对

利用2013年~2015年云南省15条主要高速公路气象灾害风险普查和2016年高速公路气象敏感度调查数据,研究了云南省高速公路主要气象灾害风险特征、灾害成因,并提出了应对措施。研究结果表明:(1)云南省高速公路气象灾害隐患点主要集中在昆明、曲靖、楚雄、玉溪、普洱、文山和昭通北部等地区,从区域分布看,曲靖的隐患点数量最多为16个,从路段看,G56杭瑞高速隐患点数量最多为30个;(2)路面结冰、大雾、强降雨和团雾是影响云南省高速公路的主要气象灾害,占总数的94.4%,道路结冰是造成交通部门封路的主要气象灾害,占云南3年总封路次数的58.1%;(3)云南高速公路交通气象灾害主要是由于独特的地形、干湿分明的季节变化和相应的天气系统造成的;(4)制定了云南省高速公路气象灾害预警指标,并提出行车建议。     

基于强度折减法的公路边坡稳定性分析

为研究太行山高速公路邯郸段公路边坡稳定性及其典型路段的滑坡位移阈值,采用有限差分强度折减法,综合研究典型坡高、坡角、岩体黏聚力和内摩擦角对其稳定性影响,确定极限平衡状态下对应的岩体抗剪强度指标,通过与边坡岩体弹性模量的合理组合,确定边坡自重作用下临界位移阈值,研究结果表明：相同坡高和坡角时,边坡稳定系数随黏聚力增加呈近似线性增加,随岩体内摩擦角的增加,近似呈指数增加;保持坡角相同,黏聚力对坡高较低的边坡稳定性变化越敏感,内摩擦角对边坡稳定性相对不敏感;保持相同坡高,坡角越小或坡度越缓,则黏聚力对边坡的稳定性相对越不敏感;公路典型断面边坡二级平台和三级平台地表位移阈值分别为112 mm和103 mm。     

怀新高速公路路域生态系统建设思路

科学合理地进行路域生态系统设计是正确处理公路建设与生态环境保护之间的关系、实施可持续发展的前提。怀新高速公路地处湘西山岭重丘地带,该文根据其具体环境提出了路域生态系统的建设原则,并对路线进行了划分,提出了不同的建设措施。     

地铁车站施工近接既有桥梁桩基础变形及地表沉降规律分析

以北京地铁6号线开挖地铁车站时近距离穿越桥梁桩基础为依托。采用三维弹塑性有限元数值模型对车站施工穿越桩基础过程进行动态模拟,分析了桩基础水平位移、竖向位移以及地表沉降的变化和分布规律。提出对桥桩进行地面预注浆的加固方案,并建立注浆加固强度分别为100,150,200,250 MPa和300 MPa的工况,分析其加固效果。结果表明:车站主体开挖是影响桩基础水平位移和竖向位移的主要施工阶段;车站竣工后,远、近侧桩竖向位移方向相反,远侧桩水平位移沿桩身呈现出两端小,中间大的规律,近侧桩则呈两端大,中间小,远、近侧桩的竖向位移沿桩身分布较为均匀;地表沉降槽在各施工阶段均以车站中线对称分布,其中拱部施工阶段引起的地表沉降值最大,约占总沉降量的48.9%;当注浆加固到100,150 MPa后,桩的最终水平位移分别减小了21.4%,28.4%,但注浆强度达到200 MPa以后对桩水平位移的进一步控制不显著,建议增加加固措施;桩的最终竖向位移随注浆强度的提高依次减小了57.7%,81.1%,92.6%,99.5%,93.7%,加固效果明显,建议注浆加固强度控制在200~250 MPa为宜。