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  • 2018年, 36卷, 第06期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 树轮记录的西藏东北部过去552 a上年10月至当年5月降水量变化
    尚华明, 洪建昌, 张瑞波, 范子昂, 陈峰
    2018, 36(06): 821-832. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000378
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    青藏高原是气候变化研究的热点区域,由于其极端寒冷、干旱的气候条件,环境因子对树木生长的限制作用明显,高原东部地区广泛分布的长龄针叶树成为过去变化研究的重要代用资料。本文利用位于西藏东北部3个采样点的川西云杉树木年轮资料,建立了宽度年表。树轮宽度指数与类乌齐和昌都气象站气温、降水资料以及格点PDSI的相关与响应分析发现,上年10月至当年5月的降水量是制约该区域树木的径向生长的主要气候因子,且具有明确的生理意义。在此基础上,建立了树轮宽度指数与降水量的线性转换方程(n=32,R~2=52. 9%,F=33. 7),重建了西藏东北部公元1460—2011年期间上年10月至当年5月的降水量序列,确定其存在6个明显的偏湿阶段(1512—1533、1551—1630、1659—1729、1771—1790、1838—1862、1976—2011年)和5个明显的偏干阶段(1460—1511、1591—1614、1730—1770、1791—1837、1892—1930年)。空间代表性分析表明重建序列能较好地代表西藏东部地区(94°E～100°E,29°N～33°N)的降水变化。本文降水序列与研究区周边的树轮降水记录的对比发现,其共同的特征是19世纪早期的持续干旱和1980年中期以来的增湿过程,但本序列中最长的湿润期(1659—1729年)以及20世纪早期的干旱期(1892—1930年)与其他两条降水记录并不一致。近20年来明显的增湿过程可能是由于高原增温导致对流活动增强,进而增加有效降水。树轮降水记录不一致的原因除了降水存在较强的局地性特征以外,还可能是由于研究区处在南亚季风和西风系统的交互作用区。
  • 4.2～3.5 ka B.P.嵩山南麓的史前社会对逆向环境的适应
    李中轩, 吴国玺, 孙艳丽, 焦士兴, 朱诚
    2018, 36(06): 833-843. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000379
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    聚落和生业是史前社会对逆向环境适应研究的重要内容。嵩山南麓地区在龙山晚期聚落众多、邦国林立,是开展史前聚落研究的理想区域。基于考古文献和Arc GIS工具,文章分析了龙山晚期和二里头时期聚落的时空变迁、生业结构和史前社会的地缘格局,认为:(1)新砦期(约3. 9～3. 8 ka B. P.)气候趋于冷干且洪水灾害频繁,加之部族冲突致使本区聚落的重心在二里头时期(约3. 8～3. 5 ka B. P.)从颍河上游地区转移到双洎河中游一带;(2)颍河上游在龙山文化晚期的作物组合是粟、黍、大豆、稻谷,驯养动物组合是猪、狗、黄牛;二里头时期的生业经济结构则得到优化:种植业引进了小麦、养殖业引进了绵羊,生产工具出现了耒、耜,生产力水平有较大提高;(3)龙山晚期的颍河上游地区的城邑聚落众多,华夏、东夷、苗蛮三大集团之间既有合作也有冲突,酋邦内部推行"能人治理"机制,而且不同集团间的文化融合亦促进了史前社会的可持续发展,为早期国家的出现奠定了经济基础和政治架构。
  • 天山山脉对流层位温、混合比及抬升指数时空变化与机制
    石强
    2018, 36(06): 844-856. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000380
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    天山山脉对流层大气温湿要素的季节与长期变化,是研究新疆区域气候与资源环境的基础。根据1976—2017年期间天山山脉周围6个气象站探空观测资料,采用时空分析等方法,研究了天山山脉对流层中标准层月平均假相当位温、混合比以及抬升指数季节与年际时空变化与机制。各层假相当位温季节与年际变化存在2种时空模态,850 h Pa层假相当位温模态季节周期变化以非对称型分量为主,700、500、400 h Pa层假相当位温模态季节周期变化为准对称型分量。各层假相当位温模态垂直传播过程存在绝热与非绝热形态。各层混合比季节与年际变化存在2、3种时空模态,850、700 h Pa层混合比模态季节周期变化以准对称型分量为主; 500、400 h Pa层混合比模态季节周期变化以非对称型分量为主,各层混合比模态季节与年际变化的主要影响机制是水汽蒸发-凝结、输送过程,并且季节周期变化位相从低层传播至高层。抬升指数季节与年际变化存在2种时空模态,天山南坡地区7—9月份;北坡地区5—6月份大气层结状况最易于发生强对流天气。天山山脉对流层热湿结构年际变化出现显著线性趋势变化,目前天山山脉对流层热湿结构和大气不稳定层结易于发生异常旱涝灾害以及冰雪消融。
  • 不同恢复方式地震受损区的土壤理化性质的Meta分析
    段晨松, 韩燕, 张远彬
    2018, 36(06): 857-866. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000381
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    地震及其引发的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害不仅严重破坏土壤物理结构,也影响土壤质量,进而带来一系列生态问题。地震受损区通常采用人工和自然恢复,其恢复效果的个例研究较多,而地震受损区土壤理化性质的整合分析鲜有报道。本文应用Meta分析方法,定量综合地分析地震受损区在不同恢复方式下的土壤理化性质。通过中英文数据库,以地震或滑坡、土壤为主题进行检索,检索年限为1990—2018年,共筛选出19篇有效文献,提取了434个独立样本。结果表明:(1)与邻近未受损区相比,地震受损区在人工恢复下的土壤粉粒含量和孔隙度显著降低(p <0. 05),黏粒、砂粒含量和容重无显著差异(p> 0. 05),而自然恢复下的土壤黏粒含量和孔隙度显著降低(p <0. 05),砂粒含量显著增加(p <0. 05);(2)与自然恢复区相比,人工恢复区的土壤孔隙度显著降低(p <0. 05),黏粒、粉粒、砂粒含量和容重无显著性差异(p> 0. 05);(3)与邻近未受损区相比,地震受损区的土壤p H值显著升高(p <0. 05),而土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾含量均显著降低(p <0. 05);(4)人工恢复区的土壤p H值、阳离子交换量、有机质含量、全N、P、K以及速效N、P、K含量均与自然恢复无显著性差异(p> 0. 05)。地震受损区在10年恢复期内,除土壤孔隙度外,人工与自然恢复方式对其土壤性质无显著影响,随恢复时间的延续,其土壤性质的恢复效果有待进一步研究。
  • 泥石流声波信号预处理时域图
    袁路
    2018, 36(06): 866.
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    <正>泥石流在运动过程中颗粒之间的相互碰撞、摩擦以及颗粒与沟床、沟岸的碰撞、摩擦作用扰动空气产生声波。作为泥石流声波法预警的重要媒介,泥石流声波的特性从一定程度上可以反映泥石流的性质和规模。通过开展室内水槽实验,以泥石流容重(性质)和流量(规模)为变量,分析研究了实验变量对泥石流声波时
  • 塔吉克斯坦帕米尔高原源区水文变化——以贡特河为例
    陈友平, 张合理, 陈峰, 范子昂, 刘蕊
    2018, 36(06): 867-877. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000382
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    在中亚地区水资源匮乏、水资源安全问题突出背景下,进一步了解该区水文变化有利于科学制定水资源调配政策。基于塔吉克斯坦贡特河(Gunt river)霍罗格水文站数据和霍罗格气象站数据,使用不均匀系数、线性趋势法、Mann-Kendall检验法、R/S分析法和小波分析法等方法,分析了1940—2017年贡特河流量变化特征及其对气候变化的响应,结果表明:(1)贡特河流量年内分配不均匀,6—9月占全年平均流量的75%,汛期集中在7月19日前后,无明显提前或延后特征。(2)贡特河流量年际变化总体呈减少趋势,但趋势不显著,年际变化率为-5. 75(m~3·s~(-1))/10 a,在1940—1946年呈增加趋势,1947—1958年呈减少趋势,1959—1960年呈增加趋势,1961—2017年呈减少趋势,在1946年存在突变;共经历了4次丰-枯期:丰水期(1940—1959年)-枯水期(1960—1976年)-丰水期(1977—1995年)-枯水期(1996—2017年)。趋势分析表明流量在未来一段时间内可能存在增加趋势;小波分析表明流量存在23～34 a,9～22 a,4～8 a的准周期变化。(3)降水对贡特河径流年内补给具有明显滞后效应,平均气温与径流年内变化具有同步性;流量年际变化主要受降水影响;周期相关表明,年平均流量与降水量、平均气温在1960—1980年同时存在的8～12 a时间尺度的显著周期变化,而在整个时间域中则同时存在2～5 a时间尺度的显著周期变化。
  • 横断山区高山栎组灌木型植物C、N、P生态化学计量特征
    李丽, 胡君, 于倩楠, 阳小成, 李婷, 刘庆
    2018, 36(06): 878-888. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000383
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    为了解横断山区高山栎组[Quercus sect Heterobalanus(Oerst.) Menits.]灌木型植物不同器官碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及分布格局,该文采用随机抽样方法布设18个高山栎组植物灌丛样地,采集高山栎组植物的根、茎、叶、枝器官样品,分析样品C、N、P含量。结果表明:(1)高山栎组植物C、N、P在各器官中分别表现为叶(477. 88 g·kg~(-1))>枝(469. 29 g·kg~(-1))>茎(445. 26 g·kg~(-1))>根(431. 42 g·kg~(-1)),叶(13. 83 g·kg~(-1))>茎(6. 08 g·kg~(-1))>枝(5. 82 g·kg~(-1))>根(4. 70 g·kg~(-1)),叶(1. 26 g·kg~(-1))>枝(1. 21 g·kg~(-1))>根(1. 16 g·kg~(-1))>茎(0. 71 g·kg~(-1)),分配到叶中的营养元素相对较多;(2)各器官中C含量较N、P含量相对稳定,其中变异系数最大值发生在根部;(3)各器官C:N范围为36. 50～105. 33,最大值在根中,最小值在叶中,C:P范围为418. 15～768. 36,最大值在茎中,最小值在枝中,N:P范围为4. 89～11. 69,最大值在叶中,最小值在枝中;(4)各器官C与N、P间均呈负相关关系,N与P间均呈正相关关系,但相关关系是否显著在不同器官中不同;(5)各器官C、N、P含量受海拔的影响较小,仅叶片C含量、枝P含量与海拔间存在弱负相关关系。由此可见,高山栎组灌木型植物各器官营养元素的含量与其生长期及相应器官的功能结构密切相关。
  • 泥石流性质和规模对声波特性影响的实验研究
    袁路, 胡雨豪, 马东涛, 李梅
    2018, 36(06): 889-897. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000384
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    泥石流的声波是泥石流声波预警的重要媒介,声波的特性从一定程度上可以反映泥石流的性质和规模。通过开展容重为1. 3 t·m~(-3)、1. 5 t·m~(-3)、1. 7 t·m~(-3)、2. 0 t·m~(-3)和不同流量(规模)的34次室内泥石流实验,采集了泥石流流速、流量(规模)数据及声波信号,采用短时傅里叶变换(STFT)和滤波器对声波信号进行处理,分析研究了泥石流容重、流量对声波最大振幅、时域频域、声波能量的影响规律。实验表明:声波振幅的高低可反映泥石流规模的大小,泥石流声波最大振幅与流量表现出线性正相关性;泥石流声波最大振幅随容重呈线性增长趋势,拟合函数系数与容重满足线性正相关性,据此可以估算泥石流的峰值流量及规模;不同容重的泥石流声波能量分布频带不同,稀性泥石流的声波能量均匀分布在高(Band3)、中(Band2)、低(Band1)三个频带上,过渡性泥石流的声波能量集中在中、高两个频带上,粘性泥石流的声波能量集中在中、低两个频带上。通过对声波能量分布的分析,可以对泥石流的性质和类型进行判别。
  • 云南省1980—2017年洪涝灾害分析及模拟
    王东升, 袁树堂
    2018, 36(06): 898-906. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000385
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    洪涝灾害是云南省主要自然灾害,开展洪涝灾害评估、影响因素及预测模型研究对提高云南省防灾减灾能力具有重要意义。本文基于1980—2017年资料,对云南省洪涝灾情进行了评估,使用Pearson法分析了洪涝灾害6个主要灾种、灾害与降水、社会经济指标相关关系,优选预报因子,建立了云南省洪涝灾情预报模型。结果表明:(1) 1980—2017年,云南省有2 a为特别重大洪涝灾害年,占5. 3%,11 a为重大洪涝灾害年,占28. 9%,7 a为较大洪涝灾害年,占18. 4%,18 a为一般洪涝灾害年,占47. 4%。(2)年度、汛期降水量对洪涝灾害各灾种灾损影响无明显区别,但汛期降水量对房屋倒塌数量影响更为突出; GDP增长、人口的增加、城镇化的增长促进了水利及基础设施的投资,因洪涝灾害水利设施和直接经济损失同步增长,投资大幅增强了防灾减灾能力,云南省因灾死亡人数、直接经济损失占上一年度GDP比例及年度洪涝灾害水平反向大幅降低。(3)根据相关分析结果,优选汛期降水量、云南省地区生产总值、中国城镇化率作为年度洪涝灾情模拟预报因子构建预报模型,经模拟检验,洪涝灾情评估值模拟合格率68. 4%,年度洪涝灾情等级模拟合格率71. 1%,达乙级精度,以之预测云南省2018年洪涝灾情,评估值为16. 6,为一般洪涝灾害年。
  • 云南东川蒋家沟泥石流2003—2014年冲淤演变特征
    方迎潮, 王道杰, 何松膛, 兰慧娟, 常士秋
    2018, 36(06): 907-916. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000386
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    冲刷和淤积是泥石流对沟床地貌塑造作用的两种方式,具有明显的时空差异性和不确定性,因此冲淤特征一直是泥石流研究的焦点。本文基于2003—2014年云南东川蒋家沟泥石流沟道典型断面的观测数据,分析了各典型断面泥石流冲淤特征,探讨了不同时段泥石流冲淤的时空分布特性,揭示了其主要影响因素的作用效应。研究表明:蒋家沟泥石流在2003—2014年间整体处于淤积的态势,其时空分布特性表现为随时间的推移,淤积区域逐渐由中下游向上游移动,从而表明蒋家沟泥石流在此期间的活动逐渐减弱,开始进入间歇期;同时分析发现,不同断面的冲淤演变特征既有相似性又有差异性,中上游的D1～D15、M3和M61等断面明显属于淤大于冲,而中下游的P4、PL2和PL1等断面则为冲大于淤,在中下游P5和P4断面间存在一个相对稳定的冲淤平衡点,最上游的D1断面平均淤积量达到15. 06 m,而最下游的PL1断面累计冲刷深约2. 74 m;在影响因素作用效应分析中,降雨量、单次泥石流规模、沟床比降以及输沙沟槽的弯曲系数均对冲淤具有明显的作用效应,其中输沙沟槽弯曲系数对冲淤的影响最为明显,其与平均冲淤的相关性系数为0. 8031。
  • 山地城镇化的困境与出路:以云南省大理州为例
    丁宇, 张雷, 吴映梅
    2018, 36(06): 917-929. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000387
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    山地丘陵地区是影响全国现代化整体进程的关键区域。随着西部大开发战略深入实施,经济相对薄弱的山区快速发展,但面临着资源环境与发展之间的矛盾日益突出。如何突破已有区位环境条件的束缚,寻找适应山地复杂多样地理环境,创造新的发展路径是我国未来区域可持续发展的重大问题。为探究资源环境对山地城镇化的影响,选取高原山地地貌、城乡发展迅速的大理州为研究对象,从综合城镇化角度分析大理州城镇化发展特征。结果表明:大理州处于城镇化加速发展阶段,综合城镇化率不到40%,低于云南省和全国平均水平,存在经济发展滞后、空间格局不均衡、综合服务能力不足等特征。"城镇上山、农民进城"是土地利用方式的重大转变,也是城镇化发展模式的重大变革,具有发展潜力。但面临着理论指导不足、开发利用成本高、生态保护和防灾减灾任务重等主要困境。大理州要从空间格局、产业支撑、承载能力和体制机制四个方面优化发展路径,形成新的动力机制破解困局,为西部欠发达山区城镇化发展和生态文明建设提供新思路。
  • 青藏高原“一江两河”地区农牧民家庭生计脆弱性评估
    李彩瑛, 阎建忠, 花晓波, 张镱锂
    2018, 36(06): 930-941. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000388
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    家庭生计脆弱性评估有利于深入理解脆弱人群的特征,为政府制定气候变化适应策略和农牧民脱贫提供科学依据。本文利用西藏"一江两河"地区188户调研数据,基于可持续生计框架,在"风险-生计资产-适应能力"维度上构建农牧民家庭生计脆弱性指标体系,采用K-均值聚类方法对家庭分类并比较其生计脆弱性差异。结果表明:(1)高脆弱性家庭占比43. 09%,其整体表现为风险最高,生计资产和适应能力最低;(2)与低脆弱性家庭相比,高脆弱性家庭的特点主要是自然资源依赖度更高、受极端气象灾害影响较大、生计资产缺乏、生计多样化程度不高、资金补贴不足等。本文从积极应对自然灾害、提高农牧民教育水平和促进生计多样化等方面提出政策建议。
  • 重庆市贫困农户生计资本的空间格局及影响因素分析
    李靖, 廖和平, 樊昊
    2018, 36(06): 942-952. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000389
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    探索贫困农户生计资本的空间格局及其影响因素,对当前区域性多维贫困测度和致贫机理研究具有重要意义。以重庆市16个扶贫重点县的贫困农户调查样本为基础数据,采用聚类分析、探索性空间分析(ESDA)等方法刻画贫困农户生计资本的空间格局特征,借助最小二乘法(OLS)和空间回归模型(SLM和SEM)探索贫困农户生计资本空间格局的影响因素。研究发现:研究区贫困农户生计资本存在显著空间差异,贫困深度与贫困广度并无明显的正向关联性;多种资本匮乏型在渝东北更为集中,地区内贫困农户脱贫难度相对更大;生计资本在空间分布上呈现出正相关性,低值区在渝东北的集聚程度相对更高,区域内贫困现象与广义地理要素的共生性更强;相对于OLS和SLM,SEM被证实是最适用于该研究的计量模型,地形起伏度、少数民族比重、人均耕地面积、城镇化水平、第一产业比重、县镇交通时间等是影响区域贫困农户生计资本的重要因素。
  • 深度语义分割的无人机图像植被识别
    林志玮, 涂伟豪, 黄嘉航, 丁启禄, 刘金福
    2018, 36(06): 953-963. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000390
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    为有效实施植被信息获取及监测,亟需分类准确及易于推广的植被信息识别技术。本文利用无人机航拍获取植被光学影像,利用深度语义分割技术建构植被种类识别模型,为植被变化动态监测提供准确的植被类别信息。首先,基于安溪县龙门镇崩岗区的采样点,获取20 m航拍高度的无人机影像,构建FCN-VGG19植被识别模型,探讨不同特征融合结构对FCN-VGG19识别性能的影响,测算出各植被的覆盖面积;其次,取安溪县另一取样点的无人机影像作为验证集,分析FCN-VGG19的迁移学习能力,验证模型稳健性。结果表明:(1)基于20 m高度的无人机影像建立的FCN-VGG19-8s模型识别正确率最高,为86. 30%;(2) FCN-VGG19-8s识别精度高于FCN-VGG19-32s;并从测试集中随机抽取一张图,测算该测试图的马尾松覆盖面积为78. 38 m2,芒萁覆盖面积为12. 77 m2,柠檬桉覆盖面积为0. 89 m2;(3)在模型的迁移学习能力试验分析中,当A数据集占训练集的比例下降时,对模型识别B数据集的影响不大;当B数据集的数据量减少时,其识别精度稍有下降,仍有84. 5%。本文基于无人机光学影像,结合深度语义分割模型进行植被识别,以福建安溪县为例验证模型稳健性,分析模型在测算植被覆盖面积的适用性,旨在为植被识别研究提供新思路。
  • 黄土丘陵沟壑区坡度尺度效应空间分异分析
    土祥, 王春梅, 庞国伟, 杨勤科, 温伯清
    2018, 36(06): 964-972. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000391
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    基于DEM提取的地形因子随分辨率变化问题(尺度效应)受到广泛关注,不同地貌类型区地形因子随分辨率变化规律存在差异,其差异的机理性原因还有待进一步探讨。本研究以黄土丘陵沟壑区五个副区为研究区,统计了不同地貌类型区坡度随分辨率变化规律,计算了高程变异函数,并引入独立结构变异函数模型(Independent Structures Model,ISM)拟合了高程表面不同空间频率层次,分析了地形空间频率层次在黄土丘陵沟壑区的空间分异规律,从而进一步分析坡度随分辨率变化规律与地形空间频率层次之间的关系。研究表明:平均坡度相近的地区坡度随分辨率变化规律并不相同,高频地形信息的存在与否及其所占比重,是决定一个地区坡度随分辨率变化衰减程度的重要因素,在坡度随分辨率变化衰减程度和坡度尺度变换研究及应用中应考虑研究区内地形空间频率组成情况,这对于丰富和完善数字地形分析理论体系具有重要意义。
  • 一种石漠区地表岩石裸露率测量方法
    刘娟, 沈有信, 赵志猛, 赵高卷
    2018, 36(06): 973-980. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000392
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    岩石裸露率是判定喀斯特石漠化等级最基础指标之一,其精度对判定石漠化分布区、划分等级、制订防治措施十分重要。传统机械布点法测量内容单一,无法满足日益严峻的石漠化治理需求。针对这一问题,本实验设计在小尺度不同粒径岩石裸露条件下,应用照片处理技术(拍照)获取岩石裸露率并分类径级的方法,并与传统机械布点测量方法进行比对。结果发现:拍照测量得到的岩石裸露率低于机械布点测量值,在拍照测量结果未达到石漠化(岩石裸露率<30%)时两种方法之间的差异显著,超过此比例后两种测量结果的差异随着岩石裸露率的增加而逐渐减小;拍照测量岩石裸露率变异系数高于机械布点测量结果,说明拍照方法更能反映喀斯特石漠化岩石高异质性特性;拍照测得石漠化区和治理区的岩石分布密度分别为111个/m2和67. 4个/m2,两个样地岩石优势粒径均为75～250 mm,但综合来看,治理区样地的岩石粒径尺寸要高于石漠化区。机械布点测量简单、快捷,但数据内容单一,拍照测量不仅可以反映岩石裸露率,还可同时测量岩石粒径和分布密度,敏感度较机械布点测量高,能反映喀斯特石漠化地区更多的细节和变异,能更好地服务于石漠化治理。