基于GIS的土壤侵蚀数据库的建立
基于GIS技术的土壤侵蚀与保护研究
基于GIS技术的土壤侵蚀与保护研究引言:随着人类的不断发展和进步,土地利用方式的改变已经对自然环境产生了重大的影响。
其中,土壤侵蚀是人类活动最为直接和普遍的影响之一。
为了科学地研究土壤侵蚀的机理以及制定有效的保护措施,GIS技术的应用显得尤为重要。
本文旨在探讨基于GIS技术的土壤侵蚀与保护研究,以期为相关领域的实践和决策提供理论支持。
一、GIS技术在土壤侵蚀研究中的应用1.1 土壤侵蚀原理与机制土壤侵蚀是指外部因素(如水流、风力和人为活动)对土壤造成损失的过程。
GIS技术通过收集、整理和分析大量地理数据,可以更好地理解土壤侵蚀的机理,包括水力侵蚀、风蚀和人类活动引起的侵蚀。
1.2 土壤侵蚀模型的开发与应用GIS技术可以结合土壤属性、地形信息、降雨数据和土地利用状况等多种因素,开发土壤侵蚀模型。
通过这些模型,我们可以精确预测土壤侵蚀的潜在风险,为相应的防治措施提供科学依据。
例如,USLE(通用土壤侵蚀公式)就是一个被广泛应用的土壤侵蚀模型。
二、GIS技术在土壤保护中的应用2.1 基于GIS的适宜土壤保护区划通过GIS技术,可以将地理信息与土壤定量评价相结合,确定适宜的土壤保护区划。
这有助于合理规划土地利用,在保护土壤资源方面发挥积极作用。
2.2 基于GIS的土壤侵蚀风险评估GIS技术可以收集和整理土地利用、地形、降雨等因素,建立土壤侵蚀风险评估模型,用于评估特定区域土壤侵蚀的潜在风险。
根据评估结果,可以制定相应的保护策略,并规划土地利用,以减少侵蚀对土壤资源的破坏。
三、GIS技术在土壤侵蚀与保护研究中的挑战与展望3.1 数据质量与时空尺度GIS技术在土壤侵蚀与保护研究中需要依赖大量的地理数据,包括地形、土地利用、降雨等。
然而,这些数据的质量和时空尺度的不一致性可能对研究结果的准确性造成一定的影响。
今后的研究需要更多关注数据质量和时空尺度的统一,以提高模型预测的准确性。
3.2 生态与经济的平衡土壤保护既需要保护生态环境,又需要满足人类经济发展的需求。
地理信息系统(GIS)在土壤侵蚀研究中的应用
土壤侵蚀 是世 界 上 的主 要 灾害 之 一 , 也是 全 球 面 临 的
一
多不 同性质 和特点 的问题 , 涉及 资源 、 它 环境 、 口 、 人 交通 、 经
个重 大环境 问题 _ 2, 1 J它严 重 破 坏 了土地 资 源 , I 降低 了土
济、 、 教育 文化和金融等多个地理变量和大量数据。地理信
维普资讯
安徽 农 业 科 学 。 u a o A h i s .Si20 ,5 3 )179~17 1 J r l f nu h c.0 73 (3 :0 7 on A 0 8
责任编辑 菲
地 理 信 息 系统 ( S) 土 壤 侵 蚀 研 究 中 的 应 用 GI 在
建立 防震减灾 系统 的成 功范 例。
11 GS的建立 . I
GS 源于北 美 , 拿大 地 理信 息 系统专 I起 加
家 Tm i o o l sn为解决 加拿大 国家 土地 调 查局 在短 期 内处 理 大 n
量 的土地资料 的问题 , 90 16 年第 1 次提 出了应用计 算机分 析 和处理 土地资源 数据 的设想 , 6 年利用 计算 机进 行森 林 分 12 9 类和统计 上 取得 了成 功 , 发 了 世界 上 第 1 数 据 分 析 系 开 个 统 。1 8 9 年在联 邦科学 与工业研 究组 织 的一次 学术 会议 上 , 6 他第 1 使 用 “ 理 信 息 系统 ” Gor h a Io ao y 次 地 ( eg pi l n r tnSs a c fm i . t ) 科学术语 并给 出定义 , e 这一 n r 地理信 息 系统 由此诞 生 _。 3 j 12 GS的特点 . I GS 以分 析处 理 具 有 地理 坐 标 的 空 间 I是 信息 为 主要 目标 的计 算机 系 统 , 它不 仅 利用 属性 数 据 , 更重
浅析应用GIS进行土壤侵蚀评价研究
2 地理信息系统与土壤侵蚀
2 . 1 地理信息系统 的特点
气候、 土壤、 地质、 地貌 、 植被和土地利用状况六大因子影响
了土壤侵蚀 的发生 , 根据作 用显著情 况得出 , 土壤侵蚀的发生 主
要受植被覆盖度 、 坡度和土地利用状况这 3个因子的影响 『 4 ] 。因
地理信 息系 统 ( G e o g r a p h i c a l I n f o r m a t i o n S y s t e m或 G e o — I n f o r m a t i o n S y s t e m , 简称 G I S ) , 又称为“ 资源环境信息系统” 或“ 地 学信息系统” 。 它是一种特定的空间信息系统( S p a t i a l I n f o ma r t i o n S y s t e m ) , 是借助 于计算机 软件 、 硬件 , 对 整个或部 分地 球表层空 间中的地理数 据进行采集 、 存储 、 管理、 模拟、 分析 、 显示和描述
需的信息。地理信息系统是一个能用于进行有效搜索 、 储存 、 更
新、 处理、 分析和显示所有形式之地理信息的计算机硬件 、 软件 、 地理数据和有关人员 ( 用户) 的有机集合 [ 1 ] 。由此定义 , 可知地理
信息系统是一种工具 , 但不仅 仅是一个 制作 地图 的工具 , 而是以 数据为依据 , 用配件和人员有 机结合进行数 据处理 , 对 其产生结
第1 期
收稿 日期 : 2 0 1 2 — 0 7 — 3 1
浅析应用 G I S进行土壤侵蚀评价研究
翟金 慧
( 山西华晋岩土工程勘察有 限公司 , 山西太原 , 0 3 0 0 2 1 )
摘பைடு நூலகம்
基于GIS的秦巴山区土壤侵蚀空间特征分析_以陕西省宁强县为例
在长期的土壤侵蚀研究中, 通用土壤流失方程 ( USLE) 发挥了重要的作用[ 1- 3] , 随着地理信息系统 ( GIS) 技术不断发展, 运用 GIS 技术结合 USLE 定量 评估区域土壤侵蚀已成为有效手段[ 4] 。20 世纪 80 年代末以来, 中国科学院南京土壤研究所卜兆宏先 生共主持了 4 个国家自然科学基金项目, 系统地研 究了 USLE 在中国的应 用, 取得了很有价值的系列 成果[ 5- 6] , 这些研究为我国区域水土流失的预报、规 划与治理提供了科学依据。因此, 利用 3S 技术快速 调查和监测区域水土流失基本状况, 实现水土流失 信息化非常有意义。
未利用地 Unused land
水体 Wat er
P
0. 35
1. 00
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2. 3. 2 土壤可蚀性 K 因子估算 土壤可蚀性 K 值 的大小表示土壤被冲蚀的难易程度, 是影响土壤流 失量的内在因素, 它也是定量研究土壤侵蚀的基础。 K 值的计算采用 Wishchmeier 建立的土壤可蚀性因 子 K 与土壤性质之间的关系式, 根据实验区域情况 对 K 值进行估算。
0. 5。
坡度因子计算公式为:
10. 8sin H+ 0. 03 ( H< 5b )
S = 16. 8sin H- 0. 05 ( 5b [ H< 14b) ( 4)
21. 91sin H- 0. 96 ( H \ 14b)
arcgis土壤侵蚀步骤
arcgis土壤侵蚀步骤ArcGIS是一款功能强大的地理信息系统软件,可以用于各种地理空间数据的处理和分析。
其中,土壤侵蚀分析是ArcGIS的一个重要应用领域。
本文将介绍ArcGIS中进行土壤侵蚀分析的步骤。
第一步:数据准备进行土壤侵蚀分析前,首先需要准备相应的数据。
这些数据包括高程数据、土地利用数据、降雨数据等。
高程数据可以通过遥感影像解译或测量等方式获取,土地利用数据可以由土地利用调查或遥感影像分类得到,降雨数据可以从气象局或其他渠道获取。
将这些数据导入ArcGIS中,并进行必要的预处理,如投影变换、栅格化等。
第二步:建立流域在ArcGIS中,可以使用数字高程模型(DEM)数据来建立流域。
首先,选择合适的DEM数据,并进行预处理。
然后,利用ArcGIS 的流域工具,根据DEM数据提取流域边界,并计算出流域的面积、坡度等参数。
根据需要,可以对流域进行进一步的分割和合并。
第三步:计算土壤侵蚀指数土壤侵蚀指数是评价土壤侵蚀程度的重要指标之一。
在ArcGIS中,可以使用土壤侵蚀方程模型(如USLE模型)来计算土壤侵蚀指数。
首先,根据土地利用数据和降雨数据,计算出USLE模型中的各个参数,如降雨能量指数、土壤流失方程、坡度长度因子等。
然后,利用ArcGIS的栅格计算工具,将这些参数进行叠加、加权,得到土壤侵蚀指数图。
第四步:评估土壤侵蚀风险土壤侵蚀风险评估是土壤侵蚀分析的重要结果之一。
在ArcGIS中,可以使用ArcScene或ArcMap等工具进行土壤侵蚀风险评估。
首先,将土壤侵蚀指数图与其他相关数据(如土壤类型、植被覆盖度等)进行叠加分析,得到土壤侵蚀风险图。
然后,根据土壤侵蚀风险图,划分出不同等级的土壤侵蚀风险区域,并对其进行定量评估和描述。
第五步:制定土壤保护措施根据土壤侵蚀风险评估结果,可以制定相应的土壤保护措施。
在ArcGIS中,可以使用空间分析工具和模型构建工具,对土壤侵蚀风险区域进行进一步的分析和规划。
基于GIS的区域土壤侵蚀模型设计
摘 要 区 域 土 壤 侵 蚀 模 型是 国 家 和 区 域 土 壤 侵 蚀 调 查 、 土 保 持 宏 观 规 划 的 支 持 工 具 。 借 鉴 国 外 区域 土 壤 侵 蚀 模 水 型 , D M 栅 格 为 空 间单 元 , 区 域 土 壤 侵 蚀 的单 元 模 型 进 行 定 量 表 达 , 括 降 雨 、 被 截 留 、 渗 , 地 形 填 洼 以 E 对 包 植 入 微 等 , 利 用 GS 能 完 成 径 流 传 递 和 汇 集 部 分 的计 算 , 立 了 区 域 土 壤 侵 蚀 模 型 。所 建 立 模 型 在 延 河 流 域 的试 运 并 I功 建 算 , 果 接 近 现 实 , 反 映 土 壤 侵 蚀 时 空 分 布 趋 势 。模 型 的 建 立 可 为 水 土 保 持 的宏 观 决 策 提 供 支 持 。 结 能 关 键 词 区域 土壤 侵 蚀 模 型 ; 法 设 计 ; 数 提取 算 参 ・
20 0 9年 2月 7 1 :2 3 ( )3—6
中 国 水 土 保 持 科 学
S in eo ola d W ae n e v to ce c fS i n trCo s ra in
Vo . No. 17 1 F b.00 e 2 9
基 于 GI S的 区域 土壤 侵 蚀 模 型 设 计
p c s o it re to o r e s f ne c p in, ifl ain, s r c so a e wee q a t aiey d s rb d. T a s ot t n a d n i rto t uf e tr g a r u i tv l e c e n t i r n p rai n o Ac u lto fr n f mo g u i s c c ltd b a s o p ta ayi u t n o S.Ac o dn o c muain o u o a n n t wa a u ae y me n fs ai a l tc fnci f GI s l l n o c r ig t
基于GIS的土壤侵蚀研究系统框架的设计
《 中国 大百 科全 书 ・ 利卷 》 土 壤 侵蚀 f ie s n的 水 对 s lr i 1 o o o 定义 为 : 壤及 其母质 在水 力 、 力 、 融 、 土 风 冻 重力 等 外力作 用
LI Yuh n t l (hn nv ri nn n eh oo yXuh u Ja gu 2 10 ) U -o ge a C iaU iest o Miiga dT c n lg , zo ,i s 2 0 8 yf n Ab ta t h eh oo f e ga hcifr t nsse G S w saa tdit esieoinrsac ytm. ycmbnn pt l aa s c T etc n lg o orp i omai ytm( I) a d pe ot ol rs e rhss r y g n o n h o e e B o iigs ai t ad
下 , 破坏 、 被 剥蚀 、 搬运 和沉 积 的过 程 。 国是世 界 上土壤 侵 我 蚀最严 重 的 国家 之一 , 据 水利部 遥感 中心调 查统 计 ,9 0 根 19
土壤退 化评价” 系 , 体 示范建立 和应用 S T R数据库 。O E OE ST R 中包 含 了土 壤利 用 、 蚀 等数 据 , 个 计 划 过程 从 18 年 侵 整 97 9 月开始一 直持续 到 2 世 纪 9 年代 , 盖 区域从 拉丁美洲 、 0 0 覆 北 美 、 洲 西 部 等 国家 和地 区逐 步推 向东 南亚 等地 区 , 非 同 时 为发 展 中 国家 提供 资源规 划 的信息 服务 及技 术应 用 的系
a d p o e y d t n r vdn r n n w e iin b iu iig te d t , S tc n lg e t n a c d t es i e o inr s ac .Th n rp r aaa d p o i ig ab a d-e d cso y vs a zn h aa GI e h oo g al e h n e h ol r so e e rh l l y r y e man fn to so h ytm n t e o day d v lp n a e n u i gArSDE se gn fs e ild t , c S En ie a e eo i i u cin t e sse a d iss c n r e eo me tb s d o sn c f a n ie o p ca aa Ar GI gn sd v lpng c mp n nswe edic se . e etc n lge ly d a mp ra trl ns ie o ina piain. o o e t r s u s d Th s e h oo ispa e ni otn oei ol r so p lc to
实验三基于GIS的土壤侵蚀因子分析与信息提取
实验三基于GIS的土壤侵蚀因子分析与信息提取一、实验目的1、要求学生掌握地理信息系统软件(ArcView)的基本原理和操作方法;2、掌握使用该软件进行土壤侵蚀因子的分析和信息提取的方法。
二、实验原理Arc/View的空间分析模块是解决地理空间问题的工具。
它主要包括距离制图、计算密度、统计分析、邻域分析、数据的重分类、表面生成、等高线生成、坡度提取、坡向提取、光照模型的生成、流域的划分等功能。
利用Arc/View的空间分析模块解决空间问题,首先要把问题空间化、模型化,然后利用Arc/View 提供的各种功能的组合来完成。
Arc/View的空间分析模块主要是基于栅格数据模型的。
Arc/View的空间分析模块不仅支持矢量数据模型,还支持栅格数据模型。
矢量数据是用点、线、面来描述地理特征及其变化的,它主要用于精确地描述地理特征,在Arc/View中,点、线、面数据分别是存放于不同的主题中来管理的。
栅格数据是通过将地表分隔成不同的单元来表示地理特征及其变化的,对栅格数据的存储只是通过存储栅格的原点、栅格单元的尺寸、距离原点的单元数和每个栅格单元的值。
对栅格数据影响最大的是栅格单元的尺寸。
单元尺寸越大,则对地理特征的描述越粗糟,越不精确,但产生的数据量会越小,处理速度会越快。
相反,单元尺寸越小,则描述越精确,但数据量会越大,运算速度越慢。
三、操作步骤地形指标是最基本的自然地理要素,也是对人类的生产和生活影响最大的自然要素。
地形特征制约着地表物质和能量的再分配,影响着土壤与植被的形成和发育过程,影响着土地利用的方式和水土流失的强度。
地形指标的提取对水土流失、土地利用、土地资源评价等方面的研究起着重要的作用。
1 坡向Aspect坡向定义为坡面法线在水平面上的投影与正北方向的夹角。
在Arcview中Aspect表示每个栅格与它相邻的栅格之间沿坡面向下最陡的方向。
在输出的坡向数据中,坡向值有如下规定:正北方向为0度,正东方向为90度,以次类推。
arcgis土壤侵蚀步骤
arcgis土壤侵蚀步骤ArcGIS是一款功能强大的地理信息系统软件,可以用于分析土壤侵蚀。
下面将介绍使用ArcGIS进行土壤侵蚀分析的步骤。
一、数据准备在进行土壤侵蚀分析之前,需要准备相关的数据。
这些数据包括:数字高程模型(DEM)、土壤类型数据、降雨数据、坡度数据等。
这些数据可以从不同的来源获取,如卫星遥感数据、测绘数据等。
二、DEM数据处理将准备好的DEM数据导入ArcGIS中,可以使用ArcGIS提供的工具对DEM数据进行处理。
首先,可以使用坡度工具计算坡度信息。
坡度是土壤侵蚀的重要指标之一。
其次,可以使用流向工具计算流向信息。
流向是指水流流动的方向,也是判断土壤侵蚀的重要参数。
三、土壤类型数据处理将准备好的土壤类型数据导入ArcGIS中,可以使用ArcGIS提供的工具对土壤类型数据进行处理。
首先,可以将土壤类型数据与DEM 数据进行叠加分析,得到每个像元的土壤类型信息。
其次,可以根据土壤类型信息,计算不同土壤类型的侵蚀敏感性指数。
四、降雨数据处理将准备好的降雨数据导入ArcGIS中,可以使用ArcGIS提供的工具对降雨数据进行处理。
首先,可以根据降雨数据计算出不同时间段的降雨强度。
其次,可以根据降雨强度和流向信息,计算出流量指数。
流量指数是衡量土壤侵蚀产生的重要参数。
五、土壤侵蚀模型建立将处理好的DEM数据、土壤类型数据、降雨数据等导入ArcGIS中,可以使用ArcGIS提供的工具建立土壤侵蚀模型。
常用的土壤侵蚀模型有USLE(Universal Soil Loss Equation)和RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation)。
这些模型可以根据不同的参数和数据,估计土壤侵蚀的程度和速率。
六、土壤侵蚀分析通过建立土壤侵蚀模型,可以进行土壤侵蚀分析。
可以使用ArcGIS 提供的工具,对土壤侵蚀进行空间分布和趋势分析。
可以绘制土壤侵蚀等级分布图、土壤侵蚀速率分布图等,帮助人们了解土壤侵蚀的情况和趋势。
基于GIS的土壤侵蚀数据库的建立
A C A R M P的 3 n l t 块 . . S r c n l t > DA a s模 y . > uf eA a s… a y
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两种图像模式 ,原始 110 0地形 图为 15 : 0 0 94年北京坐标 系 ,
图 1 基 于 GI 的 土壤 侵 蚀 图 建 立 的 技术 路 线 图 S
15 9 6年黄海高程 系. 等高距 5 m。
以卫星影像 提取南小河 沟流域 土地利用 图及植 被盖度
从 中 国卫 星地 面站接 收的Q ik i ucbr 星影像为 TF格 d卫 I 式 . 中全色图像 的分 辨率 为 2 0 多光谱 图像 的分辨率为 其 . m, 4 01 . m。为充分发挥其高分辨率卫星影像 的作用 , 6 要对其进行 了分辨率融合和几何纠正 。 以上是在 E D S软件下完成的 。 RA
据库 . 包括 土地利用库、 植被 覆盖度库和坡度库 , 为今后对该地区土壤侵蚀的定性研究提供 了基础数据。
【 关键词 】 土壤侵蚀 ; 植被覆盖度 ; 土地利用 ; 坡度
0 引言
本 文 以位 于甘 肃省 庆 阳 市 的南小 河 沟 流域 为 例通 过
GS平 台 ,利 用高 分辨 率卫 星影 像及 1 10 0地 形 图 , I :00 摸
植被覆 盖度 、 土地利用 方式等指标综 合判定得 到 。 南小河 将 沟 流域土壤侵蚀 强度划分 为 6级 ,从而建 立该流域 土壤侵
蚀 数据库。技术路线详见 图 1 。 表 1 水力侵蚀强度分级判定指标表
GIS在土壤侵蚀中的应用文献综述
8115244 朱霞文献综述GIS在土壤侵蚀中的应用在土壤侵蚀评价工作中,应用了土壤侵蚀模型。
由于因子获取、大数据量运算和运算结果分析上存在一些问题,从而限制了土壤侵蚀模型的更深人应用。
地理信息系统具有获取、运算、管理、分析和显示空间数据的能力,已经在土壤侵蚀模型的研究中得到了广泛的应用。
1、模型因子的获取土壤侵蚀模型可以分为经验模型(统计模型)和物理模型(过程模型)2种。
因子是模型运行的先决条件,因子获取是土壤侵蚀模型构建和运行的主要困难。
GIS的数据获取能力在水土保持因子获取方面发挥了很大作用。
1.1、USLE模型通用土壤流失方程是目前使用最广泛、应用也较方便的土壤侵蚀模型,使用USLE同GIS进行结合多是通过自行开发的GIS软件或商业GIS软件来获取USLE算式中C 因子和LS因子。
其主要原因是C因子和LS因子与GIS计算结果最为相关,其中LS因子多通过GIS运算DEM获得,C因子的获取则借助遥感图像分析方法。
蔡崇法等通过IDRISI GIS中的空间分析模块将等高线转换成栅格图像,根据表面内标原理给每个网格点赋予高程值,在IDRISI中计算S值,将地形、水系等基础数据相叠加生成L因子,相乘后生成LS因子层[1]。
倪九派等使用ArcInfo 的TIN和GRID模块把等高线图生成DEM,对DEM进行表面分析得到每一个栅格的坡度和坡长值,二者相乘得到LS因子[2]。
游松财等在ILWSI GIS的支持下,使用遥感影像计算出NDVI,以傅里叶指数作为加权平均因子,得到了年均地表覆盖率,参考土地利用类型图和专家知识确定了C因子值[3]。
周斌等则使用ERMapper以最大似然法对陆地卫星TM影像进行分类,得到土地覆盖类型图,根据经验值确定每一地类的C值,生成C因子层[4]。
1.2、其他模型其他常用土壤侵蚀模型,如农业非点源污染模型,区域性流域环境非点源响应模拟模型,水蚀预报模型等。
由于模型中需要模拟整个系统的过程,因子往往十分复杂,使用GIS获取这些模型因子的做法,通常是利用大型GIS系统进行空间数据运算,得到这些土壤侵蚀模型的因子值,经格式转换被土壤侵蚀模型使用。
基于GIS与RS的土壤侵蚀模拟及其防治
基于GIS与RS的土壤侵蚀模拟及其防治近年来,在全球范围内,土地退化、水土流失等环境问题越来越受到关注,土壤侵蚀恰恰是导致这些问题的主要原因之一。
因此,研究土壤侵蚀的机理与防治方法,对于保护环境和维护土地资源的可持续利用具有重要意义。
本文将探讨基于地理信息系统(GIS)和遥感(RS)的土壤侵蚀模拟及其防治方法。
一、GIS与RS在土壤侵蚀模拟中的应用GIS可以整合多源地理信息,分析地形、土地利用、降水量等因素,并将其空间化。
而RS则可以获取遥感图像,提取地表覆盖信息、植被指数等参数。
这两种技术的相互结合,可以为土壤侵蚀的模拟提供丰富的数据和分析手段。
例如,通过利用DEM(数字高程模型)等地形数据,可以进行坡度、坡向、流域等的分析,进而决定铲不转到达某一点的水流。
利用RS提取的土地利用等信息,可以对土地性质、植被覆盖情况进行分析,进一步预测土壤侵蚀风险的强弱程度。
在土壤侵蚀模拟中,研究人员可以利用GIS和RS中的分析工具,如WSI(水蚀指数)、RUSLE(美国土壤保持局的土壤侵蚀模型)、PSD(水土保持办公室的侵蚀指标法)等,评估不同地区土壤侵蚀的影响因素,并进行可视化分析。
二、土壤侵蚀的防治方法1. 植被治理植被可以稳定土壤,防止侵蚀。
然而,考虑到沙漠化和人口增长等原因,一些地区的植被退化程度已经到达了一个危险的程度。
这就需要政府和相关部门加强对植被的保护和恢复,减少人类和自然稀疏采伐对植被的破坏。
另外,种植具有生态价值的树种和灌木,也可以有效地稳定土壤。
2. 调整耕作方式适当调整耕作方式,比如采取保护性耕作、松土、耕深度、种间作物轮作等,可以减少耕地的土壤侵蚀。
如在陡峭山岭或地形斜坡三角形地块上,农田一般呈梯田状,以减少土壤流失,同时可以适当配置农作物,较少耕作造成的水土流失。
3. 构造人工措施根据不同土地的特殊环境,研究人员也可以构造人工措施来保护土壤。
比如,建造护坡、坡面侧沟、沟头坑、蓄水池等,可以将土壤侵蚀所造成的流水收集分散,减少对土壤的破坏。
GIS技术在土壤侵蚀普查中的应用_董快鸽
董快鸽
( 陕西水环境工程勘测设计研究院,陕西 西安 710018)
摘 要: 土壤侵蚀普查是全国第一次水利普查的一个重要普查专项,它在摸清我国土壤侵蚀基本
情况,推动数字水土保持,为水土保持规划和生态建设服务等方面有着重要的意义。本文结合土
壤侵蚀普查工作性质及地理信息系统( GIS) 的数据管理特点,利用 GIS 技术实现图形与数据的显
第 33 卷 第 6 期 2013 年 11 月
西安科技大学学报 JOURNAL OF XI’AN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
文章编号: 1672 - 9315( 2013) 06 - 0705 - 06
GIS
*
技术在土壤侵蚀普查中的应用
Vol. 33 No. 6 Nov. 2013
由于土壤侵蚀普查工作的特点,使得地理信息数据在土壤侵蚀普查过程中扮演着重要的角色,在土 壤侵蚀普查工作的各个阶段,对于地理信息数据的管理和应用都是土壤侵蚀工作的重要工作内容,因此, 地理信息系统软件的引入和应用就显得格外迫切。不过在目前,地理信息系统技术在水利领域的应用时
* 收稿日期: 2013 - 08 - 10 作者简介: 董快鸽( 1984 - ) ,女,陕西咸阳人,助理工程师,主要从事地理信息系统应用研究相关工作.
3 系统的设计目标
本系统是基于 ArcEngine 相关组件以及可视化开发语言 visual C#进行的二次开发,利用普查相关的 地理空间数据和普查专题数据,进行土壤侵蚀普查专题调查图制作,普查资料准备,普查成果数据汇总入 库,为土壤侵蚀普查工作提供数据支持服务[4]。主要包括以下几点
1) 依据水利部提供 1∶ 1万地形图列表确定全省调查单元及相应编号,选取调查单元区域范围; 2) 根据选取的调查单元资料,绘制土壤侵蚀普查野外调查单元工作地图; 3) 对调查单元工作底图及普查工作目录进行审核和抽查; 4) 调查工作底图输出和打印; 5) 对野外调查返回的地块图形数据和相应的专题属性数据进行汇总入库操作。 6) 对待提交最终的普查成果数据和工作目录进行审核和抽查。普查相关资料和网站的链接,方便随 时查阅浏览。
基于GIS的中国土壤水蚀数据计算分析系统的开题报告
基于GIS的中国土壤水蚀数据计算分析系统的开题报告一、选题背景和意义土地是人类社会赖以生存的重要资源之一,而土地水蚀问题则是目前全球面临的严重土地退化问题之一。
从历史上来看,土地水蚀已经对人类社会和自然生态系统造成了严重的损害,且土地水蚀的问题日益严重。
为了遏制水蚀并保护土地资源,如何进行土地水蚀定量评估已成为热门的研究领域之一。
地理信息系统(GIS)技术在土地水蚀研究中得到了广泛应用,其可以提供高分辨率的土地利用和土地覆盖信息,同时还可以处理和分析土地水蚀相关的遥感数据和环境数据。
因此,开发基于GIS的中国土壤水蚀数据计算分析系统具有重要的理论价值和实际应用意义。
本文旨在利用GIS技术和土地水蚀理论知识,研发一款基于GIS的中国土壤水蚀数据计算分析系统,并利用该系统解决中国土地水蚀问题,并为土地水蚀研究提供一定的参考。
二、研究内容和方案(一)研究内容:该系统将基于中国土壤水蚀资料进行研究,利用GIS技术进行空间数据处理,通过统计学分析方法,对中国土壤水蚀的分布进行研究,并通过该系统,实现土壤水蚀预测和防治的实用性模型。
(二)研究方案:1. 收集中国土壤水蚀相关数据,包括土地利用和土地覆盖等空间数据,并利用遥感数据辅助进行分析;2. 完成GIS系统的搭建和空间数据处理,包括数据输入、数据配准、数据转换以及空间分析等;3. 进行土壤水蚀模型的建立和参数的定量计算,并运用统计分析方法,对中国土壤水蚀分布进行预测分析;4. 探索中国土地水蚀防治的实用性模型,根据预测结果与实际数据做出合理的建议。
三、预期成果和应用价值(一)预期成果:1. 建立基于GIS的中国土壤水蚀数据计算分析系统;2. 提供基于GIS的中国土壤水蚀分布预测模型;3. 根据预测结果,提出土地水蚀防治的实用性建议。
(二)应用价值:1. 提供了新的土地水蚀预测模型,为土地水蚀防治提供科学依据;2. 让土地水蚀研究更加精细化,为保护我国大量耕地提供了更加科学的技术支撑;3. 高效地进行土地水蚀相关数据的管理、处理和分析,达到节约时间、提高工作效率的目的。
arcgis土壤侵蚀步骤
arcgis土壤侵蚀步骤1. 简介土壤侵蚀是指地表水和风对土壤表层的冲刷和剥蚀作用,是一种严重破坏土地资源的自然现象。
为了有效管理和保护土地资源,使用ArcGIS进行土壤侵蚀分析可以帮助我们了解土壤侵蚀的程度、定位潜在问题区域以及制定相应的保护措施。
本文将详细介绍ArcGIS中进行土壤侵蚀分析的步骤,并提供相关操作指南。
2. 数据准备在进行土壤侵蚀分析之前,首先需要准备相关数据。
以下是常用的数据类型:•DEM(数字高程模型):用于获取地形信息。
•土壤类型数据:描述不同区域的土壤类型。
•降雨数据:描述不同时间段内的降雨情况。
确保这些数据都已经准备好并导入到ArcGIS中。
3. DEM预处理DEM数据是进行土壤侵蚀分析的基础,因此在开始分析之前需要对DEM进行预处理。
以下是一些常见的预处理步骤:3.1 DEM裁剪根据研究区域的范围,使用ArcGIS中的裁剪工具对DEM进行裁剪。
裁剪后的DEM将只包含我们感兴趣的区域,以便更好地进行分析。
3.2 DEM填洼填洼是指在DEM中修复由于数据采集或处理过程中产生的洼地(高程值较低)。
在ArcGIS中,可以使用“Fill”工具对DEM进行填洼操作。
填洼后的DEM将更准确地反映地形。
3.3 DEM平滑为了减少噪声和不规则性,可以对DEM进行平滑操作。
在ArcGIS中,可以使用“Smooth”工具对DEM进行平滑处理。
平滑后的DEM将更加连续和一致。
4. 土壤侵蚀模型选择根据研究需求和数据可用性,选择适当的土壤侵蚀模型是非常重要的。
以下是一些常见的土壤侵蚀模型:•USLE(通用土壤流失方程):用于估计水力侵蚀。
•RUSLE(改进通用土壤流失方程):基于USLE,考虑了降雨强度和径流量等因素。
•WEPP(水土保持评价程序):综合考虑了水力侵蚀和风力侵蚀。
根据实际情况选择最适合的土壤侵蚀模型,并在ArcGIS中加载相应的工具。
5. 土壤侵蚀参数设置在进行土壤侵蚀分析之前,需要设置一些参数以确保分析的准确性。
ArcGIS操作Model Builder 土壤侵蚀危险性建模分析
实验八、Model Builder 土壤侵蚀危险性建模分析一、实验目的模型生成器(ModelBuilder) 为设计和实现空间处理模型提供了一个图形化的建模环境。
模型是以流程图的形式表示,它通过工具将数据串起来以创建高级的功能和流程。
你可以将工具和数据集拖动到一个模型中,然后按照有序的步骤把它们连接起来以实现复杂的GIS 任务。
通过对本次练习,我们可以认识如何在ModelBuilder环境下通过绘制数据处理流程图的方式实现空间分析过程的自动化,加深对地理建模过程的认识,对各种GIS分析工具的用二、实验准备1. 认识ModelBuilder操作界面1: 添加硬盘上的数据或工具到模型中,数据也可以从ArcMap或ArcCatalog从直接拖到模型中,工具可以直接从Arctoolbox直接拖到模型中2: 显示全部模型要素,并充满ModelBuilder窗口3: 自由缩放,点击此按钮后,按住鼠标不放可,向上或向下移动鼠标可以自由缩放ModelBuilder中的流程图4: 选择,用以选择模型中的数据图框,工具图框5: 添加连接,将数据和工具连接起来6: 运行选中的处理过程或整个模型2. 问题分析,数据说明目标:获取[土壤侵蚀危险性分布图] 因子确定:坡度、土壤类型、植被覆盖数据:矢量数据:研究区界线(Study Area)、植被(Vegetation),栅格数据:土壤类型栅格(Soilsgrid)三、实验内容及步骤1. 加载数据(1) 在ArcMap 中新建一个地图文档(2) 添加矢量数据:StudyArea、Vegetation、栅格数据Soilsgrid(同时选中:在点击的同时按住Shift)(3) 打开Arctoolbox,激活Spatial Analyst 空间分析扩和3D 分析扩展模块(执行菜单命令[工具]>>[扩展],在出现的对话框中选中“空间分析模块”和“3D 分析”)(4) 根据Vegetaion 中的属性[VegTYPE]设置植被图层的符号为[唯一值渲染],根据SoilsGrid 图层中属性[S_Value]设置土壤类型栅格的符号为[唯一值渲染],设置图层StudyArea 的边界和填充,并调整各图层的顺序得到如下下效果:2. 创建模型在上一步操作的基础上进行(1) 在Arctoolbox中,在右键菜单中执行[添加工具箱]命令,将会在[d:\arcgis]创建一个工具箱,将新建工具箱改名,比如[geosptials](2) 右键点击新建的工具箱[geosptial], 在右键菜单中,执行命令:[新建]>>[模型],将打开[ModelBuilder] 应用程序窗口:注意:对已存在的模型,右键点击模型后,选择[编辑]也可以打开[ModelBuilder]窗口,对已存在的模型进行编辑。
基于GIS的次降雨分布式土壤侵蚀模型构建_以晋西王家沟流域为例
黄土丘陵沟壑区沟道流域的基本侵蚀地貌形态 是以沟缘线为界 , 将流域系统划分为沟间地 ( 坡面 ) 和沟谷地 ( 沟道) 2 部分 。通过对黄土丘陵沟壑区不 同小流域地貌和坡沟形态的定性与定量对比分析 , 可揭示其相似与差异的状况 , 为土壤侵蚀模型实验 的原形分类提供参考依据 [1 ] 。承继诚 [2 ] 、 陈永宗
表1 王家沟流域径流深 、 悬移质输沙模数与 降雨因子之间关系
Tab. 1 Relationships between runoff and sediment yield and rainfall factor for Wangjiagou Catchment
方程
Q = 01006 8 ( EI)
[5 ]
土壤侵蚀模型 — — — 羊道沟小流域土壤侵蚀模型 ; 用
GIS 技术 ,将王家沟流域划分为多个子流域 , 分析每
个子流域主要侵蚀产沙影响因子与羊道沟流域各因 子的关系 ,对羊道沟小流域土壤侵蚀模型影响因子 进行修正 ,计算得到每个子流域的土壤侵蚀状况 ; 结 合泥沙输移得到保持科学
2008 年
蚀、 表土结皮的抗蚀性 、 重力侵蚀和洞穴侵蚀等众多 因素 。唐政洪等 在黄土丘陵沟壑区侵蚀产沙过程 模型原有的建模结构基础上 , 通过对过程模型中的 坡面子模型进行简化 ,在 GIS 的支持下 ,建立了基于 地块 、 次降雨 、 水沙运移的小流域侵蚀产沙模型 。通 过在小尺度流域应用表明 , 上述 2 个模型均具有较 好模拟效果 。由于土壤侵蚀过程的复杂性和人类认 识的局限性 ,通过有限的定点观测 、 试验和模拟 , 难 以掌握土壤侵蚀过程在不同地区的分布特征及其内 在规律 。作为一种可以将局部研究结果推广到更大 区域上的重要方法和手段 , 尺度转换成为全面掌握 区域土壤侵蚀状况的重要途径[6 ] 。分析不同尺度上 土壤侵蚀机制特征 、 影响因子和建模思路 ,剖析国内 外不同尺度上的侵蚀产沙模型适宜性 , 可以为模型 的建立和应用提供借鉴[7 ] 。分布式土壤侵蚀模型能 兼容小区试验研究得出的关系 , 恰当地模拟流域的 自然时空过程 ,结果可信度较高 ,是未来模型发展的 方向 [8210 ] 。笔者拟在上述研究成果基础上 , 研究如 何将 在 小 流 域 建 立 的 模 型 推 广 应 用 到 较 高 一 级 流域 。
地理信息系统在土壤侵蚀研究中的应用
地理信息系统在生态环境监测中的应用地理信息系统(GIS)是一种集计算机、软件、数据、人员、机构等多种要素于一体的综合性技术,可以实现对地理空间信息的采集、存储、处理、分析和展示。
在生态环境监测中,GIS技术的应用已经成为一种重要的手段,发挥了重要作用。
首先,GIS技术可以实现空间数据的采集和处理。
生态环境监测需要大量的实时数据,如气象数据、水文数据、土壤数据等,这些数据都具有空间属性。
GIS技术可以通过遥感技术和地面观测手段获取这些数据,并进行空间叠加和分析,形成全面、准确的生态环境监测数据。
其次,GIS技术可以实现生态环境监测数据的可视化。
通过GIS技术,可以将采集到的数据进行空间展示和分析,形成直观、易懂的图表和地图,便于决策者和公众了解生态环境状况。
同时,GIS技术还可以实现不同时间段的数据对比和动态监测,及时发现生态环境问题和变化趋势。
第三,GIS技术可以实现生态环境监测的模拟和预测。
通过GIS技术,可以对生态环境进行复杂的空间分析和模拟,预测未来的变化趋势和可能出现的问题。
例如,在水资源管理中,可以通过GIS技术模拟不同方案下的水资源分配情况,为决策者提供科学依据。
第四,GIS技术可以实现生态环境监测的管理和决策支持。
通过GIS技术,可以对监测数据进行分类、整合和管理,形成完整的生态环境数据库。
同时,GIS技术还可以实现多种分析和模拟方法,为决策者提供科学依据和多种方案选择。
总之,GIS技术在生态环境监测中的应用已经成为一种重要的手段,发挥了重要作用。
未来,在生态环境保护和治理中,GIS技术还将继续发挥重要作用,并不断创新和完善。
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基于GIS的土壤侵蚀数据库的建立
作者:耿婵
来源:《科技视界》2012年第10期
【摘要】本文以南小河沟流域为例,利用地形图和卫星影像图作为信息源,制作
1:10000DEM,建立了该地区土壤侵蚀数据库,包括土地利用库、植被覆盖度库和坡度库,为今后对该地区土壤侵蚀的定性研究提供了基础数据。
【关键词】土壤侵蚀;植被覆盖度;土地利用;坡度
0引言
本文以位于甘肃省庆阳市的南小河沟流域为例通过GIS平台,利用高分辨率卫星影像及1:10000地形图,摸清该流域土地利用、植被覆盖状况及坡度组成,建立土壤侵蚀数据库,为流域的进一步治理提供和管理提供本底数据。
1技术路线
项目以2004年6月22日QuickBird卫星影像和1:10000地形图为基本信息源。
其中,卫星影像为全色和多光谱两种图像模式,原始1:10000地形图为1954年北京坐标系,1956年黄海高程系,等高距5m。
以卫星影像提取南小河沟流域土地利用图及植被盖度图;以1:10000地形图提取该流域坡度图。
在此基础上,依据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL190-96)(见表1),考虑坡度、植被覆盖度、土地利用方式等指标综合判定得到,将南小河沟流域土壤侵蚀强度划分为6级,从而建立该流域土壤侵蚀数据库。
技术路线详见图1。
表1水力侵蚀强度分级判定指标表
2信息源的处理
2.1Quickbird卫星影像的处理
图1基于GIS的土壤侵蚀图建立的技术路线图
从中国卫星地面站接收的Quickbird卫星影像为TIF格式,其中全色图像的分辨率为
2.40m,多光谱图像的分辨率为0.61m。
为充分发挥其高分辨率卫星影像的作用,要对其进行了分辨率融合和几何纠正,以上是在ERDAS软件下完成的。
2.2地形图处理及DEM制作
南小河沟流域共涉及4幅1:10000地形图。
(1)扫描矢量化:考虑到黄土高原沟壑区地形起伏变化大、等高线密集等特点,为能更好地进行人机交互矢量化,经试验,将4幅1:1万地形图的扫描率定为300dpi,存储为黑白二值tif格式。
应项目后期研究需要,为了能更好地与高分辨率Quickbird卫星数据叠合,定量反映南小河流域水土流失治理的梯田、林草、坝地等工程、生物措施以及研究该区域水土流失规律,将该研究区域DEM分辨率定为1m。
(2)矢量地形数据内容及分层:矢量地形数据是以GB/T 15660-1995地形图要素分类与代码标准为依据,从1:1万地形图上采集等高线和等高点(Terlk层)、软件生成的地性点(Feapt层)、水库的水涯线、双线河(Hydnt层)等,以及其它与DEM生成、应用、分析有关的某些辅助信息共14个图层。
(3)TIN的生成及DEM内插:TIN模块采用不规则三角网描述地形起伏,是国际上比较通用的方法,从TIN转换成规则格网形式的DEM一般采用线性内插。
在本项目研究中,DEM内插以ArcGis地理信息系统为平台,使用Terlk层和Feapt层的point elve属性、Terlk层的line elve属性、Hydnt层的poly elve属性,由createtin和tinlattice命令完成TIN的生成及DEM内插。
生成的TIN与等高线叠合检查,检查三角形构网是否有明显的不合理之处,增补高程点,重新构网。
(4)DEM投影转换:DEM地形数据成果统一采用高斯—可吕格投影,1954北京坐标系。
为了使DEM能与卫星影像数据有相同的投影系统,需要将DEM转换到第三方投影下(如ALBERS),然后利用影像所提供的4个角点坐标,将影像纠正到第3种投影方式下。
3土壤侵蚀数据库的建立
3.1土地利用
土地利用方式直接影响土壤侵蚀的强度。
南小河沟流域土地利用是以2004年6月22日接收的夏态Quickbird卫星影像为信息源,在野外调查的基础上,以ARC/info地理信息系统为平台,经人机交互解译得来。
将南小河沟流域土地利用专题数据库文件命名为tdly (COVERAGE)。
3.2植被覆盖度
植被是绿色植物覆盖地表的总称,包括林草植被和作物植被两大类,这里主要指林草植被。
植被覆盖度为一个植被因子的综合度量指标,指林草地上林草植株冠层或叶面在地面上的垂直投影面积占该林草标准地面积的比例。
植被对水土流失有着固定土体的作用,有植被的土体不易被雨水冲刷。
植被覆盖度越低,土壤越易受侵蚀。
根据南小河沟流域植被覆盖度特点,将植被覆盖度分为高、中高、中、中低、低和裸地6级。
对于农地和居民地,不再进行植被覆盖度讨论,将其作为特殊项单列,编码为7。
植被覆盖度的获得也是以Quickbird卫星影像为信息源,在野外调查的基础上,目视解译勾绘图斑。
南小河沟流域植被覆盖度专题数据库文件命名为zhibei(COVERAGE)。
3.3坡度
坡度指水平面与局部地表之间夹角的正切值,是高度变化的最大值比率,表示了地表面在该点的倾斜程度。
坡度是最重要的地形因子之一,直接影响着地表的物质流和能量的再分配,影响着土壤的发育、植被的种类与分布,制约着土地利用的类型与方式。
在其它条件相同的情况下,一定范围内(平均)坡度值越大,土壤侵蚀越剧烈。
以数字高程模型(DEM)数据为信息源,在ARCMAP软件支持下提取坡度专题成果,坡度的计算通3×3的DEM栅格窗口中进行。
具体步骤为:
ARCMAP的3D Analyst模块--->Surface Analyst--->slope,其中Output measurement 选择Degree,Z facter值取1,Output cell size 值取3。
根据DEM提取的坡度需要进行整形化(INT)和重新分级(Reclass),其中整形化是在ARC下用INT命令来实现;坡度的重新分级是在ARCMAP下,利用3D Analyst模块中的Reclassify选项,将南小河沟流域坡度专题数据划分为≤5°、5~8°、8~15°、15~25°、
25~35°、>35°共6个坡度级。
南小河沟流域坡度专题数据库文件命名为podu (COVERAGE)。
3.4土壤侵蚀因子拓朴叠加
本项目研究中,是基于项目区土地利用(tdly)、植被覆盖度(zhibei)和坡度(podu)三个影响土壤侵蚀因子,以国家颁布SL 190-96《土壤侵蚀分类分级标准》为依据,进行综合判读来逐个分析图斑的侵蚀强度。
ARC/INFO中有三个命令可以执行多边形图层叠加(以上三因子专题层均为多边形特征)操作UNION、INTERSECT和IDENTITY。
可根据不同的需要选择命令执行操作。
首先将任意两个因子专题图层进行叠加,生成一个新的数据层,再将新生成的数据层与另外一个专题因子专题层叠加,产生最终叠加数据库,在此数据库的基础上,以《土壤侵蚀分类分级标准》判读土壤侵蚀强度。
3.5数据冗余处理
叠加后产生南小河沟流域侵蚀数据库中,包含了三个因子数据库的全部信息,我们只保留对判读土壤侵蚀强度分级作用最大的数据项,对作用较小的数据项需要进行数据冗余处理。
数据库冗余处理是在ARC/INFO的TABLES模块下实现的:
Arc:tables
TABLES:edit
利用edit命令删除不必要的数据项,完成土壤侵蚀数据库的冗余处理。
3.6数据融合和过滤
为了综合制图,还需要将土壤侵蚀数据库中具有相同trqs值且相邻的多边形合并在一起,产生合并后新的数据库文件(trqs-diss)。
数据融合是在ARC/INFO下,利用DISSOLVE命令来实现的:
Arc: dissolve trqs trqs-diss trqs
另外,在图层叠加时,产生了许多面积非常小的碎块,为制图美观及清晰度,需要将其删除,产生最终的土壤侵蚀数据库(trqs-eli)。
该操作是在ARC/INFO的ELIMINATE命令下实现的。
Arc: eliminate trqs-diss trqs-eli
>: res area < 10.0
>:(下转第143页)
(上接第50页)此处,仅删除图斑面积小于10.0m2的图斑。
至此,南小河沟流域土壤侵蚀数据库就算完成了。
4几点认识
4.1像融合后的空间分辨率为0.61m,而1:10000地形图制作的DEM空间分辨率内插为
3m,二者之间的分辨率不一致,导致卫星影像与DEM叠加的效果不很理想,很容易产生“塬面下沟、水库上坡”的现象。
4.2从经济角度看,高分辨率的Quickbird卫星影像是一种比较理想的适合小流域土壤侵蚀现状调查和分析的信息源,但高分辨率却带来了成倍增加的解译量。
【参考文献】
[1]李俊.基于DEM的黄土高原坡长的自动提取和分析[D].
[2]蔡清华.区域侵蚀因子地形因子的尺度效应研究[D].
[3]柳长顺,齐实,史明昌.土地利用变化与土壤侵蚀关系的研究进展[J].水土保持学报,2001,10(5):10-13.
[4]张岩,袁建平,刘宝元.土壤侵蚀预报模型中的植被覆盖与管理因子研究进展[J].应用生态学报,2002,8(8):1033-1036.
[5]周为峰.基于遥感和GIS的区域土壤侵蚀调查研究[D].
[责任编辑:周娜]。