南方1:100万土壤图的制图综合及编图资料的应用

1:100万土壤图是小比例尺土壤图,它要求能概括地反映土壤分布规律和区域分布特征,是编制全国或某一区域的农业区划,土地资源开发规划的重要资料。本文就编制上海幅1:100万土壤图有关制图综合及编图资料应用谈一点体会与浅见。     

1:25万宁夏土壤图的编制设计

1:25万宁夏土壤图为区域性的中比例尺的土壤资源专业图。它全面地展示了该区各个级别的土壤类型的分布、组合规律,及其区域特征。同时,它也是编制更小比例尺土壤图和其他土壤资源专业图件的基础。观就本图的编制设计有关问题作一阐述。     

浙江省1∶5万大比例尺土壤数据库

以浙江省为例,探讨了省域大比例尺土壤数据库的构建方法,并结合第二次土壤普查资料,建立了浙江省1∶5万大比例尺土壤数据库,包括空间数据库、属性数据库和元数据三部分.自主研发的土壤界线自动识别和半自动识别技术的采用,显著提高了土壤图数字化的精度与效率;土壤数据库标准的制定保证了数据库建设的规范、有序;参考地形图、遥感影像等信息,对土壤图图面错误进行了拓扑学和土壤学修正,解决了原图中存在的土壤界线遗漏、界线不连续、图斑注记缺失等问题,显著提高了土壤图的质量;对县、区土壤普查分类、省普查汇总分类及国家标准分类的归属关系进行了整理,解决了原普查成果存在的“同土异名”和“异土同名”问题.建立的浙江省土壤空间数据库共划分156 581个土壤图斑,搜集整理土壤剖面2 677个,实现了全省土壤图的无缝拼接、空间与属性数据的关联,在一定程度上奠定了浙江省“数字土壤”的基础.此外,对已有研究成果的不足进行了讨论,指出了其改进的方向,期望在完善浙江省大比例尺土壤数据库的同时,也为其他省区的大比例尺土壤数据库构建工作提供参考.     

浙江省1:5万大比例尺土壤数据库

以浙江省为例,探讨了省域大比例尺土壤数据库的构建方法,并结合第二次土壤普查资料,建立了浙江省1∶5万大比例尺土壤数据库,包括空间数据库、属性数据库和元数据三部分。自主研发的土壤界线自动识别和半自动识别技术的采用,显著提高了土壤图数字化的精度与效率;土壤数据库标准的制定保证了数据库建设的规范、有序;参考地形图、遥感影像等信息,对土壤图图面错误进行了拓扑学和土壤学修正,解决了原图中存在的土壤界线遗漏、界线不连续、图斑注记缺失等问题,显著提高了土壤图的质量;对县、区土壤普查分类、省普查汇总分类及国家标准分类的归属关系进行了整理,解决了原普查成果存在的"同土异名"和"异土同名"问题。建立的浙江省土壤空间数据库共划分156 581个土壤图斑,搜集整理土壤剖面2 677个,实现了全省土壤图的无缝拼接、空间与属性数据的关联,在一定程度上奠定了浙江省"数字土壤"的基础。此外,对已有研究成果的不足进行了讨论,指出了其改进的方向,期望在完善浙江省大比例尺土壤数据库的同时,也为其他省区的大比例尺土壤数据库构建工作提供参考。     

QuickBird遥感影像在区域耕地定级中的应用研究

继续深入研究我国耕地定级，对区域耕地的数量、质量等的评价以及更好地保护和利用土地资源具有重要的现实意义。采用高分辨率的QuickBird遥感影像，提出了不同于传统农地定级的技术路线，通过高通滤波融合、几何校正，建立了地物解译标志和屏幕矢量化分类生成土地利用现状图，提高了大比例尺制图效果．并制作出了1：2000比例尺耕地定级质量图。     

土壤制图中土壤类型配色模型构建与应用

在全国1∶5万土壤图集制图中,土壤类型的配色既需表现土类等高级类型的分布特征,也要表现土属等较低级类型的差别。我国土壤低级类型众多,且1∶5万基本比例尺图幅达2万余幅,采用传统人工设色方法进行土壤制图,不仅效率低,而且难以保持图幅间土壤颜色的协调一致性。针对这一技术难题,本研究采用图幅间相似配色方法和人机交互的设计思想,通过建立1个多层级管理色库、人工设置土壤类型的Q配色单元及其多个近似色系(色组),建立了Q配色单元的避让选色和区域土壤特征分析等5个组件模型,构建了土壤类型配色模型(SCO-Model)。该模型在大比例尺土壤制图中不仅反映了区域土壤的总体分布特征,也表达了土壤类型间的差异,特别是实现了大比例尺土壤制图中土壤类型的快速智能配色,大大提高了制图效率。     

不同分类级别土壤矢量图与最小可分栅格的关系研究

土壤空间信息的矢量-栅格转换是利用土壤数据进行地表碳、氮等模拟研究的重要基础,由土壤矢量图转化成栅格图时,不同分类级别土壤矢量图与可转化为最小栅格之间的关系一直不够明确。本文利用江西省余江县1∶5万土壤图,研究了在土类、亚类、土属和土种分类水平上,土壤矢量图转化成不同大小栅格图过程中各类土壤分布的面积变化,设定某类土壤栅格分布总面积占同类土壤矢量面积的95%时所对应的栅格大小视为最小可分栅格,并且在不同土壤分类级别的土壤矢量图中,定义面积小于10 km2的土壤类型为小面积土壤类型、面积介于10 km2至100 km2的土壤类型为中等面积土壤类型,面积大于100 km2的土壤类型为大面积土壤类型。结果表明:余江县土壤空间数据的矢量-栅格在转换过程中,由于面积过小和图斑过于分散使得各土壤分类级别均有小面积土壤类型和部分大、中面积土壤类型的栅格面积随着栅格尺度的变小而变大;图斑聚集的大面积土壤类型和中等面积土壤类型栅格面积伴随栅格尺度的变小而变小;土类和亚类中,最小可分栅格分别为1 km和0.2 km,在土属和土种中,最小可分栅格均为0.1 km。     

用于大比例尺土壤调查的侵蚀分级指标研究——以辽宁西部低山丘陵区为例

目前,我国对适用于各地区大比例尺土壤侵蚀分级指标的研究较少,现行的土壤侵蚀强度分级标准,在野外实际应用中困难,对指导土地合理利用意义不大。根据多年来在辽宁省西部低山丘陵区的实地调查研究,抓住成土母质这一主导因素,根据不同成土母质土地的土壤质量分异规律、土壤侵蚀特点以及土壤遭受侵蚀后对土壤生产力水平、土地利用管理的影响不同等实际情况,选取不同的分级方法和分级标准,确立了适合辽宁西部低山丘陵区大比例尺土壤资源调查的土壤侵蚀程度分级指标体系。该分级指标体系具有针对性强、分级指标界限明确、可操作性强、对土地利用管理指导意义大等优点。     

土壤有机碳储量估算与土地利用的关系研究

土地利用方式的变化在土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)积累的过程中起着非常重要的作用。目前在估算土壤有机碳储量的过程中,一直没有重视土地利用属性。运用基于土壤学专业知识的连接方法 (pedological professional knowledge-based method,PKB法),结合江苏省新沂县1∶20万土壤图,1∶20万土地利用图和1∶20万土壤类型土地利用混合图,估算了各图在不同土壤剖面点数情况下的新沂县SOC储量,并将三者在最佳剖面点数下估算出的SOC储量和SOC密度(SOCD)进行了比较及精度评价。结果表明:在土壤类型图、土地利用图和土壤类型土地利用混合图上进行的PKB法连接时最佳剖面点数均为397点,最佳网格为2 km×2 km;在中比例尺图件上进行PKB法连接估算SOC储量时,综合考虑土壤类型和土地利用类型可以大大提高估算精度,同时土地利用类型属性比土壤类型属性更为重要。研究结果可为在中比例尺条件下提高SOC估算精度提供科学依据。     

不同比例尺农田土壤碳库模拟的最佳栅格单元分辨率

基于太湖地区1∶50 000、1∶1 000 000、1∶14 000 000三种比例尺土壤矢量图斑单元以及通过上述矢量图斑单元转换生成的不同分辨率的栅格单元,在1982年水稻土土壤有机碳库的基础上,利用DNDC(Denitrification-Decomposition)模型模拟了2000年水稻土表层(0~20 cm)土壤有机碳库,对比分析了不同分辨率栅格单元与3种比例尺矢量图斑单元的水稻土类型数量、面积、表层土壤有机碳储量以及有机碳密度的变化特征,并以矢量图斑单元获得的这4个指标结果为基准,用相对变异百分数(VIV)来判别基于三种比例尺DNDC模型模拟的最佳栅格单元分辨率。结果表明,在4个指标的│VIV│1%前提下,基于1∶50 000、1∶1 000 000、1∶14 000 000三种比例尺的最佳栅格模拟单元分辨率分别为0.2 km×0.2 km、2 km×2 km、17 km×17 km,既能保证模型模拟过程中的精度要求,又可以避免数据冗余,提高模拟效率。建立的土壤碳库模拟研究的比例尺与其最佳栅格单元分辨率对应转换关系,对区域土壤碳模拟研究具有重要参考价值。     

浙江省土壤发生分类与系统分类参比及制图研究

利用新建立的浙江省1∶5万土壤数据库,对土壤发生分类土种与中国土壤系统分类亚类进行了参比,编制了土壤系统分类亚类分布图.结果表明,发生分类基层分类单元归属较为清楚,但高级单元关系较为复杂.99个土属有62个参比归属唯一,277个土种有252个参比归属唯一,通过参比将大比例尺土壤普查成果转换成系统分类体系是可行的,可以满足1∶10万的系统分类亚类制图要求.浙江省土壤参比后归属于8个土纲,以雏形土土纲面积最大,占总面积的31.3％;人为土次之,占总面积的21.4％,有机土面积最小.在系统分类土纲层次,土壤区域分布规律较为明显.研究结果对指导土壤系统分类具有一定的参考价值,也为省域范围的系统分类制图提供了范例.     

利用景观指数定量化评估历史土壤图制图精度

判断历史土壤类型图件的制图精度,是正确利用这些珍贵数据资料的前提条件。利用收集整理的、标记为福建省1∶25万土壤图的全国第二次土壤普查数据,分析了土类、亚类、土属不同土壤分类层次在栅格数据下15个景观指数的粒度效应,以粒度30m×30m对应的景观指数为基准数据,不同粒度对应的景观指数与基准数据比较,设定相对变异百分数|VIV|1%时所对应的最大粒度为土壤矢量图栅格化的最佳表征粒度,并以此推断土壤类型图的比例尺,定量化评估其制图精度。结果表明,景观指数具有明显的粒度效应,土类、亚类、土属水平的最佳表征粒度分别为4.00 km×4.00 km、3.45 km×3.45 km和1.90 km×1.90 km,对应实际土壤图的比例尺分别为1∶180万、1∶160万、1∶85万。为判断历史土壤类型图的制图精度提供了新的有效途径和方法,对于珍贵历史数据资料的正确判断和利用具有重要价值。     

基于土壤-环境关系的更新传统土壤图研究

传统土壤图是流域管理、生态水文模型所需土壤空间分布信息的主要数据源。然而,受传统制图技术和基础数据质量所限,传统土壤图的空间详细度和属性精确度并不高。随着地理信息技术的发展,如何利用可获取的高质量空间数据和现代空间分析技术来更新传统土壤图显得十分必要。基于传统土壤图中的土壤多边形与通过模糊聚类所得环境因子组合之间存在着对应关系这一假设,本文提出了一种从传统土壤图中提取土壤-环境关系知识并利用该知识更新传统土壤图的方法。该方法包括四个步骤:对环境数据进行模糊c均值聚类获取环境因子组合;利用传统土壤图建立环境因子组合与土壤类型间的对应关系;提取土壤-环境关系知识;进行土壤推理制图。将该方法应用于加拿大New B runsw ick省的W akefield研究区,以更新该区现有的1∶20 000的传统土壤图。应用结果表明:更新后的数字土壤图显示了更详细的空间分布信息;经野外独立验证点验证,所得土壤图(制图单元为土壤组合-排水等级)精度高出原土壤图约20%。因此,该方法是一种有效的更新传统土壤图的方法,可增加土壤图的空间详细度、提高土壤图的属性精确度。     

基于GIS的县域土地利用与地形因子关系研究--以陕西省黄陵县为例

以陕西省黄陵县为研究区,基于研究区的DEM和土地利用现状图,利用ArcGIS提取了该区的地形特征(高程、坡度和坡向)及土地利用信息,并将各地形特征与土地利用信息进行了叠加分析,研究了不同高程、坡度和坡向上各土地类型的分布状况。结果表明,在坡度和高程层面上,耕地、园地和住宅用地都集中在坡度小于3°和海拔较低的地区。而林地则集中在坡度大于8°和海拔大于1 000m的区域。而对于坡向而言,除平面被广泛利用外,其余坡向也都有不同程度的利用,并无太大差别。     

市域尺度的稀有濒危土壤类型的界定与评价——以郑州市为例

在当今世界城市化高速发展的背景下,土壤资源的保护也越来越受到人们的关注,土壤多样性骤减也成为了全球关注的焦点,界定和评价稀有濒危土壤对于保护土壤资源及其多样性具有非常重要的指导意义。本文以郑州市为例,应用土壤类型密度和土壤多样性两种多样性测度方法分别对郑州市1 km×1 km和5 km×5 km网格尺度下基于不同分类级别的土壤空间多样性分布格局进行了分析和定量化研究;利用1988、2001、2007和2013年4期遥感资料进行土地利用分类,结合基于第二次土壤普查的1∶20万郑州市土壤图,采用多时相连续对比法对郑州市近25年来土地利用变化对土壤的扰动情况进行了分析;结合土壤多样性方法和传统评价方法界定和评价了稀有濒危土壤。结果表明,郑州市土壤整体分布较为均匀,且随着分类单元级别的降低,构成组分多样性指数升高,即分类越细,土壤类型分布越均匀;1988~2013年郑州市土壤受到非农建设扰动剧烈,干扰比例为16.01%,随着时间的推移,土壤受扰动的速度是呈上升趋势的;稀有土属有16种,濒危土属有2种,稀有濒危土属有4种。截止2013年濒危土属整体受到扰动比例高达35.38%,而稀有土属受到扰动比例为8.76%。     

景观解译对小区域土系调查的作用研究

利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术能够快捷高效地进行景观解译。土系分布与景观特征密切相关,可以借助景观变异规律来辅助土系调查。本研究选择句容市某小区域为研究对象,首先以决策树分类方法对资源三号卫星影像进行土地利用类型的分类,将分类结果与原始影像叠加,并结合野外调查结果进行人工修正;精度达到要求后,再以修正后的土地利用类型图为底图,用决策树分类方法添加合适的坡度和高程信息,生成"高程-坡度-土地利用类型"的景观分类图;在此基础上,根据土壤-景观关系,结合数字高程模型(DEM)数据、资源三号卫星原始影像和景观分类图,对大比例尺土系调查进行调查路线的选择、剖面点的设置和土系界线的确定,并在研究区中选取核心区进行验证。结果证明:改进后的方法相对于传统土壤调查方法更加定量地考虑到景观变异情况,调查结果更具有代表性。     

基于数据库驱动技术的土壤图注记自动配置系统的设计与实现

土壤注记是土壤图制图表达的重要内容,对于理解土壤的发生、分布具有重要意义。在基于全国第二次土壤普查资料进行大比例尺土壤图分幅制图过程中,若对拥有海量土壤空间信息的多分幅大比例尺土壤图实现注记表达,不可能再依赖于传统的制图方式生成注记。为了实现注记上图的自动化和以交互方式解决多个步骤判断问题,构建了土壤图注记自动配置系统。该系统采用图廓边界注记压盖检测与处理技术,解决了注记压盖图廓边界的问题;采用图层、分级码、要素对象的三级控制方法,实现了注记在图层级别上进行整个图层以及背景层注记的设置,在分级码级别上结合统计结果,实现了注记的条件判别与阈值过滤,在要素级别上实现了特殊要素注记的生成。基于数据库驱动技术并以人机交互的方式进行土壤图注记的自动化配置,实现了批量土壤图分幅注记的快速生成,不仅具有较强的灵活性,可适用于不同比例尺土壤图及其他类型地图的注记表达,而且大大提高了数据生产的效率和自动化处理程度。该研究为今后不同比例尺土壤图制图实现注记的自动化配置提供参考。     

利用microBRIAN编制数字地形要素图

本研究采用网点法从1∶10000地形图上获取研究区的高程数据,利用mBRIAN图像处理系统建立起数字高程模型(DEM),通过光照模拟、地面曲度模拟以及迭置转换等处理,然后应用计算机分类方法做出了高程分级图、坡度分级图、坡向图、地面糙度图等地形要素图件。数字地形模型为利用计算机进行地形因子分析、土壤侵蚀研究和土地利用规划等提供了必要的基础数据。     

卫星图象土壤类型自动识别与制图的研究——Ⅱ.自动识别结果的成图及其与常规土壤图的比较

自动识别的非监督和监督分类图(谱类图)变成正式土壤图的关键,是根据谱类的内在序列、聚类树系图、波段辐射曲线和地理控制系统,建立谱类与实际土壤类间的对应关系。然后在谱类图上勾绘地理控制线并进而勾绘土壤累线。再后调整纵横比例尺并转绘成正式的土壤图。把这样编出的土壤图与用常规方法编出的土壤图进行了比较。结论是以卫星遥感数据自动识别为基础,同时运用常规调查、编图资料进行分类制图的方法,是能够在中、小比例尺土壤分类制图的实践中加以采用的。     

三维激光扫描技术测算淤地坝泥沙淤积量研究——以甘肃省渭源县邵家岔骨干坝为例

淤地坝泥沙淤积量赋存着坝控区域内的多年土壤侵蚀信息,通过泥沙淤积量可以反推坝控区域多年土壤侵蚀模数,难点在于准确测算泥沙淤积量。通过对建坝前的1∶10 000地形图与徕卡三维激光扫描仪Scan Station P50转化后的现状地形图(1∶500)进行拟合修正,能在大比例尺(1∶10 000)的尺度下对矢量化的地形图进一步拟合修正,减小因矢量化引起的地形图误差,以较好地反映建坝前坝区地形,相对于直接利用建坝前的地形图或同时借助其他技术手段(全站仪、GPS等)复原的坝区地形图来说,精度更高,有利于重建淤地面积-高程、库容-高程曲线,并计算淤地坝泥沙淤积量。采用该方法对甘肃省渭源县邵家岔骨干坝进行研究,结果显示:截至2017年底,邵家岔骨干坝淤积量为3.36万m~3,建坝后13 a来坝控流域内平均土壤侵蚀模数为1 435.9 t/(km~2·a),属于轻度侵蚀;达到设计淤积高程时还能容纳泥沙7.58万m~3,按13 a来的平均土壤侵蚀模数计算,达到设计淤积高程还需29.3 a。