中国:1﹕5万比例尺数字土壤的构建

【目的】对历史土壤调查结果进行信息抽提与整合近年来得到国际科学界高度重视。高精度土壤时空信息可用于土壤与环境质量评价、耕地保育、抗旱防涝减灾、水土流失防治、面源污染防治、土壤与农产品污染防治等众多领域,是现代科学研究和管理不可或缺的新型基础工具。中国近代进行过多次土壤调查,积累了大量土壤调查资料,已具备构建土壤时空数据库基础条件,但多年来各地调查资料分散存留,丢失损毁严重,未能发挥应有作用。本研究目标是对中国不同时期土壤调查完成的大比例尺土壤图件、具有坐标的土壤剖面点与土壤采样点信息进行收集、提取与整合,构建中国数字土壤图数据库CDSM(China digital soil maps),以满足科学研究和管理对高精度土壤时空信息的需求。【方法】通过分析中国土壤调查资料状况与国际土壤调查主题变化趋势,完成了CDSM数据模型设计,确定了对全国各地土壤调查资料进行信息抽提与整合建库的工作边界。还建立并采用了海量空间数据分析方法和智能化海量空间信息分析软件包IMAT(Intelligent mapping tools),通过总计180多个分段流程的数据处理与分析,完成了对各地异源、异质、异构、异形土壤资料的信息抽提和CDSM构建。【结果】CDSM库收入的土壤资源与土壤质量信息在时间上覆盖了30多年,空间覆盖中国全境,要素类型有描述土壤要素地带性分布特征的面图层和描述土壤采样点信息的点图层两种。面图层精度主要为1﹕5万大比例尺。点图层为全国第二次土壤普查(二普)完成的10万个剖面和二普后完成的具有地理坐标的土壤剖面采样点和耕层采样点数据。CDSM规模宏大,能以100 m×100 m空间分辨率提供具有时间序列和地理坐标的土壤信息,信息内容既含土壤类型、母质、土体构型、分层质地、机械组成等慢变化土壤信息,也含土壤有机质、氮、磷、钾、酸碱度、中微量元素含量等快变化土壤质量信息,不仅可用于了解土壤质量现势状况,也可用于预测土壤质量变化。【结论】CDSM库数据模型既能有效收录中国各地30多年来进行的各类土壤调查科学记载,实现按时空序列或按主题类型的调用和分析,也便于延展和扩充,可将各地在新一轮土壤调查中完成的土壤采样点信息汇入S90PT点图层中。在CDSM构建过程中,其阶段性数据产品已为多家科研单位、多个部门应用,今后随着CDSM库增补、在时间尺度上的延伸和主题类型上的增加,CDSM库土壤时空信息将会在各领域有更广泛的应用。