一种区域土壤侵蚀空间重心确定的方法技术

本发明专利技术公开了一种区域土壤侵蚀空间重心确定的方法，包括以下步骤：采集测定区域内的土壤侵蚀强度分级空间栅格数据并规范其侵蚀强度代码；将其参考坐标系规范化为地理坐标系；将地理坐标系下的土壤侵蚀强度分级空间栅格数据转化为ASCII格式；按照公式分别计算区域土壤侵蚀空间重心坐标；将计算得到的重心坐标在ArcGIS中转化为shp格式的点文件，并与不同时间段的土壤侵蚀强度分级空间栅格数据底图叠加，作图展示，进行不同时间段区域土壤侵蚀空间重心的比较。本发明专利技术可以为快速定量掌握宏观层面、快速掌握侵蚀分布格局提供有效支撑。可以定量的说明区域侵蚀的空间重心迁移，为土壤侵蚀格局变化的掌握提供科学参考。

【技术实现步骤摘要】
一种区域土壤侵蚀空间重心确定的方法
本专利技术涉及环境保护
，尤其涉及土地保护，具体为一种区域土壤侵蚀空间重心确定的方法，涉及不同侵蚀强度对土壤侵蚀空间重心的影响。
技术介绍
空间重心是综合考虑各个方向作用力的大小后得到的重心点，其移动的方向表现为向作用力大的方向移动，其移动的方向反映了变化格局的方向。其空间位置主要受两大因素影响，即不同方位的地理位置和属性变化。土壤侵蚀强度图综合反映了不同侵蚀强度在空间上的分布格局。由于不同侵蚀强度对地球表层环境的影响是有所差异的，主要表现为高级别侵蚀强度土壤流失量多、养分丧失快、地力下降更明显。受地形地貌、土壤类型、地表植被、人为耕作以及降雨等多方面的影响，土壤侵蚀的空间异质性明显，区域之间侵蚀强度差异显著。在现有技术中对区域土壤侵蚀空间重心的分析目前仅存在定性的描述，缺少定量的体现。对于土壤侵蚀影响因子的分析中存在降雨侵蚀力重心的计算方法，但由于土壤侵蚀强度与侵蚀力属不同的两类要素，降雨侵蚀力的数值是连续的数值，但对土壤侵蚀强度，由于土壤侵蚀强度的分级中共涉及了6级强度级别，不同强度由于对侵蚀的影响是不一样的，因此，需要在重心计算时将不同强度的影响予以体现，原有计算的公式对区域土壤侵蚀空间重心的计算不再适用，无法满足不同侵蚀强度重心反映的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种考虑不同侵蚀强度权重的区域土壤侵蚀空间重心确定方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种区域土壤侵蚀空间重心确定的方法，步骤一：采集测定区域内的土壤侵蚀强度分级空间栅格数据并规范其侵蚀强度代码：各个土壤侵蚀强度级别为：微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀，将各个级别对应的侵蚀强度代码分别规范为11、12、13、14、15、16；步骤二：检查土壤侵蚀强度分级空间栅格数据的参考坐标系，将其规范化为地理坐标系：步骤三：将地理坐标系下的土壤侵蚀强度分级空间栅格数据转化为ASCII格式；步骤四：测定区域内土壤侵蚀空间重心的计算：按照式(1)和式(2)分别计算区域土壤侵蚀空间重心坐标：包括经度坐标和纬度坐标，其中，权重系数分别为：满足式中：表示侵蚀空间重心的经度坐标，单位为°(十进制)；ki表示第i个栅格的权重系数；j表示第i个栅格的侵蚀强度代码，j等于11、12、13、14、15、16时，分别表示微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀；Ei表示第i个栅格单元中心的经度，单位为°(十进制)；n表示栅格的总数；式中：表示侵蚀空间重心的纬度坐标，单位为°(十进制)，Ni表示第i个栅格单元中心的纬度坐标，单位为°(十进制)；ki、n含义同上。进一步的方案，还包括步骤五：将计算得到的重心坐标在ArcGIS中转化为shp格式的点文件，并与土壤侵蚀强度分级空间栅格数据底图叠加，作图展示。进一步的，步骤五：将计算得到的重心坐标在ArcGIS中转化为shp格式的点文件，并与不同时间段的土壤侵蚀强度分级空间栅格数据底图叠加，作图展示，进行不同时间段区域土壤侵蚀空间重心的比较。进一步的，步骤一中所述土壤侵蚀强度分级空间栅格数据为TIFF格式，以不同色块表示不同土壤侵蚀强度级别。本专利技术的有益效果是：可以为快速定量掌握宏观层面、快速掌握侵蚀分布格局提供有效支撑。在一期土壤侵蚀重心的基础上，通过对多期土壤侵蚀空间重心的变化分析，可以定量的说明区域侵蚀的空间重心迁移，为土壤侵蚀格局变化的掌握提供科学参考。附图说明图1为ASCII格式文件示意；图2为2010年区域土壤侵蚀重心示意图(底图为2010年土壤侵蚀强度分布图，星号表示重心位置)；图3为2010-2020年区域土壤侵蚀空间重心变化图示(底图为2020年土壤侵蚀强度分布图，星号表示重心位置)。具体实施方式本专利技术所涉及的区域土壤侵蚀空间重心确定的方法，其具体实施方式结合案例说明具体操作步骤：步骤一：采集测定区域内的土壤侵蚀强度分级空间栅格数据并规范其强度代码：各个土壤侵蚀强度级别为：微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀，将各个级别对应的强度代码分别规范为11、12、13、14、15、16；对于存在代码不规范的，将其规范为11-16的六级代码。步骤二：检查土壤侵蚀强度分级空间栅格数据的参考坐标系，若其坐标系为投影坐标系或坐标系缺失，将其规范化为地理坐标系(GeographicCoordinateSystems)。步骤三：将地理坐标系下tiff格式的土壤侵蚀强度空间栅格数据转化为ASCII格式；转化后的ASCII格式见图1。步骤四：测定区域内土壤侵蚀空间重心的计算：根据头文件中的起始点坐标和栅格文件的栅格大小，按照式(1)和式(2)分别计算土壤侵蚀的空间重心(经度和纬度)。头文件中的xllcorner和yllcorner表示栅格文件左下角的坐标，cellsize表示栅格大小(°)。其中，权重系数分别为：满足式中：表示侵蚀空间重心的经度坐标，单位为°(十进制)；ki表示第i个栅格的权重系数；j表示第i个栅格的侵蚀强度代码，j等于11、12、13、14、15、16时，分别表示微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀；Ei表示第i个栅格单元中心的经度，单位为°(十进制)；n表示总栅格数。式中：表示侵蚀空间重心的纬度坐标，单位为°(十进制)，Ni表示第i个栅格单元中心的纬度坐标，单位为°(十进制)；n、ki含义同上。第五，将计算得到的重心坐标(经度E和纬度N)在ArcGIS中转化为shp格式的点文件，并与不同土壤侵蚀强度的底图叠加，作图展示(图2、图3)。2010年的重心计算结果：E＝113.5992°N＝41.6614°2020年的重心计算结果：E＝117.4354°N＝40.8273°从重心的数据可以看出，2010-2020年土壤侵蚀强度的空间重心向东南迁移，向东迁移3.8362°(117.4354°-113.5992°)，向南迁移0.8341°(41.6614°-40.8273°)。构建可以反映区域不同土壤侵蚀空间重心的方法，可以实现对区域土壤侵蚀空间重心位置的定量分析，进一步对不同年份空间重心位置迁移变化的分析，可以更好的区域土壤侵蚀强度的在空间上的变化方向，更好的掌握区域土壤侵蚀强度的空间变化，为宏观层面水土保持措施的布设、区域水土保持规划的编制提供科学支撑，更加精准的防治土壤侵蚀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区域土壤侵蚀空间重心确定的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一：采集测定区域内的土壤侵蚀强度分级空间栅格数据并规范其侵蚀强度代码：各个土壤侵蚀强度级别为：微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀，将各个级别对应的侵蚀强度代码分别规范为11、12、13、14、15、16；/n步骤二：检查土壤侵蚀强度分级空间栅格数据的参考坐标系，将其规范化为地理坐标系：/n步骤三：将地理坐标系下的土壤侵蚀强度分级空间栅格数据转化为ASCII格式；/n步骤四：测定区域内土壤侵蚀空间重心的计算：按照式(1)和式(2)分别计算区域土壤侵蚀空间重心坐标：包括经度坐标和纬度坐标，/n

【技术特征摘要】
1.一种区域土壤侵蚀空间重心确定的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：采集测定区域内的土壤侵蚀强度分级空间栅格数据并规范其侵蚀强度代码：各个土壤侵蚀强度级别为：微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀，将各个级别对应的侵蚀强度代码分别规范为11、12、13、14、15、16；
步骤二：检查土壤侵蚀强度分级空间栅格数据的参考坐标系，将其规范化为地理坐标系：
步骤三：将地理坐标系下的土壤侵蚀强度分级空间栅格数据转化为ASCII格式；
步骤四：测定区域内土壤侵蚀空间重心的计算：按照式(1)和式(2)分别计算区域土壤侵蚀空间重心坐标：包括经度坐标和纬度坐标，



其中，权重系数分别为：



式中：表示侵蚀空间重心的经度坐标，单位为°；ki表示第i个栅格的权重系数；j表示第i个栅格的侵蚀强度代码，j等于11、12、13、14、15、16时，分别表示微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：王友胜，刘冰，马海宽，成晨，张晓明，王昭艳，张磊，解刚，殷小琳，赵阳，辛艳，张永娥，邢先双，董明明，杜鹏飞，焦剑，郭乾坤，任正龑，刘卉芳，孟琳，赵莹，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11