基于土壤侵蚀发生概率的土壤侵蚀风险评估方法技术

本发明专利技术提供一种基于土壤侵蚀发生概率的土壤侵蚀风险评估方法，包括如下步骤：第一、数据预处理，将研究区获取到的降水数据、NDVI数据、DEM数据、土地利用数据和土壤数据在投影和坐标系上配准；第二、根据数据制备研究区多年土壤侵蚀模数分布图；第三、根据土壤侵蚀模数分布图获得研究区多年土壤侵蚀强度及不同土壤侵蚀强度出现频率；第四对研究区土壤侵蚀风险进行评估。本发明专利技术所提供的土壤侵蚀风险评估方法结合了土壤侵蚀强度等级和土壤侵蚀发生的概率，得到土壤侵蚀发生后的期望值，弥补了以往土壤侵蚀风险评估直接使用土壤侵蚀量或者土壤侵蚀强度代替土壤侵蚀风险而没有考虑土壤侵蚀发生概率的缺点。土壤侵蚀发生概率的缺点。土壤侵蚀发生概率的缺点。

【技术实现步骤摘要】
基于土壤侵蚀发生概率的土壤侵蚀风险评估方法


[0001]本专利技术属于土壤侵蚀遥感监测
，具体涉及一种基于土壤侵蚀发生概率的土壤侵蚀风险评估方法。

技术介绍

[0002]通用土壤流失方程(RUSLE)全面考虑了影响土壤侵蚀的自然因素，通过降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡度坡长、作物覆盖和水土保持措施因子对土壤侵蚀量进行定量计算。通用土壤流失方程具有较强的实用性，在世界范围内得到了广泛的推广应用。但是由于通用土壤流失方程计算出来的结果是某地某段时间内的土壤流失量是当时的现状，并不能代表当地的土壤流失风险，因此在评估土壤流失风险时需要考虑该区域长时间序列土壤侵蚀发生的概率。
[0003]在现有的土壤侵蚀风险评估中，研究人员通常使用两种方法。一种是用通用土壤侵蚀方程计算出来的土壤侵蚀模数结合《土壤侵蚀分类分级标准》划分的土壤侵蚀强度来表述研究区的土壤侵蚀风险，另外一种则是通过提取研究区的土壤性质、地形以及植被类型通过专家打分或者其他赋值手段赋予不同的分值，然后通过图层叠加得到研究区的土壤侵蚀风险。
[0004]在上述两种土壤侵蚀风险评估方法中都存在一定的不足。第一种直接将土壤侵蚀量或者土壤侵蚀强度视作土壤侵蚀风险，忽视了土壤侵蚀风险与土壤侵蚀量或者土壤侵蚀强度之间的差异；而第二种方法虽然可以得到土壤侵蚀风险，但是在赋值时主观性较强，因此存在一定的误差。同时上述两种方法均忽视了土壤侵蚀发生概率对土壤侵蚀风险的影响。
[0005]基于上述背景，本专利技术提供了一种结合土壤侵蚀强度和土壤侵蚀发生概率的土壤侵蚀风险评估手段。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于土壤侵蚀发生概率的土壤侵蚀风险评估方法，具体方案如下：
[0007]一种基于土壤侵蚀发生概率的土壤侵蚀风险评估方法，其特征在于包括以下步骤：
[0008]步骤一：数据预处理，将研究区获取到的降水数据、NDVI数据、DEM数据、土地利用数据和土壤数据在投影和坐标系上配准；
[0009]步骤二：根据步骤一获得的数据制备研究区多年土壤侵蚀模数分布图，其包括以下步骤：
[0010]A、根据降水数据、NDVI数据、DEM数据、土地利用数据和土壤数据获取研究区的降雨侵蚀力因子R、坡度坡长因子LS、土壤可蚀性因子K、植被覆盖因子C和水土保持措施因子P图层；
[0011]B、根据获取的各因子图层利用RUSLE方程计算研究区的土壤侵蚀模数，
[0012]A＝R
·
K
·
L
·
S
·
C
·
P
[0013]式中A为年土壤侵蚀模数，单位为t/(km2·
y)；
[0014]步骤三：根据步骤二制备的土壤侵蚀模数分布图获得研究区多年土壤侵蚀强度及不同土壤侵蚀强度出现概率，其包括以下步骤：
[0015]A、根据土壤侵蚀分类分级标准SL190
‑
2007中的土壤侵蚀强度分级标准，对研究区的多年土壤侵蚀强度分为不同等级ω
i
；
[0016]B、根据求得的多年土壤侵蚀强度结果计算单个像元不同土壤侵蚀强度出现的概率f
i
；
[0017]步骤四：对研究区土壤侵蚀风险进行评估，其包括以下步骤：
[0018]A.将土壤侵蚀风险定义为土壤侵蚀发生后的期望值，对于单个像元来说，其可能发生不同强度的土壤侵蚀，并且不同强度等级土壤侵蚀发生的概率也不相同，因此土壤侵蚀发生的风险可以表示为
[0019]RISK＝∑f
i
·
ω
i
[0020]其中RISK即为单个像元的土壤侵蚀风险，f
i
为不同强度土壤侵蚀发生的概率，ω
i
为土壤侵蚀的强度等级；
[0021]B.按照步骤4中的步骤A计算研究区土壤侵蚀风险。
[0022]基于上述，所述步骤四中将土壤侵蚀风险定义为土壤侵蚀发生后的损失期望值，这种损失包含了土壤侵蚀强度和土壤侵蚀发生概率两个维度，因此可以使用不同土壤侵蚀强度等级和对应等级土壤侵蚀发生概率的乘积之和来表示土壤侵蚀发生风险。
[0023]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本专利技术具有以下优点：
[0024]本专利技术所提供的土壤侵蚀风险评估方法结合了土壤侵蚀强度等级和土壤侵蚀发生的概率，得到土壤侵蚀发生后的期望值，弥补了以往土壤侵蚀风险评估直接使用土壤侵蚀量或者土壤侵蚀强度代替土壤侵蚀风险而没有考虑土壤侵蚀发生概率的缺点，为土壤侵蚀监测和土壤侵蚀治理提供了新的参考借鉴，并且本专利技术中所使用的数据可以从网上公开数据集中获得，易于在一定区域尺度上进行土壤侵蚀风险评估，因此具有一定的推广应用价值。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的总体技术框架图
[0026]图2为大理河流域DEM数据
[0027]图3为重采样前后降水数据
[0028]图4为大理河流域2020年土壤侵蚀模数
[0029]图5为大理河流域2001
‑
2020年不同强度土壤侵蚀发生概率
[0030]图6为大理河流域土壤侵蚀风险
具体实施方式
[0031]下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0032]实施例
[0033]如图1
‑
6所示，本实施例以大理河流域作为研究区，结合2001
‑
2020年相关数据提供一种基于土壤侵蚀发生概率的土壤侵蚀风险评估方法。
[0034]本专利技术的主要技术思路如图1所示：第一，获得研究区多年土壤侵蚀强度数据，可以使用通用土壤流失方程进行计算；第二，根据获得的多年土壤侵蚀强度数据计算研究区不同土壤侵蚀强度发生概率；第三，将土壤侵蚀风险定义为土壤侵蚀的期望值，计算研究区土壤侵蚀风险；具体操作包括如下步骤：
[0035]步骤一：数据预处理，将研究区获取到的降水数据、NDVI数据、DEM数据(如图2)、土地利用数据和土壤数据在投影和坐标系上配准；
[0036]具体如：如果获得的数据分辨率不同，则首先利用GIS软件将其重采样到同一分辨率，之后将所有数据投影到同一坐标系中。本研究中获取的降水数据是GPM降水数据，空间分辨率0.1
°
，利用GIS软件将其重采样到与NDVI和DEM数据相同分辨率，如图3a、3b。
[0037]步骤二：根据步骤一获得的数据制备研究区多年土壤侵蚀模数分布图(如图4所示)，其包括以下步骤：
[0038]A、根据降水数据、NDVI数据、DEM数据、土地利用数据和土壤数据获取研究区的降雨侵蚀力因子R、坡度坡长因子LS、土壤可蚀性因子K、植被覆盖因子C和水土保持措施因子P图层；
[0039]B、根据获取的各因子图层利用RUSLE方程计算研究区的土壤侵蚀模数，
[0040]A＝R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于土壤侵蚀发生概率的土壤侵蚀风险评估方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：数据预处理，将研究区获取到的降水数据、NDVI数据、DEM数据、土地利用数据和土壤数据在投影和坐标系上配准；步骤二：根据步骤一获得的数据制备研究区多年土壤侵蚀模数分布图，其包括以下步骤：A、根据降水数据、NDVI数据、DEM数据、土地利用数据和土壤数据获取研究区的降雨侵蚀力因子R、坡度坡长因子LS、土壤可蚀性因子K、植被覆盖因子C和水土保持措施因子P图层；B、根据获取的各因子图层利用RUSLE方程计算研究区的土壤侵蚀模数，A＝R
·
K
·
L
·
S
·
C
·
P式中A为年土壤侵蚀模数，单位为t/(km2·
y)；步骤三：根据步骤二制备的土壤侵蚀模数分布图获得研究区多年土壤侵蚀强度及不同土壤侵蚀强度出现概率，其包括以下步骤：A、根据土壤侵蚀分类分级标准SL190
‑
2007中的土壤侵蚀强度分级标准，对研究区的多年土壤侵蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵浩，张喜旺，刘嘉怡，高凯琳，余仕奇，陈梦伟，赵一凡，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：