CN101776679A

CN101776679A - 一种概率积分法定点观测坡面土壤侵蚀技术

Info

Publication number: CN101776679A
Application number: CN 201010119362
Authority: CN
Inventors: 冯仲科; 袁进军; 王佳
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2010-07-14

Abstract

本发明公开了一种利用概率积分法定点观测坡面土壤侵蚀的技术方法，其特征是选择一样坡，在样坡上布设1m×1m格网，获取每一个格网点的三维坐标(X，Y，Z)，计算每个格网的坡度S，并采用概率积分法计算相邻网格之间的水流量Q，通过建立坡面土壤侵蚀量方程，计算土壤侵蚀量M；利用全站仪和电子经纬仪为工具获取格网点的三维坐标，收集不同时期土壤沉积量，再利用多个实验时间段内收集的实验样坡上冲刷下的土壤的质量M，采用上述因子建立数模M＝(Q，T，Z，A)，求出方程系数，利用此模型可以求出在任一降雨量Q，调查土壤条件T，植被条件Z，坡度A下的土壤侵蚀量；该测量方法能够合理地建立模型计算土壤侵蚀量，克服了现有技术存在的缺点。

Description

一种概率积分法定点观测坡面土壤侵蚀技术

一、技术领域

本发明涉及一种概率积分法定点观测破面土壤侵蚀技术，特别是一种利用流量分配计算坡面计算土壤侵蚀的技术。

二、背景技术

从国内外应用情况来看，土壤侵蚀量的计算一般采用经验统计模型和物理成因模型；经验统计模型是通过对影响土壤侵蚀过程关键因子统计分析，确定土壤侵蚀因素，计算出大致可能的结果；物理成因模型将单元面积上的产沙量与输移能力相比较，得出本单元的输出沙量，通过这些技术能够获得土壤侵蚀量。

但以上技术存在着其缺点：

①经验模型需要输入大量的参数模型的应用在缺乏详细资料的地区会受到限制。

②在应用模型时，必须清楚了解每个因子的应用范围，并根据实际情况加以修正。

③物理成因模型的参数必须经过野外观测试验才能获得，模型的运行成本较高。

因此，利用经验模型和物理成因模型法在测定土壤侵蚀量时，都有局限性，为了提高测定土壤侵蚀量方法的通用性，采用建立格网，用全站仪和电子经纬仪测定格网点的三维坐标，再根据相关因子建立回归方程的方法是一种合适的方法。

三、发明内容

为了确定某任意坡面的土壤侵蚀量，避免以往方法的局限性，提高方法的适用性，本发明的目的是提供一种利用全站仪和电子水准仪，测定径流量，建立回归方程，计算土壤侵蚀量技术，克服了现有技术存在的缺点。

本发明的目的是这样的：以全站仪和电子水准仪为工具，通过全站仪测量格网点的的二维坐标，再用电子水准仪测量格网点点高程来获取格网的三维坐标( )，再利用试验区内的流量Q，土壤条类型T，植被盖度Z和坡度A建立回归方程M＝(Q，T，Z，A)，求出方程系数，利用此方程可以求出在任一流量Q，土壤类型T，植被盖度Z，坡度A下的土壤侵蚀量M。

首先，在样坡范围内利用全站仪建立边长为1米的正方形格网如图1，在每个格网点上测钎，在测钎上与土壤分界处用红漆标上细线标志，用全站仪和电子水准仪在控制点上观测每个辐条上细线处的高程，从而得到每个格网点的三维坐标( )，利用测得的三维坐标，根据公式①(表示从j单元到i单元的方向坡度，x，y，z为每个单元格的三维坐标)计算从j单元到i单元的方向坡度，由公式②(表示从j单元分给i单元的流量部分；p是无量纲常数)计算较高单元分配给各相邻较低单元的流量，当流向多于一个，采用公式③计算从格网点(i，j)到格网点(i+m，j+n)的流量分配系数，求出从格网点(i，j)到格网点(i+m，j+n)的流量，再根据流量Q，土壤条类型T，植被盖度Z和坡度A建立模型M＝(Q，T，Z，A)，求出方程系数，利用此方程可以求出在任一流量Q，土壤类型T，植被盖度Z，坡度A下的土壤侵蚀量。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)因子容易获取

建立土壤侵蚀量模型的因子容易获取，坡度，流量只需根据测出的格网点的高程进行流量分配即可；

(2)操作方便

只需找一样坡，根据面积大小布置一定数量的控制点，用全站仪或电子水准仪观测即可；

(3)原理直观易懂

通过建立土壤侵蚀量与各因子的数模，找出它们之间的关系，通俗易懂，实验证明具有很高的精度。

四、附图说明

图1利用全站仪测量格网点坐标示意图

图2计算方法流程图。

五、具体实施方式

(1)格网点三维坐标的计算

在样坡范围内利用全站仪建立边长为1米的正方形格网如图1所示，在每个格网点上插上测钎，在测钎上土壤分界处用红漆标上细线标志，用全站仪在控制点上观测细线处的平面坐标和电子水准仪在控制点上观测每个测钎上细线三维坐标( )；

(2)流量和流量分配系数的计算

利用测得的三维坐标，根据公式①(表示从j单元到i单元的方向坡度，x，y，z为每个单元格的三维坐标)计算从j单元到i单元的方向坡度，由公式②(表示从j单元分给i单元的流量部分；p是无量纲常数)计算较高单元分配给各相邻较低单元的流量，当流向多于一个，采用公式③计算从点(i，j)到点(i+m，j+n)的流量分配系数，根据分配系数计算格网点(i，j)到格网点(i+m，j+n)的流量。

(3)根据不同实验阶段在沉积槽中收集的土壤量与流量Q，土壤条类型T，植被盖度Z和坡度A建立数模M＝(Q，T，Z，A)，求出方程系数，利用此模型可以求出在任一流量Q，土壤类型T，植被盖度Z，坡度A下的土壤侵蚀量M，具体计算过程如图2所示。

Claims

1.一种利用概率积分法定点观测坡面土壤侵蚀技术，其特征是选择一样坡，在样坡上布设1m×1m格网，获取每一个格网点的三维坐标(X，Y，Z)，计算每个格网的坡度S，并采用概率积分法计算相邻网格之间的水流量Q，通过建立坡面土壤侵蚀量方程，计算土壤侵蚀量M。

2.根据权利要求1所述的利用概率积分法定点观测坡面土壤侵蚀的技术方法，其特征是：其中获取格网点的三维坐标的方法如下：在1m×1m格网的每个格网点上插上的测钎，在测钎上与土壤分界处用红漆标上细线标志，用全站仪在控制点上观测细线处的平面坐标(x，y)，用电子水准仪在控制点上观测每个测钎上细线处的高程，从而得到每个格网点的三维坐标(X，Y，Z)。

3.根据权利要求1所述的利用概率积分法定点观测坡面土壤侵蚀的技术方法，其特征是：其中相邻网格之间的水流量计算方法如下：首先，利用测得的三维坐标，根据公式①

s_{j - i} = \frac{z_{j} - z_{i}}{\sqrt{{(x_{j} + x_{i})}^{2} + {(y_{j} + y_{j})}^{2}}}

(s_j-i表示从j单元到i单元的方向坡度，x，y，z为每个单元格的三维坐标)计算出从j单元到i单元的方向坡度；然后，利用公式②

m_{j - i} = \frac{s_{j - i}^{p}}{Σ s_{j - i}^{p}}

(m_j-i表示从j单元分给i单元的流量部分；p是无量纲常数)计算较高单元分配给各相邻较低单元的流量，其中，当流向多于一个，采用公式③

f_{(i, j) &RightArrow; (i + m, j + m)} = \frac{{[s_{(i, j) &RightArrow; (i + m, j + m)}]}^{p}}{\underset{m, n, s > 0}{Σ} {[s_{(i, j) &RightArrow; (i + m, j + m)}]}^{p}}

计算从格网点(i，j)到格网点(i+m，j+n)的流量分配系数，求出从格网点(i，j)到格网点(i+m，j+n)的流量Q＝f_{(j，i)→(i+m，j+m)}.m_j→i。

4.根据权利要求1所述的利用概率积分法定点观测破面土壤侵蚀的技术方法，其特征是其中破面土壤侵蚀量方程建立方法如下：

根据流量Q，土壤条类型T，植被盖度Z和坡度A建立数模④M＝(Q，T，Z，A)，并利用多个实验时间段内收集的样坡上冲刷下的土壤的质量M，求出数模④的系数，利用数模④可以求出在任一流量Q，土壤类型T，植被盖度Z，坡度A下的土壤侵蚀量M。