CN108021752A - 一种应用于黑土区小流域侵蚀模数的计算方法及土壤侵蚀图生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水土保持与水土流失预测领域，具体涉及一种应用于黑土区小流域侵蚀模数的计算方法及土壤侵蚀图生成装置，是为了解决现有技术的水土流失强度的预测方法计算繁琐，会降低计算程序的执行效率，并且会加大基础资料的搜集难度的缺点而提出的，具体包括：在地理信息平台Arcgis中获取待测算区域的侵蚀图斑背景要素；背景要素包括面积、坡度、植被、土地利用以及土壤；根据所述侵蚀图斑背景要素，使用土壤流失方程对每一个地块计算待测算区域的土壤侵蚀模数；对步骤二中计算得到的各个地块的土壤侵蚀模数进行加权平均，得到全流域土壤侵蚀模数，并将所述全流域土壤侵蚀模数作为待测算区域的土壤侵蚀程度。本发明适用于水土流失预测。

Description

一种应用于黑土区小流域侵蚀模数的计算方法及土壤侵蚀图 生成装置

技术领域

本发明涉及水土保持与水土流失预测领域，具体涉及一种应用于黑土区小流域侵蚀模数的计算方法及土壤侵蚀图生成装置。

背景技术

土壤侵蚀模数是直观反映水土流失程度强弱的一个非常重要的指标，也是水土保持措施设计标准的重要依据。由于土壤侵蚀模数影响因子的复杂性以及由此导致的动态可变性，使得探究各种土壤侵蚀类型的侵蚀模数一直成为水土保持研究者孜孜以求的目标。尤其是近年来，随着开发建设项目水土保持方案编制工作的全面展开，对开发建设项目建设过程中产生的土壤侵蚀量的推算是水保持方案编制中的一项非常重要的基础性工作和必不可少的内容。目前，对土壤侵蚀模数的推算方法有很多种，其中使用土壤流失方程进行计算的方法中，方程的条件因子的获得非常繁琐，计算量很大，在实际的设计工作中很难实现，严重影响了工作效率。因为一方面认为方程考虑到的条件因子越多、不同地貌不同气候降水区域的取值差异越大，则得到的结果越准确，而这种复杂的计算往往会明显增加计算程序的执行时间，也会加大基础资料的搜集难度(即公式中出现的因子都应该对其进行基础资料的搜集整理)。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的水土流失强度的计算方法计算繁琐，会降低计算程序的执行效率，并且会加大基础资料的搜集难度的缺点，而提出一种应用于黑土区小流域侵蚀模数的计算方法，包括：

步骤一、在地理信息平台Arcgis中获取待测算区域的侵蚀图斑背景要素；背景要素包括面积、坡度、植被、土地利用类型、土壤种类等。

步骤二、根据所述侵蚀图斑背景要素，使用土壤流失方程对流域范围内各种土地利用类型的土壤侵蚀模数进行推导。

步骤三、对步骤二中计算得到的各个地类的土壤侵蚀模数进行加权平均，得到全流域土壤侵蚀模数，并将所述全流域土壤侵蚀模数作为待测算区域的土壤侵蚀程度。

本发明还提供一种应用于黑土区小流域侵蚀模数的土壤侵蚀图生成装置，包括：

背景要素获取单元，用于通过API接口在地理信息平台Arcgis中获取待测算区域的侵蚀图斑背景要素；背景要素包括面积、坡度、植被、土地利用以及土壤。

侵蚀模数计算单元，用于根据所述侵蚀图斑背景要素，使用土壤流失方程对每一个地块计算待测算区域的土壤侵蚀模数。

侵蚀程度确定单元，用于对侵蚀模数计算单元得到的各个地块的土壤侵蚀模数进行加权平均，得到全流域土壤侵蚀模数，并将所述全流域土壤侵蚀模数作为待测算区域的土壤侵蚀程度。

侵蚀图生成单元，用于使用土壤侵蚀程度对待测算土壤的图形区域进行标注，并将包含待测算土壤图形的土壤侵蚀图进行打印。

本发明的有益效果为：1、公式的复杂度较低，计算程序的执行效率较高；2、通过各地类面积与全流域的面积百分比进行具体的计算，不会增加额外的基础资料搜集难度，使用成本较低。

附图说明

图1为本发明的一种应用于东北黑土区小流域土壤侵蚀模数的计算方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种应用于东北黑土区小流域土壤侵蚀模数的计算方法，如图1所示，包括：

步骤一、在地理信息平台Arcgis中获取待测算区域的侵蚀图斑背景要素；背景要素包括面积、坡度、植被、土地利用以及土壤。

步骤二、根据所述侵蚀图斑背景要素，使用土壤流失方程对流域范围内各种土地利用类型的土壤侵蚀模数进行推导。

步骤三、对步骤二中计算得到的各个地类的土壤侵蚀模数进行加权平均，得到全流域土壤侵蚀模数，并将所述全流域土壤侵蚀模数作为该流域的土壤侵蚀强度。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：土壤流失方程为：

Met_i＝R_iK_iL_iS_iC_iP_i

式中，Met_i为第i个地块的土壤流失量，R_i为第i个地块的降雨侵蚀力因子，K_i为第i个地块的土壤可蚀性因子，L_i为第i个地块的坡长因子，S_i为第i个地块的坡度因子，C_i为第i个地块的植被覆盖和经营管理因子，P_i为第i个地块的水土保持措施因子。上述因子是从侵蚀图斑背景要素中得到的。

其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤三具体为：

使用公式

进行计算，其中Me为全流域的土壤侵蚀模数；Wt_i为相应的侵蚀强度地块面积占全流域的面积百分比；将全流域的土壤侵蚀模数Me作为待测算区域的土壤侵蚀模数的计算结果。

由此可见，本发明提供的计算方法简便可行，可操作性很强，只需要使用面积的比重进行计算，不会增加基础资料的搜集难度。且经过多年的实践证明，该方法科学有效，运用该方法进行的水土保持规划设计、方案编制等工作成果，均得到国家级以及省级专家的一致认可。

其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式提供一种应用于黑土区小流域侵蚀模数的土壤侵蚀图生成装置，包括：

背景要素获取单元，用于通过API接口在地理信息平台Arcgis中获取待测算区域的侵蚀图斑背景要素；背景要素包括面积、坡度、植被、土地利用以及土壤。即本实施方式可以通过地理信息平台Arcgis提供的接口获取必要的信息，用于后续的运算。

侵蚀模数计算单元，用于根据所述侵蚀图斑背景要素，使用土壤流失方程对每一个地块计算待测算区域的土壤侵蚀模数。

侵蚀程度确定单元，用于对侵蚀模数计算单元得到的各个地块的土壤侵蚀模数进行加权平均，得到全流域土壤侵蚀模数，并将所述全流域土壤侵蚀模数作为待测算区域的土壤侵蚀程度。

侵蚀图生成单元，用于使用土壤侵蚀程度对待测算土壤的图形区域进行标注，并将包含待测算土壤图形的土壤侵蚀图进行打印。即本实施方式可以将测算完的数据以一定的形式在图中标注出来，然后将这张图打印出来。标注的方式可以是很多种，例如直接将数值写在图中相应图形区域处，或者通过颜色深浅来表示侵蚀程度的大小等。

本实施方式是具体实施方式一对应的程序模块，原理与具体实施方式一相同，此处不再详述。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：土壤流失方程为：

Met_i＝R_iK_iL_iS_iC_iP_i

式中，Met_i为第i个地块的土壤流失量，R_i为第i个地块的降雨侵蚀力因子，K_i为第i个地块的土壤可蚀性因子，L_i为第i个地块的坡长因子，S_i为第i个地块的坡度因子，C_i为第i个地块的植被覆盖和经营管理因子，P_i为第i个地块的水土保持措施因子。

本实施方式是具体实施方式二对应的程序模块，原理与具体实施方式二相同，此处不再详述。

其它步骤及参数与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是：

侵蚀程度确定单元具体通过公式

进行计算，其中Me为全流域的土壤侵蚀模数；Wt_i为第i个地块占全流域的面积百分比；将全流域的土壤侵蚀模数Me作为作为待测算区域的土壤侵蚀程度。

本实施方式是具体实施方式三对应的程序模块，原理与具体实施方式三相同，此处不再详述。

其它步骤及参数与具体实施方式四或五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式四至六之一不同的是：

侵蚀图生成单元中，使用土壤侵蚀程度对待测算土壤的图形区域进行标注具体为：

将土壤侵蚀程度的数值显示在待测算土壤的图形区域内；或

使用不同深浅的颜色对待测算图形区域进行填充，土壤侵蚀程度越高，颜色越深。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种应用于黑土区小流域侵蚀模数的计算方法，其特征在于，包括：

步骤一、在地理信息平台Arcgis中获取待测算区域的侵蚀图斑背景要素；

步骤二、根据所述侵蚀图斑背景要素，使用土壤流失方程对每一个地块计算待测算区域的土壤侵蚀模数；

步骤三、对步骤二中计算得到的各个地块的土壤侵蚀模数进行加权平均，得到全流域土壤侵蚀模数，并将所述全流域土壤侵蚀模数作为待测算区域的土壤侵蚀程度。

2.根据权利要求1所述的应用于黑土区小流域侵蚀模数的计算方法，其特征在于，土壤流失方程为：

Met_i＝R_iK_iL_iS_iC_iP_i

式中，Met_i为第i个地块的土壤流失量，R_i为第i个地块的降雨侵蚀力因子，K_i为第i个地块的土壤可蚀性因子，L_i为第i个地块的坡长因子，S_i为第i个地块的坡度因子，C_i为第i个地块的植被覆盖和经营管理因子，P_i为第i个地块的水土保持措施因子。

3.根据权利要求1或2所述的应用于黑土区小流域侵蚀模数的计算方法，其特征在于，步骤三具体为：

使用公式

<mrow> <mi>M</mi> <mi>e</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>Met</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>Wt</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

进行计算，其中Me为全流域的土壤侵蚀模数；Wt_i为第i个地块占全流域的面积百分比；将全流域的土壤侵蚀模数Me作为作为待测算区域的土壤侵蚀程度。

4.一种应用于黑土区小流域侵蚀模数的土壤侵蚀图生成装置，其特征在于，包括：

背景要素获取单元，用于通过API接口在地理信息平台Arcgis中获取待测算区域的侵蚀图斑背景要素；背景要素包括面积、坡度、植被、土地利用以及土壤；

侵蚀模数计算单元，用于根据所述侵蚀图斑背景要素，使用土壤流失方程对每一个地块计算待测算区域的土壤侵蚀模数；

侵蚀程度确定单元，用于对侵蚀模数计算单元得到的各个地块的土壤侵蚀模数进行加权平均，得到全流域土壤侵蚀模数，并将所述全流域土壤侵蚀模数作为待测算区域的土壤侵蚀程度；

侵蚀图生成单元，用于使用土壤侵蚀程度对待测算土壤的图形区域进行标注，并将包含待测算土壤图形的土壤侵蚀图进行打印。

5.根据权利要求4所述的应用于黑土区小流域侵蚀模数的土壤侵蚀图生成装置，其特征在于，土壤流失方程为：

Met_i＝R_iK_iL_iS_iC_iP_i

式中，Met_i为第i个地块的土壤流失量，R_i为第i个地块的降雨侵蚀力因子，K_i为第i个地块的土壤可蚀性因子，L_i为第i个地块的坡长因子，S_i为第i个地块的坡度因子，C_i为第i个地块的植被覆盖和经营管理因子，P_i为第i个地块的水土保持措施因子。

6.根据权利要求4所述的应用于黑土区小流域侵蚀模数的土壤侵蚀图生成装置，其特征在于，

侵蚀程度确定单元具体通过公式

<mrow> <mi>M</mi> <mi>e</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>Met</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>Wt</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

进行计算，其中Me为全流域的土壤侵蚀模数；Wt_i为第i个地块占全流域的面积百分比；将全流域的土壤侵蚀模数Me作为作为待测算区域的土壤侵蚀程度。

7.根据权利要求4所述的应用于黑土区小流域侵蚀模数的土壤侵蚀图生成装置，其特征在于，侵蚀图生成单元中，使用土壤侵蚀程度对待测算土壤的图形区域进行标注具体为：

将土壤侵蚀程度的数值显示在待测算土壤的图形区域内；或

使用不同深浅的颜色对待测算图形区域进行填充，土壤侵蚀程度越高，颜色越深。