不同抽样密度与推算方法对县域尺度土壤侵蚀评价的影响

发布时间：2019-09-26 10:50

【摘要】：土壤侵蚀状况直接影响区域生态环境质量和社会经济发展,定期开展土壤侵蚀状况调查对评价水土流失治理成效具有重要意义。目前国内外区域土壤侵蚀状况调查方法主要有抽样调查法、综合评判法、经验统计模型法(USLE、CSLE)、理论物理模型法等。在第一次全国水利普查水土保持情况普查中,我国首次采用抽样调查和中国土壤流失方程(CSLE)相结合的方法对全国土壤侵蚀状况进行了调查与评价,并将其应用到国家级重点治理区水土流失动态监测。但在技术层面发现不同抽样密度、不同推算方法对县域尺度土壤侵蚀评价结果有较大影响,因此探索合理的抽样密度和推算方法成为模型应用于县域尺度水土流失调查工作亟待解决的问题。本研究以沂蒙山国家级重点治理区蒙阴县、沂水县为例,探索1%、4%抽样密度下,基于水土流失因子图层的栅格计算法(简称栅格法)、基于野外调查单元统计数据的单元直接外推法和单元插值外推法(简称单元外推法)对县域尺度土壤侵蚀评价数量特征和空间分布的影响,对比差异、分析原因,在保证精度同时能减少工作量的前提下,提出合理的抽样密度和推算方法,为沂蒙山重点治理区典型县调查提供技术支撑。通过研究发现:(1)同种推算方法不同抽样密度对比,栅格法结果差异较小,单元外推法结果差异较大。蒙阴县:采用栅格法时,1%抽样密度相比4%密度结果水土流失面积仅高49.97 km2,占3.14%,相对误差9.27%,各级土壤侵蚀强度平均相对误差6.38%,而且水土流失分布规律一致;采用单元直接外推法时,1%密度相比4%密度水土流失面积高140.39 km2,占8.82%,相对误差19.05%,平均相对误差17.65%;采用单元插值外推法时,1%密度相比4%密度水土流失面积高达126.60 km2,占7.96%,相对误差17.43%,平均误差15.91%,且从水土流失分布来看1%密度水土流失区域集中分布在中部和北部,而4%密度水土流失区域分布则比较零散。沂水县:采用栅格法时,1%密度相比4%密度结果水土流失面积仅低21.11 km2,占0.88%,相对误差仅1.97%,各级土壤侵蚀强度平均相对误差5.34%,水土流失分布规律一致;采用单元直接外推法时,1%密度相比4%密度水土流失面积低157.10 km2,占6.49%,相对误差15.87%,各级土壤侵蚀强度平均相对误差16.22%;采用单元插值外推法时,1%密度相比4%密度水土流失面积低186.10 km2,占7.69%,相对误差18.65%,各级土壤侵蚀强度平均误差19.29%,且从水土流失分布来看1%密度和4%密度水土流失区域均集中分布在西部和西北部,但是各级土壤侵蚀强度分布有明显区别。(2)同种抽样密度不同推算方法对比,单元直接外推法和单元插值外推法结果相近,但是与栅格计算法差异较大。蒙阴县:1%密度时,单元直接外推法相比插值外推法水土流失面积高24.25 km2,占1.52%,但两种方法分别比栅格法水土流失面积高288.14 km2和263.89 km2,各占18.12%和16.60%;4%密度时,单元直接外推法相比单元插值外推法水土流失面积高10.46 km2,占0.66%,但分别比栅格法水土流失面积高197.72 km2和187.26 km2,各占12.43%和11.77%。从空间分布来看,栅格法和单元插值外推法差异明显。沂水县:1%密度时,单元直接外推法比单元插值外推法水土流失面积高20.99 km2,占0.87%,但是分别比栅格法水土流失面积低220.13 km2和241.12 km2,各占9.09%和9.96%;4%密度时,单元直接外推法相比单元插值外推法水土流失面积低8.01 km2,占全县0.33%,分别比栅格法水土流失面积低84.14 km2和76.13 km2,各占3.48%和3.15%。从空间分布来看,栅格法和单元插值外推法差异比较明显。(3)不同抽样密度不同推算方法对县域土壤侵蚀评价结果差异的主要影响因素有地质土壤、地形地貌、土地利用和工程措施。蒙阴县:主要受地质土壤、地形、土地利用和工程措施的影响,1%抽样密度下单元外推法水土流失面积高于4%抽样密度下单元外推法结,以及4%抽样密度下单元外推法水土流失面积高栅格计算法。沂水县:主要受地形影响,1%抽样密度调查单元内坡度偏低,从而导致沂水县1%抽样密度下单元外推法水土流失面积低于4%抽样密度结果。(4)针对县域尺度水土流失动态监测工作,在充分考虑精度和工作量协调的基础上,首先推荐方法的是基于高分辨率遥感影像的1%抽样密度基础上的栅格计算法;其次是4%抽样密度基础上的单元直接外推法或者单元插值外推法。
【图文】：

沂水县,蒙阴县,地理位置,山东省临沂市

山东农业大学硕士学位论文2 材料与方法2.1 研究区概况2.1.1 地理位置本研究以沂蒙山国家级重点治理区典型县蒙阴县、沂水县为研究区域：蒙阴县地处沂蒙山区腹地，蒙山北麓，东汶河上游，隶属山东省临沂市，位于东经 117°45′~118°15北纬 35°27′~36°02′之间，总面积 1590.42 km2；沂水县地处沂山南麓，隶属山东省临沂市，介于东经 118°13′~119°03′，北纬 35°36′~36°13′之间，面积 2420.08 km2。（见图 2-1

分布图,野外调查,分布图,单元

控制区域 25 km2。调查单元数量统计见表 2-1，分布见图2-2。以 SPOT6 遥感影像为底图添加地形要素等信息制作两县 158 幅野外调查底图，，通过实地调查记录野外调查单元内地块的土地利用、郁闭度盖度、水土保持措施等详细信息，并采集土壤样品。调查结束后将调查单元底图扫描并矢量化，将详细地块信息录入计算机，整理数据文件，用于计算。表 2-1 蒙阴县、沂水县野外调查点数统计Table 2-1 The number of survey units抽样密度蒙阴县沂水县合计1% 14 24 384% 62 96 158
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S157

【参考文献】