论文部分内容阅读
[摘 要]在水土保持工作中，土壤侵蚀的评估是一项非常重要的工作，所以在水土保持工作中，土壤侵蚀评估工作也日益受到了有关部门和有关人员的重视，但是传统的评估方法没有较好的普遍性，同时对数据的要求也比较高，所以也给评估工作造成了一定的障碍，必须要采取相关的措施对其进行改进。本文主要研究了基于最小图斑的土壤侵蚀快速评估方法，以供参考和借鉴。
[关键词]土壤侵蚀；特征指标；快速评估；最小图斑
中图分类号：Q938.1+3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0353-01
土壤侵蚀问题有着一定的复杂性，同时它也会受到很多自然因素和人为因素的影响，所以土壤侵蚀评估工作就对这一问题进行了一定的改进，但是在我国，传统的土壤侵蚀评估方法是比较落后的，有些土壤侵蚀评估方法不能非常准确的对土壤侵蚀的程度进行评估，有的虽然可以评估，但是操作的难度比较大，同时耗费的时间也比较长，最小图斑的基础上对土壤侵蚀进行评估就有效的改善了这些方面存在的不足，所以加强对这种方法的研究也有着非常大的实际意义。
1、基于最小图斑的土壤侵蚀快速评估方法
1.1 层次分析法
层次分析法就是对系统工程中不是定量分析的内容采用合理的方式对其进行定量的分析。这是一种十分简便的方法，使用这种分析方法的过程中首先应该仙剑给问题中所涉及到的每一个问题都进行详细的分组和分层，在分层以后还要标明各个层次之间所存在的内部联系，然后对每一个层次中元素重要性进行排序和判断，根据重要性的判断和分析构建一个合理的矩阵，同时还需要根据矩阵自身的特征和计算出来的每一个计算出来的参考数据进行比较，然后再编制检验报告，这样就完成了整个过程。
1.2 地理信息编码和最小图斑图
地理信息编码是按照地理信息的特征，然后提取地理信息系统当中的独立因子，同时按照一定的顺序对其进行编码，将其进行自由编码组合呈现在图斑图上的整个过程。独立因子中的独立主要是指不能采用推力的方式对其进行归纳和总结的因子形式。最小图斑可以被当做是整个系统中的一个独立的基础单元，最小图斑也有其自身独到的特点，首先是图斑的内因子具有完全相同的属性，其次是研究内容的变化会导致整个基本单元的变化，最后就是实行完全一致的两个单元其在自身的特点上也是完全相同的，但是这并不代表其大小和形状也是完全相同的，在这两个因素上是存在着较大差异的。
1.2.1最小图斑的划分
该领域的众多研究人员在经过长时间的研究发现，最小图斑的划分是一个相对比较复杂和困难的过程，本文在某种GIS系统的支持下，按照最小图斑的基本定义和其最基本的特征对每一个独立因子都进行编码。同时将独立因子的相关信息还储存到属性表格当中，之后采用将这些特征进行叠加的方式对图斑的空间分布形式进行有效的研究，最小图斑的属性分析表在叠加分析的过程中会自动的形成一定的组合方式，叠加当中所产生的一些细碎的斑点都可以通过一定的方式自动消除。
1.2.2流域背景下最小图斑模式
流域和水系是一个具有整体性的系统，但是这个系统当中也有着非常严格的分级，所以在研究的过程中需要根据不同的流域等级进行分层次的分析。在这一过程中还要充分的重视数据的表达，每一个最小图斑都会显示出一个流域的基本属性，级别不同的流域属性是改级别流域的属性和下属级别的属性构成的，在结构的形式上比较类似于树状的结构。
1.3 土壤侵蚀快速评估流程
1.3.1环境因子属性值预处理
式中，fdij为处理后的因子属性值；fcimax为负向因子规范化属性的最大值；fcimin为负向因子应用基础与工程科学学报规范化属性的最小值。
1.3.2因子权重的确定
因子权重的确定方法采用层次分析法。侵蚀类型不同，各个因子对土壤侵蚀的影响权重也会有所差别，例如对于水力、风力侵蚀为主的区域，一般而言植被覆盖率的影响较大，权重较高；对于冻融侵蚀为主的区域，一般而言植被覆盖率的权重较在前两者中小。因此，应首先将土壤侵蚀划分为不同的类型，针对各类型分别确定因子权重。
1.3.3土壤侵蚀特征指标
EI的计算根据各因子处理后的属性数据fdij乘以各自的权重值wi再加和，就得到了一个综合反映本区域（图斑）土壤侵蚀特征的指标，称为土壤侵蚀特征指标EI。经预处理后因子属性是按照有利于土壤侵蚀的原则进行排序的，数值越大的表示越有利于土壤侵蚀，因而二者相乘得到的特征指标越大表示土壤侵蚀越严重，越不利于水土保。
式中，EIj为第j个图斑的土壤侵蚀特征指标；wi为某侵蚀类型下第i个因子的权重；fdij为预处理后的因子属性。EI评估的程序主要包括：选择环境因子，数据完备区评估，数据缺乏区评估，数据空白区评估，以及评估结果的分级显示。具体步骤分述如下：
（1）选择与待评估区域（流域）土壤侵蚀相关的环境因子。研究人员总结了不同空间尺度上土壤侵蚀的主要过程和影响因子。原则上，所选择的环境因子应能够描述待评估区域上土壤侵蚀的主要特征。本文的环境因子即为最小图斑中影响土壤侵蚀的（相对）独立因子；
（2）数据完备图斑的EI计算。在环境因子数据完备的图斑中，EI可直接由式（3）得到。
（3）数据缺乏图斑的EI计算。若图斑中缺乏某個环境因子的属性值，则可根据数据完备的区域通过空间插值得到所缺因子的属性值，再求EI值：基于最小图斑的土壤侵蚀快速评估方法
（4）空白图斑的EI计算。对于数据空白的图斑，EI的值可根据土壤侵蚀特征的空间一致性进行估测。假设空白图斑与其临近数据充足的图斑有着相似的土壤侵蚀特征，则可根据临近图斑的EI值估算空白图斑的EI。设某个空白图斑有n个与之邻接的数据充足的图斑，则该空白图斑的EI可由式（4）得到。
2、基于最小图斑的土壤侵蚀快速评估方法的可行性
基于最小图斑的土壤侵蚀快速评估方法是土壤侵蚀评估的新思路，其区域（流域）适用性、应用的准确性、高效性以及敏感性将在姊妹篇即该方法的应用中作定量评价。
最小图斑法根据土壤侵蚀影响因子的均匀性将研究区域划分为若干小区域，这符合快速评估的前提假设，即影响因子相似的区域其土壤侵蚀特征也相似，且最小图斑的划分体现了土壤侵蚀影响因子的空间差异，能更好的适于环境因素空间变异较大的区域。最小图斑的生成过程基于GIS，数据处理误差小，效率高。土壤侵蚀特征指标（EI）的获得基于层次分析法，根据专家经验给各因子打分，并通过一致性检验确保判断矩阵的合理性，该方法是一种对多因子影响的有效决策方法，将定性和定量结合起来，兼顾了评估的高效性和准确性。
3、结语
土壤侵蚀是影响土壤功能顺利发挥的一个非常明显的因素，同时对土壤侵蚀现象进行有效的评估也成了十分重要的一个环节，其对水土保持工作的顺利进行也发挥了非常重要的作用，采用最小图斑的土壤侵蚀评估方法可以有效的提高评估的质量和效率，促进了水土保持工作的发展。
参考文献
[1] 倪晋仁，刘仁志.突发性泥沙灾害危险性快速区划方法[J].应用基础与工程科学学报。2004（04）.
[2] 韩鹏，倪晋仁.水土保持对黄河中游泥沙粒径影响的统计分析[J].水利学报。2001（08）.
[关键词]土壤侵蚀；特征指标；快速评估；最小图斑
中图分类号：Q938.1+3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0353-01
土壤侵蚀问题有着一定的复杂性，同时它也会受到很多自然因素和人为因素的影响，所以土壤侵蚀评估工作就对这一问题进行了一定的改进，但是在我国，传统的土壤侵蚀评估方法是比较落后的，有些土壤侵蚀评估方法不能非常准确的对土壤侵蚀的程度进行评估，有的虽然可以评估，但是操作的难度比较大，同时耗费的时间也比较长，最小图斑的基础上对土壤侵蚀进行评估就有效的改善了这些方面存在的不足，所以加强对这种方法的研究也有着非常大的实际意义。
1、基于最小图斑的土壤侵蚀快速评估方法
1.1 层次分析法
层次分析法就是对系统工程中不是定量分析的内容采用合理的方式对其进行定量的分析。这是一种十分简便的方法，使用这种分析方法的过程中首先应该仙剑给问题中所涉及到的每一个问题都进行详细的分组和分层，在分层以后还要标明各个层次之间所存在的内部联系，然后对每一个层次中元素重要性进行排序和判断，根据重要性的判断和分析构建一个合理的矩阵，同时还需要根据矩阵自身的特征和计算出来的每一个计算出来的参考数据进行比较，然后再编制检验报告，这样就完成了整个过程。
1.2 地理信息编码和最小图斑图
地理信息编码是按照地理信息的特征，然后提取地理信息系统当中的独立因子，同时按照一定的顺序对其进行编码，将其进行自由编码组合呈现在图斑图上的整个过程。独立因子中的独立主要是指不能采用推力的方式对其进行归纳和总结的因子形式。最小图斑可以被当做是整个系统中的一个独立的基础单元，最小图斑也有其自身独到的特点，首先是图斑的内因子具有完全相同的属性，其次是研究内容的变化会导致整个基本单元的变化，最后就是实行完全一致的两个单元其在自身的特点上也是完全相同的，但是这并不代表其大小和形状也是完全相同的，在这两个因素上是存在着较大差异的。
1.2.1最小图斑的划分
该领域的众多研究人员在经过长时间的研究发现，最小图斑的划分是一个相对比较复杂和困难的过程，本文在某种GIS系统的支持下，按照最小图斑的基本定义和其最基本的特征对每一个独立因子都进行编码。同时将独立因子的相关信息还储存到属性表格当中，之后采用将这些特征进行叠加的方式对图斑的空间分布形式进行有效的研究，最小图斑的属性分析表在叠加分析的过程中会自动的形成一定的组合方式，叠加当中所产生的一些细碎的斑点都可以通过一定的方式自动消除。
1.2.2流域背景下最小图斑模式
流域和水系是一个具有整体性的系统，但是这个系统当中也有着非常严格的分级，所以在研究的过程中需要根据不同的流域等级进行分层次的分析。在这一过程中还要充分的重视数据的表达，每一个最小图斑都会显示出一个流域的基本属性，级别不同的流域属性是改级别流域的属性和下属级别的属性构成的，在结构的形式上比较类似于树状的结构。
1.3 土壤侵蚀快速评估流程
1.3.1环境因子属性值预处理
式中，fdij为处理后的因子属性值；fcimax为负向因子规范化属性的最大值；fcimin为负向因子应用基础与工程科学学报规范化属性的最小值。
1.3.2因子权重的确定
因子权重的确定方法采用层次分析法。侵蚀类型不同，各个因子对土壤侵蚀的影响权重也会有所差别，例如对于水力、风力侵蚀为主的区域，一般而言植被覆盖率的影响较大，权重较高；对于冻融侵蚀为主的区域，一般而言植被覆盖率的权重较在前两者中小。因此，应首先将土壤侵蚀划分为不同的类型，针对各类型分别确定因子权重。
1.3.3土壤侵蚀特征指标
EI的计算根据各因子处理后的属性数据fdij乘以各自的权重值wi再加和，就得到了一个综合反映本区域（图斑）土壤侵蚀特征的指标，称为土壤侵蚀特征指标EI。经预处理后因子属性是按照有利于土壤侵蚀的原则进行排序的，数值越大的表示越有利于土壤侵蚀，因而二者相乘得到的特征指标越大表示土壤侵蚀越严重，越不利于水土保。
式中，EIj为第j个图斑的土壤侵蚀特征指标；wi为某侵蚀类型下第i个因子的权重；fdij为预处理后的因子属性。EI评估的程序主要包括：选择环境因子，数据完备区评估，数据缺乏区评估，数据空白区评估，以及评估结果的分级显示。具体步骤分述如下：
（1）选择与待评估区域（流域）土壤侵蚀相关的环境因子。研究人员总结了不同空间尺度上土壤侵蚀的主要过程和影响因子。原则上，所选择的环境因子应能够描述待评估区域上土壤侵蚀的主要特征。本文的环境因子即为最小图斑中影响土壤侵蚀的（相对）独立因子；
（2）数据完备图斑的EI计算。在环境因子数据完备的图斑中，EI可直接由式（3）得到。
（3）数据缺乏图斑的EI计算。若图斑中缺乏某個环境因子的属性值，则可根据数据完备的区域通过空间插值得到所缺因子的属性值，再求EI值：基于最小图斑的土壤侵蚀快速评估方法
（4）空白图斑的EI计算。对于数据空白的图斑，EI的值可根据土壤侵蚀特征的空间一致性进行估测。假设空白图斑与其临近数据充足的图斑有着相似的土壤侵蚀特征，则可根据临近图斑的EI值估算空白图斑的EI。设某个空白图斑有n个与之邻接的数据充足的图斑，则该空白图斑的EI可由式（4）得到。
2、基于最小图斑的土壤侵蚀快速评估方法的可行性
基于最小图斑的土壤侵蚀快速评估方法是土壤侵蚀评估的新思路，其区域（流域）适用性、应用的准确性、高效性以及敏感性将在姊妹篇即该方法的应用中作定量评价。
最小图斑法根据土壤侵蚀影响因子的均匀性将研究区域划分为若干小区域，这符合快速评估的前提假设，即影响因子相似的区域其土壤侵蚀特征也相似，且最小图斑的划分体现了土壤侵蚀影响因子的空间差异，能更好的适于环境因素空间变异较大的区域。最小图斑的生成过程基于GIS，数据处理误差小，效率高。土壤侵蚀特征指标（EI）的获得基于层次分析法，根据专家经验给各因子打分，并通过一致性检验确保判断矩阵的合理性，该方法是一种对多因子影响的有效决策方法，将定性和定量结合起来，兼顾了评估的高效性和准确性。
3、结语
土壤侵蚀是影响土壤功能顺利发挥的一个非常明显的因素，同时对土壤侵蚀现象进行有效的评估也成了十分重要的一个环节，其对水土保持工作的顺利进行也发挥了非常重要的作用，采用最小图斑的土壤侵蚀评估方法可以有效的提高评估的质量和效率，促进了水土保持工作的发展。
参考文献
[1] 倪晋仁，刘仁志.突发性泥沙灾害危险性快速区划方法[J].应用基础与工程科学学报。2004（04）.
[2] 韩鹏，倪晋仁.水土保持对黄河中游泥沙粒径影响的统计分析[J].水利学报。2001（08）.